核醫(yī)學(xué)腎臟顯像對兒童腎積水患者分腎功能的評估價(jià)值

楊吉?jiǎng)?王 巍

腎積水是引起兒童腎功能不全的主要原因，常見病因是腎盂輸尿管連接部狹窄(ureteropelvic junction obstruction,UPJO)，表現(xiàn)為腎盂腎盞擴(kuò)張積水。了解積水腎臟功能和引流情況對選擇治療方案至關(guān)重要。目前多種影像學(xué)檢查方法已用于兒童腎積水的評估，包括超聲、靜脈腎盂造影、CT尿路成像、MR尿路成像、核醫(yī)學(xué)腎臟顯像等。每種檢查手段都存在一定的優(yōu)勢與劣勢。本文主要對核醫(yī)學(xué)腎臟顯像在腎積水患者分腎功能評估中的價(jià)值進(jìn)行評述。

一、核醫(yī)學(xué)腎臟顯像的概述

核醫(yī)學(xué)腎臟顯像包括腎動(dòng)態(tài)顯像和腎靜態(tài)顯像。腎動(dòng)態(tài)顯像是指在靜脈注射能被腎實(shí)質(zhì)攝取并迅速隨尿液排出的顯像劑后，用單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描(single photon emission computed tomography,SPECT)連續(xù)動(dòng)態(tài)采集，可獲得顯像劑經(jīng)腎動(dòng)脈灌注并逐漸濃聚于腎實(shí)質(zhì)，然后隨尿流經(jīng)腎盂腎盞和輸尿管進(jìn)入膀胱的系列影像。通過計(jì)算機(jī)處理可獲得腎臟時(shí)間-放射性曲線，得到分腎功能比例(differential renal function,DRF)，半定量計(jì)算分腎腎小球?yàn)V過率(glomerular filtration,GFR)、腎臟有效血漿流量(effective renal plasma flow,ERPF)，還可以了解上尿路引流情況。常用顯像劑包括腎小球?yàn)V過型99mTc-噴替酸(99mTc-DTPA)及腎小管分泌型99mTc-雙半胱氨酸(99mTc-EC)、99mTc-巰基乙酰基三甘氨酸(99mTc-MAG3)、131I-鄰碘馬尿酸(131I-OIH)。99mTc-DTPA、99mTc-EC在國內(nèi)應(yīng)用較多，而國外多應(yīng)用99mTc-MAG3。兒童是一個(gè)身體器官正在發(fā)育的特殊群體，2歲前嬰兒腎臟發(fā)育不成熟，腎小球?yàn)V過功能低，應(yīng)用腎小球?yàn)V過型顯像劑時(shí)，本底顯影增高，圖像質(zhì)量差，評估不準(zhǔn)確，故建議應(yīng)用腎小管分泌型顯像劑評估DRF[1]。腎臟于18個(gè)月左右發(fā)育成熟[2]，因此建議2歲以上兒童應(yīng)用腎小球?yàn)V過型顯像劑，可在獲得DRF的同時(shí)測得GFR值。歐洲小兒泌尿外科協(xié)會(huì)建議在出生4～6周進(jìn)行核醫(yī)學(xué)腎臟顯像檢查，而美國胎兒泌尿外科協(xié)會(huì)建議在出生后6～8周檢查，目的都是等待腎臟發(fā)育成熟后能夠獲得更加準(zhǔn)確的DRF。但國際腎臟核素科學(xué)協(xié)會(huì)提出，產(chǎn)前腎積水嚴(yán)重患者出生后1周即可行99mTc-MAG3腎動(dòng)態(tài)顯像，判斷腎功能情況。對隨訪觀察的患者建議應(yīng)用首次檢查的顯像劑進(jìn)行復(fù)查，以便于前后比較。對于腎積水患者，建議行利尿腎動(dòng)態(tài)顯像檢查，其原理是促使腎臟短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量尿液，加速排出淤積在上尿路的顯像劑，腎圖表現(xiàn)為排泄段(c段)下降增快，當(dāng)存在尿路梗阻時(shí)腎內(nèi)顯像劑無法排出，c段持續(xù)上升。利尿腎動(dòng)態(tài)顯像不僅可以評估分腎功能，還可以協(xié)助臨床鑒別機(jī)械性尿路梗阻和非機(jī)械性尿路擴(kuò)張。

