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《复旦大学》 2008年
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超声造影定量分析技术评价肾功能状态的实验和临床研究

董怡  
【摘要】: 第一部分:超声造影定量分析的可行性分析及肾功能损害动物模型的建立 1.健康实验兔肾脏血流灌注超声造影定量分析及方法学研究 目的:比较在选择不同的感兴趣区域(region of interest,ROI)条件下,健康实验兔。肾脏超声造影增强图像血流灌注参数定量分析结果有无差异。探讨超声造影定量分析技术在评价肾脏血流灌注中的应用价值。材料与方法:用低机械指数下实时谐波超声造影观察28例健康实验兔肾,用QLAB定量分析软件(PHILIPS),选择6种不同的ROI,分别进行肾脏血流灌注定量分析,测量肾皮质的超声造影灌注参数值,包括曲线上升支斜率(A)、曲线下降支斜率(α)、曲线下面积(AUC)、曲线达峰绝对值(DPI),达峰时间(TTP),并比较同一定量参数设置不同形状、位置ROI分析结果有无差异。结果:对于不同形状的ROI而言,肾脏血流灌注曲线TTP的差异有显著性意义(P<0.05),而A、α、DPI及AUC的差异无显著性意义(P>0.05)。同样形状、大小的ROI置于皮质内与髓质内,其各项定量参数都具有显著性差异(P<0.05),而不同部位、深度的肾皮质超声造影定量参数的差异主要体现在DPI及TTP(P<0.05)。结论:超声造影定量分析技术操作简便,准确性高,适合临床运用。超声造影定量分析结果受ROI的形状、位置及大小的影响,在实际应用中需加以考虑。 2.实验兔急性肾小管坏死动物模型的建立及评价 目的:建立实验兔急性肾小管坏死模型,评价其在超声造影定量分析急性肾衰竭肾功能改变中的应用价值。材料与方法:选择20只健康实验兔,经兔后腿肌肉注射50%甘油等渗盐水,建立缺血性急性肾功能衰竭的动物模型。给药前、给药6小时后及24小时后,抽血化验血肌酐、尿素氮。同时作肾脏HE染色病理检查。结果:建模6小时、24小时后,抽血化验血肌酐、尿素氮升高。建模6小时后实验兔肾皮质HE染色显示病理改变不明显。建模24小时后,兔肾大体标本出现典型的缺血肿胀表现,镜下可观察到典型的肾小管坏死病理改变。结论:实验兔急性肾小管坏死模型采用肌肉注射等渗甘油溶液法建立成功,成功率高,组织学结果令人满意,肾皮质有缺血表现,适合本课题的实验研究。 3.实验犬慢性缺血性肾病动物模型的建立及评价 目的:建立实验犬慢性缺血性肾病模型,评价其在超声造影定量分析慢性缺血性肾功能改变中的应用价值。材料与方法:选择5只健康实验犬,用Ameroid环制作犬右肾动脉慢性狭窄模型。连续观察4~16周,所有犬于实验结束后,取出双肾、右肾动脉做组织病理学检查。结果:实验结束后,分离Ameroid环,显示环内血管腔不同程度的狭窄,管壁增厚。犬右肾及右肾动脉可观察到典型的缺血病理改变。结论:实验犬慢性缺血性肾病模型采用Ameroid环收缩法建立成功,组织学结果令人满意,肾皮质有慢性缺血表现,适合本课题的实验研究。 第二部分:超声造影定量分析技术评价肾缺血动物模型肾皮质血流灌注改变的研究 1.超声造影定量技术评价兔急性肾小管坏死模型肾脏血流灌注改变的实验研究. 目的:探讨超声造影定量分析技术在兔急性肾功能衰竭早期诊断中的应用价值。方法:18只新西兰白兔后腿肌注50%甘油等渗盐水12ml/kg,建立急性肾小管坏死性肾功能衰竭(acute renal failure,ARF)模型。分别在注射前与注射后6h进行超声造影检查,采用QLAB软件测量肾皮质的超声造影灌注参数值,包括曲线上升支斜率(A)、曲线下降支斜率(α)、曲线下面积(AUC)、曲线达峰绝对值(DPI)、达峰时间(TTP)。检测注射前和注射后6h兔血肌酐和尿素氮水平。结果:注射前A和α值分别为(3.07±1.83)dB/s和(0.19±0.15)/s,明显高于注射后6h的(2.76±1.31)dB/s和(0.09±0.02)/s(P均<0.05)。注射前AUC和TTP值分别为(137.4±68.4)dBs和(6.33±3.71)s,明显低于注射后6小时的(309.5±88.9)dBs和(8.61±3.97)s(P均<0.01)。注射前和注射后6小时的DPI和血肌酐、尿素氮值差异无显著性(P>0.05)。