聲輻射力脈沖成像評價腎缺血再灌注損傷的實驗研究

崔佩佩，董　磊

目前，腎移植已經是當今臨床上治療慢性腎衰竭及各種終末期腎病的有效治療手段，也可能是最終唯一的有效治療手段［1］。但在腎移植過程中，腎缺血再灌注損傷是影響移植腎早期功能恢復的主要因素，并且是當今腎移植術中難以避免的難題［2］。如何早期、及時有效、無創地檢測腎缺血再灌注損傷的程度一直是臨床工作中研究的熱點。本實驗通過建立兔腎缺血再灌注損傷模型，旨在探討聲輻射力脈沖成像（ARFI）技術評估并監測腎缺血再灌注損傷程度的可行性及應用價值。

1　材料與方法

1.1動物分組選擇健康成年新西蘭兔20只，雌雄不限，體質量2．5～3 kg。由濟南軍區總醫院實驗動物中心提供，動物許可證號為SCXK （魯）2013－0012。按隨機數字表法將新西蘭兔分成2組：對照組（C組）、腎缺血再灌注損傷組（I/R組），每組各10只。

1.2腎缺血再灌注損傷模型的建立經新西蘭兔耳緣靜脈建立靜脈通道，靜脈注射10%水合氯醛2 ml/kg進行麻醉。取俯臥位固定于實驗臺上，雙側腰背部備皮，消毒、鋪無菌洞巾，行雙側腰背部正中旁切口，鈍性分離腎周圍組織，暴露腎臟。結扎右腎門，切除右腎。用鈦夾夾閉左側腎門，觀察左腎顏色由鮮紅變暗紅，表明腎缺血成功［3］。60 min后松開鈦夾，觀察左腎顏色由暗紅變鮮紅，表示再灌注成功。術后自由飲水進食。

1.3檢查

1.3.1ARFI測量于左腎區縱切面掃查兔腎臟，移動探頭至圖像能顯示腎切面，固定探頭，開啟超聲診斷儀中ARFI功能。ARFI取樣框置取樣框置于左腎中部的實質內（包括腎皮質和腎髓質），分別于腎門阻斷前、 再灌注 0 h、1 h、6 h、12 h、24 h 各時間點獲取該處腎實質剪切波速度（shear wave velocity，SWV）。同一部位重復測量3次，取平均值。以上檢查皆由兩位資歷較高的超聲科醫師一同完成。

1.3.2生化檢查分別于腎門阻斷前、再灌注0 h、1 h、6 h、12 h、24 h 各時間點經頸外靜脈采血約 2 ml，采用1800型全自動生化分析儀（貝克曼庫爾特，美國）測定血肌酐（Scr）、尿素氮（BUN）值，評價腎損傷程度。

1.3.3病理檢查分別于腎門阻斷前、再灌注0 h、1 h、6 h、12 h、24 h 各時間點用 16G 穿刺針取腎組織，所取腎組織迅速用10%中性甲醛溶液進行固定，石蠟包埋染色后由同一病理科醫師觀察病理改變，評價其腎損傷和壞死程度。

1.4統計學分析使用SPSS 17．0軟件包進行統計學分析，計量資料以x±s表示，組內、組間參數采用單因素方差分析和配對t檢驗，各組腎實質SWV值與Scr、BUN變化關系采用Pearson直線相關分析。P＜0．05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1腎實質SWV值測量結果腎缺血再灌注損傷組（I/R組）與對照組（C組）組間比較，在腎門阻斷前、再灌注0 h、再灌注1 h實驗各組間兔腎實質SWV 值差異無統計學意義（P＞0．05）；再灌注 6 h、12 h、24 h腎缺血再灌注損傷組（I/R組）腎實質SWV值逐漸增高，呈遞增趨勢，差異有統計學意義（P＜0．05）。 見表 1。

2.2血肌酐（Scr）、尿素氮（BUN）檢測結果兩組比較，腎門阻斷前、再灌注0 h、再灌注1 h實驗各組間兔腎 Scr、BUN 值差異無統計學意義（P＞0．05）；6 h后，I/R組隨著再灌注時間的延長，Scr和BUN水平顯著升高差異有統計學意義（P＜0．05）。見表 2。