腎靜態(tài)顯像是利用慢速通過腎臟的顯像劑流經(jīng)腎臟時(shí)，與腎近曲小管上皮細(xì)胞的功能基團(tuán)結(jié)合而較長時(shí)間滯留于腎實(shí)質(zhì)內(nèi)，不僅可獲得DRF，還可靈敏地顯示腎萎縮、腎盂擴(kuò)張伴皮質(zhì)變薄、腎盂腎炎、瘢痕等腎實(shí)質(zhì)受累的表現(xiàn)，精確評估局部腎功能。常用的顯像劑為99mTc-二巰基丁乙酸(99mTc-DMSA)。

二、腎動(dòng)態(tài)顯像對腎積水患者DRF評估的價(jià)值

(一)基于腎動(dòng)態(tài)顯像的DRF

腎動(dòng)態(tài)顯像檢查測定DRF、GFR、ERPF都是基于顯像開始后1～2 min的圖像，圍繞腎臟輪廓及本底勾畫感興趣區(qū)(region of interest,ROI)，利用腎臟攝取率(腎區(qū)顯像劑主要來自腎小球?yàn)V過或腎小管重吸收)計(jì)算得到。

DRF是目前指導(dǎo)臨床決策較為可靠的指標(biāo)，DRF在45%～55%為正常，<45%為功能受損。歐洲泌尿外科學(xué)會(huì)指南及我國兒童腎積水治療共識均指出：單側(cè)腎積水DRF<40%或短時(shí)間內(nèi)DRF下降>10%，腎圖呈梗阻型曲線，可作為UPJO的手術(shù)指征[3]。但兒童腎積水具有自愈性，其手術(shù)時(shí)機(jī)選擇尚存爭議，一些學(xué)者觀察到部分首次腎動(dòng)態(tài)顯像DRF<40%的患者經(jīng)一段時(shí)間的隨訪，DRF可自行恢復(fù)至40%以上，故認(rèn)為無論DRF基線值如何都應(yīng)先保守治療[4]。然而，有研究指出首次腎動(dòng)態(tài)顯像提示DRF下降，仍是腎功能進(jìn)一步惡化和需要手術(shù)干預(yù)的危險(xiǎn)因素，OR值(相對危險(xiǎn)度)分別為3.2和1.9[5,6]。大多數(shù)UPJO患者患腎DRF<45%，但個(gè)別>55%，被認(rèn)為“超正常”現(xiàn)象，其病理生理機(jī)制尚不明確。有研究認(rèn)為積水是腎臟某階段病理狀態(tài)的體現(xiàn)(一過性血流量增加、梗阻造成反應(yīng)性腎臟超濾過、擴(kuò)張腎盂的代償效應(yīng)及腎實(shí)質(zhì)的肥大等[7])；還有研究認(rèn)為是技術(shù)誤差造成的DRF被高估(顯像劑偽影、DRF評估時(shí)間窗異常、腎臟及本底ROI勾畫不準(zhǔn)確、積水腎面積大等)。有研究顯示“超正常”現(xiàn)象在<2歲嬰兒及腎臟體積增大時(shí)更易出現(xiàn)，進(jìn)行腎臟面積及本底校正后GFR可得到改善[8]。如出現(xiàn)“超正常”現(xiàn)象，需嚴(yán)格規(guī)范并消除技術(shù)因素影響，如DRF仍較高且腎盂前后徑≥30 mm，需結(jié)合臨床及超聲密切隨訪，不可因放松警惕而延誤治療，積水加重時(shí)(腎盂前后徑進(jìn)一步擴(kuò)大、腎圖梗阻加重)，盡管DRF較高也應(yīng)及早手術(shù)，避免腎功能不可逆性損傷[9]。