结论:超声造影定量分析技术能准确显示出兔ARF早期的血液动力学变化,较常规血肌酐、尿素氮检查灵敏,对ARF前期诊断具有一定的应用价值。 2.超声造影定量技术评价犬慢性肾缺血模型肾脏血流灌注改变的实验研究 目的:探讨超声造影定量分析技术在评价犬慢性缺血性肾病模型血流灌注改变中的应用价值。方法:健康成年犬5只,用Ameroid环制作犬右肾动脉慢性狭窄模型。每只犬采用建模前后自身对照观察,建模后每隔1周用实时谐波超声造影对犬右肾进行超声检查。采用QLAB定量软件测量犬肾皮质的超声造影灌注参数值,包括曲线下面积(area under curve,AUC)、达峰时间(time to peak,TTP)、峰值强度(derived peak intensity,DPI)、曲线上升支斜率(slope of ascending curve,A)、曲线下降支斜率(slope of descending chive,α)。每次超声检查前抽血测量血肌酐、尿素氮。结果:随着犬慢性肾功能损害的发展,其时间—强度曲线(time-intensity curve,TIC)上升缓慢,下降缓慢,到达峰值时间延迟。各个灌注参数表现为AUC、TTP、DPI、A逐渐增大,而α减小。其中DPI和TTP出现显著性差异较早(建模后第4周),而A值变化最晚(建模后第7周)。血肌酐、尿素氮值在建模后第11周出现显著性改变(P<0.05)。结论:超声造影定量分析技术能准确显示出犬。肾缺血性病变的血流灌注变化,较常规血肌酐、尿素氮检查灵敏。DPI和TTP是反映肾慢性缺血灌注改变的敏感指标。 第三部分:实时谐波超声造影定量分析技术评价肾功能状态的临床研究 1.超声造影定量技术评价正常人肾脏血流灌注及方法学研究 目的:评价实时谐波超声造影技术定量分析正常人肾脏灌注的可行性。方法:采用PHILIPS iU22超声仪器对45例正常人进行双肾实时超声造影,超声造影剂为SonoVue,每侧肾脏使用剂量为1ml。每次原始数据经过QLAB灌注定量分析软件处理。比较双肾皮质超声灌注的差异,并用TIC曲线对肾脏皮质设置不同感兴趣区域(ROI)进行定量灌注参数对比分析。结果:实时超声造影能清晰显示肾脏皮质灌注的过程。左肾与右肾皮质同一灌注参数无显著性差异,不同ROI测得的达峰时间(Time to Peak,TTP)、曲线下降支斜率(Slope Rate of DescendingCurve,α)之间无显著性差异,而曲线下面积(Area Under Curve,AUC)、达峰强度绝对值(Derived Peak Intensity,DPI)、曲线上升支斜率(Slope Rate ofAscending Curve,A)之间有显著性差异。结论:实时谐波超声造影技术能定量分析肾脏皮质血流灌注的特点,不同的ROI在同一灌注参数的测量上具有一致性。 2.超声造影定量技术与核医学肾图评价临床肾血流灌注异常的相关性研究 目的:以~(99m)Tc-DTPA肾动态显像检查测得肾小球滤过率(glomerular filtrationrate,GFR)为标准,评价超声造影定量参数在检测慢性肾功能不全中的应用价值。方法:33例临床确诊慢性肾功能不全患者,男15例,女18例,平均年龄(43.33±6.78)岁。采用PHILIPS iU22超声仪器对所有患者双肾皮质进行实时灰阶超声造影灌注成像,超声造影剂为SonoVue,每侧肾脏使用剂量为1ml。QLAB图像分析软件计算感兴趣区域内造影剂回声信号的强度,生成时间—密度曲线(TIC曲线),得到超声造影灌注参数。静脉团注4.0—6.0mCi剂量的~(99m)Tc-DTPA后即刻进行肾动态显像,计算双肾GFR。将各个超声造影定量灌注参数值分别与肾动态显像所得GFR值作相关性分析。结果:慢性肾功能不全患者~(99m)Tc-DTPA肾动态显像测得GFR与AUC、A之间存在正相关,rAUC=0.886(P<0.05),rA=0.804(P<0.05)。而DPI、TTP、α与GFR之间无显著相关。结论:超声造影灌注定量参数能反映慢性肾功能不全肾皮质血流灌注改变,与核医学肾图测得的GFR有很好的相关性。 3.超声造影定量分析技术对慢性肾功能不全患者肾功能状态的评价 目的:本研究通过对比慢性肾功能不全患者与正常人实时超声造影定量分析曲线及灌注参数,探讨超声造影定量分析技术在诊断慢性。肾功能不全中的临床应用价值。方法:33例临床确诊慢性肾功能不全患者,男15例,女18例,平均年龄(43.33±6.78)岁。对照组包括45例健康志愿者。