移植腎超聲造影(CEUS)定量分析的可重復性

周 盛 齊 青 何婉媛 季正標 金赟杰 王文平

(復旦大學附屬中山醫院超聲科 上海 200032)

移植腎超聲造影(CEUS)定量分析的可重復性

周 盛 齊 青△何婉媛 季正標 金赟杰 王文平

(復旦大學附屬中山醫院超聲科 上海 200032)

目的 探討超聲造影定量分析技術在移植腎中的可重復性。方法 54例移植腎患者進行超聲造影檢查,其中30例移植腎功能正常,24例移植腎急性排斥。兩名操作者利用定量分析軟件Sonoliver獨立對54例移植腎造影資料進行脫機分析,分別在葉間動脈、段間動脈、皮質及髓質區勾畫感興趣區,生成4個ROI的時間強度曲線(time-intense curse,TIC)及其定量參數:上升時間(rising time,RT)、達峰時間(time to peak,TTP)、平均渡越時間(mean transit time,mTT)及擬合優度(quality of fit,QOF)。分析各參數在兩名操作者間的一致性。結果 段間動脈、葉間動脈、皮質及髓質的RT、TTP、mTT在兩名超聲研究資質不同的操作者間的組內相關系數(intraclass correlation coefficient,ICC)為0.795～0.954 (均>0.75),P值均<0.001。結論 Sonoliver定量分析軟件分析移植腎定量參數的一致性較高,可重復性較好。

移植腎; 超聲造影(CEUS); 定量分析; 可重復性

腎移植是解決終末期腎病的有效方法之一,但移植腎術后排斥反應極大影響患者的生存期。目前診斷移植腎術后排斥反應的金標準是腎穿刺活檢,但屬于有創操作,難以耐受反復多次檢查;而臨床缺乏移植腎急性排斥的特異性診斷指標。常規超聲較難準確診斷移植腎排斥反應,超聲造影(contrast enhanced ultrasound,CEUS)通過反應移植腎內血供情況,可提供移植腎血流灌注信息;CEUS定量分析方法以定量參數的形式客觀反應移植腎灌注,彌補了定性診斷中的主觀性,可在移植腎病變鑒別診斷中提供有用信息。先前已有報道移植腎功能穩定患者、移植腎排斥患者及急性腎小管壞死患者的CEUS定量分析參數特征及其診斷價值[1-2],可在CEUS定性診斷的基礎上提供更多客觀定量參數,為移植腎功能不全的診斷提供新的方法及思路。目前尚無關于CEUS定量分析技術可重復性研究的報道,本文旨在探討Sonoliver定量分析軟件用于評價移植腎造影中的可重復性。

資 料 和 方 法

研究對象 2011年9月至2014年10月期間在復旦大學附屬中山醫院就診的腎移植患者中隨機選取54例進行分析,其中有30例移植腎功能正常:移植腎術后即發揮功能,移植腎區無腫脹及疼痛,術后體溫、尿量恢復正常,生化指標接近正常。24例移植腎術后急性排斥:術后出現移植腎區脹痛,體溫上升,血壓增高,尿量減少,腎功能持續減退或恢復正常后又變為異常,除外移植腎血管疾患及尿路梗阻因素,病理檢查證實為急性排斥反應,抗排異治療有效。54例患者平均年齡(33.16±8.28)歲,其中男性39例,女性15例。

儀器與材料 常規超聲及CEUS儀器選用飛利浦iU22彩色多普勒超聲診斷儀,探頭C1-5MHz。配備超聲造影軟件。對比劑采用SonoVue(意大利Bracco公司),注入 5 mL生理鹽水,振蕩混勻,制成混懸液(pH 值為4.5～7.5,滲透壓約為290 mOsm/kg,與人體血漿滲透壓相同,低于血液黏稠度;微泡平均直徑約為2.5 μm)。

超聲檢查方法

常規超聲及CEUS圖像的采集 在同一天內對移植腎患者行腎穿刺活檢之前進行常規超聲及CEUS檢查。患者仰臥位,充分暴露髂窩移植腎部位。常規超聲觀察移植腎的形態、大小、皮髓質回聲、腎周有無積液,彩色多普勒超聲檢查觀察移植腎的血供,測量移植腎段間動脈、葉間動脈的收縮期峰值流速(peak systolic velocity,PSV)及阻力指數(resistance index,RI)。