當(dāng)雙腎功能受損時(shí)，DRF評估不能體現(xiàn)腎臟的絕對功能，需結(jié)合GFR綜合判定。核醫(yī)學(xué)常用的評價(jià)方法有血漿清除法和腎動(dòng)態(tài)顯像法(常用Gates’法)。雙血漿法是注射腎小球?yàn)V過型顯像劑99mTc-DTPA后于2 h、4 h分別采集靜脈血，測定血漿放射性計(jì)數(shù)變化，通過多房室模型獲得絕對GFR，此結(jié)果準(zhǔn)確可靠，但因有創(chuàng)、操作復(fù)雜，臨床應(yīng)用受限。現(xiàn)多采用腎動(dòng)態(tài)顯像法獲得相對GFR，但是Gates’法計(jì)算GFR是基于成人數(shù)據(jù)，兒童GFR的準(zhǔn)確性仍需要更多研究去驗(yàn)證。兒童GFR的評估容易受到多種因素的影響，其中腎臟深度是重要的影響因素之一。可采用超聲、CT、側(cè)位核醫(yī)學(xué)顯像進(jìn)行深度校正，得到校正后的GFR[10]。但目前國內(nèi)尚無基于兒童的正常數(shù)據(jù)庫，分析GFR絕對值時(shí)，需謹(jǐn)慎。腎小球?yàn)V過型顯像劑可以得到GFR；腎小管分泌型顯像劑可以得到ERPF，除急性腎小管壞死外，其他情況下二者評價(jià)腎功能的結(jié)果是一致的。

利用腎動(dòng)態(tài)顯像計(jì)算DRF和GFR過程中，易受諸多因素影響，如本底ROI位置(由于腎上極存在與肝、脾重疊可能，而通常本底ROI勾畫在雙腎下方，可造成DRF、GFR被高估，這種高估程度與腎臟損傷程度成正比，如在腎周勾畫ROI可改善這種情況[11])、腎臟ROI大小、腎臟深度(深度每變化1 cm，GFR變化14%)、采集計(jì)數(shù)時(shí)間窗等。因此需嚴(yán)格依照檢查規(guī)范操作，做好質(zhì)量控制，消除影響因素才能得到可靠結(jié)果[12]。

(二)基于腎動(dòng)態(tài)顯像的其他功能參數(shù)

基于雙腎時(shí)間-放射性曲線，還可獲得半排時(shí)間(T1/2)、30 min清除率(C30)、重力作用后排尿相(post micturition,PM)、患側(cè)腎皮質(zhì)通過時(shí)間(parenchymal transit time,PTT)等半定量指標(biāo)。

T1/2：從放射性計(jì)數(shù)最高點(diǎn)下降50%所需的時(shí)間。應(yīng)用利尿腎動(dòng)態(tài)顯像評估腎積水患者上尿路梗阻情況時(shí)，若腎圖曲線于利尿后才下降，通常認(rèn)為T1/2<10 min，表示非梗阻性腎盂擴(kuò)張； 10～20 min為中間狀態(tài)，>20 min為機(jī)械性梗阻。

C30：利尿腎動(dòng)態(tài)顯像開始后30 min，腎臟內(nèi)放射性滯留量與最大放射性計(jì)數(shù)的比例。C30>50%為正常；C30<50%提示存在梗阻。

PM：腎動(dòng)態(tài)顯像結(jié)束后，患者站立15 min，排尿后行后位靜態(tài)像，利用了重力及排尿作用，較T1/2及C30min更能提示尿路引流情況。

PTT：根據(jù)腎皮質(zhì)攝取及清除顯像劑的速率，將PTT分為正常和延遲。 PTT正常為慢動(dòng)態(tài)像第2幀時(shí)，腎皮質(zhì)攝取率達(dá)高峰，隨后腎皮質(zhì)顯影逐漸減淡。存在下列情況之一者，為PTT延遲： ①慢動(dòng)態(tài)第2～9幀，腎皮質(zhì)放射性分布無變化； ②慢動(dòng)態(tài)像第2～7幀，腎盂內(nèi)未見放射性填充； ③腎皮質(zhì)放射性攝取持續(xù)增加，放射性清除過程明顯延緩。部分研究認(rèn)為術(shù)前患側(cè)PTT延遲是腎盂成形術(shù)后腎功能改善的預(yù)測指標(biāo)[13]。