采用PHILIPS iU22超声仪器对所有患者双肾皮质进行实时灰阶超声造影灌注成像,超声造影剂为SonoVue,每侧肾脏使用剂量为1ml。QLAB图像分析软件计算感兴趣区域内造影剂回声信号的强度,生成时间—密度曲线(TIC曲线),得到超声造影灌注参数。结果:与正常相比,病例组肾超声造影TIC曲线表现为上升缓慢,下降缓慢,到达峰值时间延迟。其定量灌注参数中,肾皮质灌注曲线下面积AUC增大、达峰绝对值DPI减低、曲线上升支斜率A增大、达峰时间TTP延长有显著性意义(P<0.05),曲线下降支斜率α增大无显著性意义(P>0.05)。结论:对于临床CKD3~5期的慢性肾脏病而言,通过对TIC灌注曲线的分析及定量参数的评价,超声造影定量分析技术能精确、敏感地评估慢性肾功能不全患者肾功能损害,其敏感性、特异性明显高于传统多普勒超声中的阻力指数(resistence index,RI)指标。 4.超声造影定量分析技术诊断糖尿病肾病患者肾功能损害的临床价值 目的:本研究通过对比早期糖尿病肾病患者与正常人实时超声造影定量分析曲线及灌注参数,探讨超声造影定量分析技术在诊断早期糖尿病肾病肾功能改变中的临床应用价值。方法:16例临床确诊早期糖尿病肾病患者,男11例,女5例,平均年龄(55.6±4.14)岁。对照组包括45例健康志愿者。采用PHILIPS iU22超声仪器对所有受检者双肾皮质进行实时灰阶超声造影灌注成像,超声造影剂为SonoVue,每侧肾脏使用剂量为1ml。QLAB图像分析软件计算感兴趣区域内造影剂回声信号的强度,生成时间—密度曲线(TIC曲线),得到超声造影灌注参数。结果:与病例组与正常组相比,肾超声造影定量灌注参数中,肾皮质灌注曲线下面积AUC增大、达峰绝对值DPI减低有显著性意义(P<0.05),达峰时间TTP延长、曲线上升支斜率A增大、曲线下降支斜率α增大无显著性意义(P>0.05)。结论:通过对灌注曲线的分析及定量参数的评价,超声造影定量分析技术能精确、无创、简便、敏感地评估早期糖尿病肾病患者肾功能损害,AUC和DPI是评价糖尿病肾病早期肾皮质血流灌注较敏感的指标。 5.超声造影定量分析技术诊断临床早期肾功能损害的应用价值 目的:本研究通过对比早期肾功能损害患者与正常人实时超声造影定量分析曲线及灌注参数,探讨超声造影定量分析技术在诊断早期肾功能损害中的临床应用价值。方法:41例临床怀疑早期肾功能损害患者,男26例,女15例,平均年龄(35.2±2.10)岁。所有患者的血尿素氮(BUN)、血肌酐(Cr)水平均在正常范围内。采用PHILIPS iU22超声仪器对所有患者双肾皮质进行实时灰阶超声造影灌注成像,超声造影剂为SonoVue,每侧肾脏使用剂量为1ml。QLAB图像分析软件计算感兴趣区域ROI内造影剂回声信号的强度,生成时间—密度曲线(TIC曲线),得到超声造影灌注参数。选择45名健康志愿者作为对照,并以核医学肾图检查结果作为诊断金标准。结果:实时灰阶超声造影技术能清晰地显示造影剂在肾脏灌注的整个过程。与正常肾灌注参数相比,肾超声造影TIC曲线视觉差异不显著,早期肾功能损害患者左、右肾曲线下面积(AUC,area under curve)增大,分别为(1178.99±468.28)vs(1308.76±503.65)dB秒及(1156.22±352.59)vs(1261.22±430.44)dB秒。达峰绝对值DPI减低,分别为(16.01±0.45)vs(14.61±1.84)dB及(15.64±0.45)vs(14.69±0.63)dB。达峰时间TTP延长,分别为(22.21±6.04)vs(22.04±6.34)秒及(21.68±5.78)vs(21.15±4.71)秒。曲线上升支斜率A增大,分别为(2.24±0.69)vs(2.46±0.67)dB/秒及(2.17±0.96)vs(2.63±0.89)dB/秒。下降支斜率α增大,分别为(0.01±0.01)vs(0.01±0.02)秒~(-1)及(0.01±0.00)vs(0.02±0.00)秒~(-1)。其中,肾皮质灌注曲线下面积AUC增大、达峰绝对值DPI减低及曲线上升支斜率A增大有显著性意义(P<0.05),TTP延长、α增大无显著性意义(P>0.05)。结论:通过对灌注曲线的分析及定量参数的评价,超声造影定量分析技术能精确、无创、简便、敏感地评估肾功能,提示早期肾功能损害,并可以分别衡量左、右肾的灌注,其定量参数中以AUC、A、DPI最敏感。
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