2.3腎實質SWV值變化與Scr、BUN測值變化的相關性分析I/R組腎實質SWV值與血清Scr、BUN 呈正相關關系（P＜0．05）。 見圖 1、圖 2。

2.4病理學檢查結果對照組兔腎小球、腎小管和間質無異常改變。I/R組，再灌注1 h腎小球、腎小管和間質結構基本正常，沒有發現明顯異常改變；而隨著再灌注時間的延長腎臟呈現不同程度的病理改變；再灌注6 h，腎小管上皮細胞腫脹、氣球樣變性；再灌注24 h，腎實質組織結構發生改變，腎小球淤血嚴重，腎小管上皮細胞氣球樣變性加重、空泡變大并壞死，管腔狹窄，腎間質充血、水腫，可見廣泛的中性粒細胞浸潤。

表 1　兩組不同時點 SWV 值（m/s，x±s，n＝10）

表 2　兩組不同時點 Scr、BUN 值（x±s，n＝10）

圖 1　Scr與ARFI相關性示意圖

圖 2　BUN與ARFI相關性示意圖

3　討論

隨著超聲診斷技術的發展，聲輻射力脈沖成像（ARFI）技術日益受到超聲醫師及臨床醫師的重視，ARFI可以數字量化的形式表現組織的彈性程度，進而從一個新的層面、非侵入性地獲取組織的彈性資料，結合傳統的超聲檢查，測定目標區域內組織的彈性度［4，5］。

腎實質由皮質和髓質構成［6］。皮質位于表層，主要由腎小體和腎小管組成，腎小體由腎小球和腎小囊組成，腎小球是位于入球小動脈和出球小動脈之間的一團彼此之間分支又再吻合的毛細血管，而腎小囊分為臟層和壁層，其臟層和腎小球毛細血管共同構成濾過膜，壁層則延續至腎小管，由此可見，腎皮質富含大量的血管結構，而髓質位于皮質的深層，血管少而小管道多［7，8］。

該研究中，與對照組（C組）組間比較及腎門阻斷前、再灌注0 h、1 h實驗各組間兔腎實質SWV值比較，變化不大，差異無統計學意義（P＞0．05）。 腎缺血再灌注損傷組（I/R組），腎門阻斷后隨著再灌注時間的延長，再灌注6 h、12 h、24 h腎實質SWV值逐漸增高，呈升高趨勢，差異有統計學意義（P＜0．05）。病理組織學方面，對照組兔腎小球、腎小管以及腎間質無明顯異常改變。I/R組，腎缺血再灌注1 h腎小球、腎小管和間質結構基本正常，沒有發現明顯異常改變，腎實質彈性變化量未達到一個質變；而隨著再灌注時間的延長，廣泛浸潤的炎癥細胞可以加重腎小管損傷［9，10］。再灌注 6 h腎小管上皮細胞水腫、氣球樣變性，與此時刻相應的腎實質SWV值較對照組明顯增大；再灌注24 h，腎實質組織結構發生改變，腎小球淤血嚴重，腎小管上皮細胞氣球樣變性加重、空泡變大并凝固性壞死脫落，管腔狹窄，腎間質充血、水腫，可見廣泛的中性粒細胞浸潤。腎組織間質水腫及腎血管腫脹充血導致間質成分增加，腎實質萎縮，腎組織致密性增加，彈性減小，硬度增大［11，12］。

腎小球濾過率（GFR）作為評價腎功能的一個最為重要的指標，可客觀地反映腎功能的損傷程度。目前臨床上多采用Scr、BUN等指標來間接評估腎小球濾過率，進而評估腎功能損傷程度。在再灌注1 h時I/R組與對照組（C組）比較，腎Scr和BUN無明顯變化，分析原因可能是由于腎臟損傷程度較輕及其本身強大的代償能力所致。隨著再灌注時間的延長，多發腎小球皺縮，腎小管上皮細胞壞死、間質水腫、充血，損傷程度超出腎臟代償范圍，出現Scr和BUN逐漸增高。

本實驗研究結果顯示：隨著腎臟再灌注時間的延長，腎實質SWV值逐漸增大，并且與Scr、BUN遞增趨勢一致，呈正相關，因此，ARFI技術能夠無創、定量監測兔腎缺血再灌注損傷的腎組織彈性變化，客觀反映腎臟受損程度。

腎臟血流豐富，對缺血再灌注十分敏感［13］。在腎移植過程中缺血再灌注損傷表現尤為突出，它不僅影響患者腎功能的恢復，而且直接關系到移植腎的成功率。因此早期診斷腎IRI并進行干預，可以避免腎IRI對腎功能造成的損傷。ARFI技術可以早期、無創、高效的診斷腎缺血再灌注損傷，值得在臨床中推廣。