囑患者保持身體不動、緩慢均勻呼吸,選取移植腎皮髓質、段間動脈及葉間動脈成像清晰的長軸面,保持探頭靜止不動且不加壓,經肘靜脈團注0.6 mL聲諾維混懸液,隨即用5 mL生理鹽水沖管,同時啟動錄像采集系統,記錄至少2 min的動態造影錄像,以DICOM 格式保存常規超聲圖像及造影動態影像資料。觀察移植腎灌注及廓清的整個過程。如需重復造影,兩次間隔時間須>15 min。

定量分析 由兩名超聲專業人員(從事超聲診斷研究15年及3年)對同一CEUS資料分別獨立進行定量分析。將DICOM格式的動態造影資料導入Sonoliver CEUS定量軟件(美國Tomtec公司),勾勒多個感興趣區(region of interest,ROI)并進行分析。首先勾畫邊界ROI(藍色線),即沿移植腎包膜外緣勾畫,把要分析的所有ROI包括在內。然后依次在移植腎中部的段間動脈、葉間動脈及腎包膜下皮質區、鄰近低回聲髓質區內分別勾畫要分析的4個ROI:綠色線表示段間動脈ROI,黃色線表示葉間動脈ROI,紫色實線表示皮質ROI,紫色虛線表示髓質ROI(圖1)。由于先前研究[3]認為Sonoliver定量分析軟件中ROI的不同形狀及大小對定量參數無影響,因此本研究中未規定4個ROI的大小及形狀須一致。

圖1 定量分析時分別勾畫4個ROIFig 1 The 4 ROIs in the quantitative analysis

經軟件分析生成4個ROI的時間強度曲線(time-intense curse,TIC)(圖2),并獲取其TIC曲線定量參數,以Excel表格的形式輸出:上升時間(rising time,RT)、達峰時間(time to peak,TTP)、平均渡越時間(mean transit time,mTT)及擬合優度(quality of fit,QOF)。本研究要求QOF至少達到75%。另外,軟件還可生成分析過程的靜態圖片及動態視頻。

圖2 4個ROI的TICFig 2 The TIC of the 4 ROIs

移植腎穿刺活檢 檢查者凝血功能均正常,無其他穿刺禁忌證,均簽署知情同意書。囑患者取仰臥位,在超聲引導下選擇移植腎上極或下極腎實質較厚部位取材。嚴格無菌操作,常規消毒鋪巾,探頭消毒后套無菌薄膜,涂無菌耦合劑,用注射器將鹽酸利多卡因逐層局部浸潤麻醉。選取合適穿刺角度,進針至距腎包膜0.5 cm時發射穿刺針,快速自動切取活組織。拔針后無菌紗布輕壓穿刺部位20 min,腹帶加壓包扎6 h,囑患者平臥24 h。

統計學方法 統計分析采用SPSS 19.0統計軟件,采用組內相關系數(intraclass correlation coefficient,ICC)評價造影參數在兩名操作者間的一致性。ICC>0.75表明兩者之間一致性較好,P<0.05認為差異有統計學意義。

結 果

兩名操作者分別對移植腎CEUS動態資料進行定量分析,其定量參數經信度分析,組內相關系數ICC為0.795～0.954 (均>0.75),P均<0.001(表1),表明Sonoliver定量分析軟件分析移植腎定量參數的一致性較高,不同超聲研究資質的操作者間的可重復性較好。

表1 CEUS定量參數在不同觀察者間的一致性Tab 1 The consistency of CEUS quantitative parameters between the two operators

討 論

CEUS技術是近年來獲得廣泛臨床應用的超聲新技術,在肝臟、腎臟、甲狀腺、胰腺、乳腺等多種臟器的局部及彌漫性病變中均有廣泛研究[4-6]。目前最常用的對比劑為SonoVue,其為純血池顯像劑,不進入組織間隙,可通過其在實質臟器中的數量及流動速度來反映臟器血供灌注特征。超聲對比劑微泡通過呼吸排除體外,無腎毒性,因此用于移植腎研究安全且無不良反應[7-8]。利用SonoVue對比劑對移植腎進行CEUS成像可實時觀察移植腎微小血管的血流灌注,可清晰直觀地顯示對比劑進入各級血管并逐漸消退的全部動態過程[9]。