基于腎動(dòng)態(tài)顯像評估腎積水患者DRF時(shí)，需要結(jié)合半定量數(shù)據(jù)、腎圖曲線、影響因素等綜合評估才能更加準(zhǔn)確[14]。

三、腎靜態(tài)顯像對腎積水患者DRF評估的價(jià)值

國內(nèi)常用的腎靜態(tài)顯像劑為99mTc-DMSA，主要通過腎小管分泌，大部分被近曲小管上皮細(xì)胞重吸收并與胞漿內(nèi)巰基結(jié)合，較長時(shí)間滯留于腎皮質(zhì)內(nèi)，通過平面或斷層顯像清晰顯示腎皮質(zhì)影像。急性腎盂腎炎時(shí)由于腎小管周圍水腫、間隙壓力增高及細(xì)胞碎屑對腎小管栓塞等作用可導(dǎo)致腎臟局灶性缺血，表現(xiàn)為局部顯像劑稀疏缺損。腎靜態(tài)顯像是診斷急性腎盂腎炎、慢性腎盂腎炎合并瘢痕的金標(biāo)準(zhǔn)[15]。有學(xué)者應(yīng)用兔子模型，證實(shí)腎靜態(tài)顯像也可在腎積水時(shí)靈敏發(fā)現(xiàn)腎功能受損，99mTc-DMSA也是評估DRF的重要方法[16]。較腎動(dòng)態(tài)顯像的腎小球?yàn)V過或分泌型顯像劑其優(yōu)勢如下： ①腎靜態(tài)顯像為注射顯像劑2～3 h后待顯像劑分布穩(wěn)定后的圖像，為靜態(tài)采集。具有計(jì)數(shù)高，圖像清晰，統(tǒng)計(jì)誤差少等優(yōu)點(diǎn)；而腎動(dòng)態(tài)顯像是注射顯像劑后前1～2 min圖像，為動(dòng)態(tài)采集。具有每幀圖像采集時(shí)間短，計(jì)數(shù)低，統(tǒng)計(jì)誤差較大等缺點(diǎn)。②99mTc-DMSA除評估DRF外，還可提供腎臟具體區(qū)域功能情況(可將腎臟分為12個(gè)區(qū)[17])，可發(fā)現(xiàn)較小的腎損害，靈敏度高。③腎動(dòng)態(tài)顯像DRF是基于雙腎ROI的后位放射性計(jì)數(shù)得出的，腎靜態(tài)顯像基于前位和后位放射性計(jì)數(shù)的幾何平均數(shù)得出，其在很大程度上矯正了由于腎臟深度差異造成的誤差，尤其是腎臟畸形及異位腎時(shí)[18]。但其同時(shí)存在一定缺點(diǎn)：①由于約10%的99mTc-DMSA分泌并排泄到尿液中，如存在腎積水，腎盂中顯像劑的滯留會(huì)高估積水側(cè)腎功能；另外注射99mTc-DMSA時(shí)存在游離的99mTc，也會(huì)通過腎臟排泄到尿液中，從而影響DRF評估的準(zhǔn)確性；而腎動(dòng)態(tài)顯像評估DRF時(shí)，是基于顯像開始后前1～2 min的圖像，尿液滯留的影響較小[19]。②由于99mTc-DMSA在腎臟內(nèi)滯留時(shí)間較長，患者受到的輻照劑量較腎動(dòng)態(tài)顯像稍大。③注射顯像劑后等候時(shí)間較長、掃描時(shí)間較長。④國內(nèi)DMSA藥物短缺。上述原因限制了其在臨床的廣泛應(yīng)用。

99mTc-DMSA腎靜態(tài)平面顯像評估DRF時(shí)，雙腎及本底ROI的勾畫、腎臟深度、腎盂顯像劑滯留、組織衰減等均是DRF評估結(jié)果的影響因素。99mTc-DMSA腎靜態(tài)SPECT斷層顯像可利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)閾值勾畫、深度及軟組織衰減校正，并去除了腎盂顯像劑滯留的干擾，得到的DRF較靜態(tài)顯像更加準(zhǔn)確[20]。近年來出現(xiàn)了一些新型顯像劑，如68Ga-PSMA(prostate specific membrane antigen)配體或抑制劑，其空間分辨率高，在評估成人腎盂腎炎方面顯示出較高的優(yōu)越性，但其在兒童分腎功能評估中的應(yīng)用尚未見報(bào)道[21]。

四、腎動(dòng)態(tài)與腎靜態(tài)顯像評估兒童腎積水腎功能的比較

研究顯示DRF處于正常范圍時(shí)腎動(dòng)態(tài)顯像與腎靜態(tài)顯像評估DRF價(jià)值相似，如Ritchie等[19]研究顯示二者評估腎積水患者的DRF差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此，若患者已行99mTc-MAG3顯像以評估上尿路引流或反流情況，則無需再進(jìn)行99mTc-DMSA顯像評估DRF，但前提是99mTc-MAG3顯像時(shí)DRF在正常范圍內(nèi)，且既往影像學(xué)檢查可排除腎臟瘢痕形成[19]。當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重腎積水或嬰兒腎發(fā)育不成熟時(shí)建議應(yīng)用腎小管型顯像劑99mTc-MAG3或99mTc-EC[22]。腎動(dòng)態(tài)顯像與腎靜態(tài)顯像在評估DRF的同時(shí)，還可以提供其他方面的信息，如腎動(dòng)態(tài)顯像還可以提供雙腎血流灌注、尿液引流、反流等。腎靜態(tài)顯像對于輔助診斷腎盂腎炎以及瘢痕形成有重要意義。對于UPJO患者，術(shù)前行腎動(dòng)態(tài)顯像對腎盂成形術(shù)手術(shù)時(shí)機(jī)選擇及術(shù)后療效評價(jià)有重要意義[23，24]。對于重復(fù)腎患者，重復(fù)腎常呈上下排列，腎動(dòng)態(tài)、腎靜態(tài)顯像均可進(jìn)行上下半腎ROI的勾畫，獲得重復(fù)腎DRF[25]。利尿腎動(dòng)態(tài)還可根據(jù)腎圖曲線評估重復(fù)腎分腎尿路引流情況；行SPECT/CT斷層顯像，可協(xié)助評價(jià)輸尿管梗阻及輸尿管異位開口部位，協(xié)助手術(shù)方式制定。診療過程中，臨床醫(yī)生可根據(jù)需要選擇顯像類型。

腎動(dòng)態(tài)及靜態(tài)顯像的輻射劑量較低，均在安全范圍內(nèi)。如99mTc-MAG3腎動(dòng)態(tài)顯像時(shí)，5歲兒童的平均有效劑量為0.2～0.38 mSv；99mTc-DMSA腎靜態(tài)顯像的平均有效劑量稍高，約為1 mSv[26]。

綜上所述，小于2歲腎積水患者腎功能評估行99mTc-EC腎動(dòng)態(tài)顯像；2歲以上腎積水患者腎功能評估行99mTc-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像評估腎功能。腎靜態(tài)顯像與腎動(dòng)態(tài)顯像相似，不僅可以評估DRF，還可以輔助診斷腎盂腎炎以及瘢痕形成。

與超聲、CT、MRI檢查關(guān)注腎臟結(jié)構(gòu)和形態(tài)學(xué)改變不同，核醫(yī)學(xué)腎臟顯像更傾向腎功能評估，其具有無創(chuàng)、簡便、靈敏、安全及可重復(fù)性好等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于腎功能的監(jiān)測、療效評估等方面。但其影響因素較多，尚具有一定局限性，需遵循操作規(guī)范，綜合分析。基于腎動(dòng)態(tài)、腎靜態(tài)顯像半定量數(shù)據(jù)的人工智能，在預(yù)測腎積水患者手術(shù)時(shí)機(jī)選擇、腎臟功能結(jié)局等方面的研究可能是熱點(diǎn)之一。