普通CEUS依靠肉眼觀察病變的增強及廓清特點,容易受操作者主觀性的影響。而CEUS定量分析可有效提高分析的重復性,縮小操作者間的差異,能更客觀地反映病變特點。此技術將CEUS研究單純從肉眼觀察、定性診斷層面跨越到依靠定量參數判斷血供情況,直觀且客觀地反映了病變血供特征的更高層面。Sonoliver軟件可根據不同機型設置造影參數,并對造影過程進行運動補償,獲得準確的追蹤分析區,以盡可能減少呼吸對造影分析的影響。軟件主要根據對比劑在ROI內隨時間的填充與廓清情況來描繪TIC,并提供反映曲線特征的定量參數:RT、TTP、mTT及QOF。RT為造影強度從峰值強度的10%上升到90%所需的時間。TTP為對比劑達到最大強度所需要的時間,反映對比劑的灌注速度。RT、TTP均以灌注曲線上升起點開始計算,客觀反映了真實的時間參數[10]。mTT定義為ROI從開始增強至峰值強度下降一半所需的時間,即TIC重心所對應的時間點,反映對比劑的廓清速度。QOF代表聲學定量軟件擬合曲線與超聲對比劑實際運動曲線之間的吻合度[1]。本研究中設定QOF>75%為擬合曲線與對比劑運動曲線的吻合度較好,可納入研究。我們發現多種因素可影響QOF值,如患者的呼吸運動、操作者手持探頭與造影靶器官間的相對運動等,如果操作中嚴格控制患者身體保持不動,呼吸運動緩慢均勻,并且操作者的探頭放在移植腎上方盡可能保持相對靜止,可有效提高分析的QOF值,并提高定量分析的可重復性。

ICC主要應用于評價不同測定方法或評定者對同一定量測量結果的一致性或可靠性,一般認為<0.4表示信度較差,>0.75表示信度良好[11-12]。目前尚無關于Sonoliver定量分析軟件的可重復性研究。本研究顯示移植腎CEUS定量分析的可重復性較好,ICC均>0.75,P均<0.001。說明Sonoliver軟件定量分析移植腎造影特征的一致性良好,具有較好的可操作性。

移植腎術后排斥反應極大影響了患者的生存期及生活質量,早期診斷及治療具有重要臨床意義。CEUS定量技術的應用對移植腎排斥反應的診斷提供了新的方法,其良好的可重復性對于臨床推廣應用具有重要意義。本研究顯示CEUS定量分析軟件在移植腎的應用中具有較好的可重復性,進一步研究尚需更大的樣本量。

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The repeatability of contrast enhanced ultrasound (CEUS) quantitative analysis in assessing transplanted kidney

ZHOU Sheng, QI Qing△, HE Wan-yuan, JI Zheng-biao, JIN Yun-jie, WANG Wen-ping

(DepartmentofUltrasound,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China)

Objective To investigate the repeatability of contrast enhanced ultrasound (CEUS) quantitative softwarein assessing transplanted kidney. Methods Fifty-four patients with transplanted kidney were recruited in the study,including 30 cases with normal transplanted renal function and 24 cases with acute rejection.Two investigators independently analyzed the CEUS videos with quantitative software.Four regions of interest (ROI) including interlobar artery,segmental artery,renal cortex and medulla were drew.For each ROI,time-intense curse (TIC) and the quantitative parameters including rising time (RT),time to peak (TTP),mean transit time (mTT) and quality of fit (QOF) were obtained.The consistence of the former three parameters between two investigators was analyzed. Results The intraclass correlation coefficients (ICC) of RT,TTP and mTT of interlobar artery,segmental artery,renal cortex and medulla between the two investigators were all more than 0.75 (0.795～0.954),andPall<0.001. Conclusions The consistence of parameters in assessing transplanted kidney with CEUS quantitative software was high.The repeatability of CEUS quantitative analysis between readers with different ultrasound experience was good.

transplanted kidney; contrast enhanced ultrasound (CEUS); quantitative analysis;repeatability

R 445.1

B

10.3969/j.issn.1672-8467.2015.02.011

2014-04-24;編輯:沈玲)

上海市自然科學基金(13ZR1406400),上海市重點學科建設項目(B112)

△Corresponding author E-mail:qi.qing@zs-hospital.sh.cn

*This work was supported bt the Natural Science Foundation of Shanghai (13ZR1406400), the Shanghai Leading Academic Discipline Project (B112).