超声造影评估高血压肾脏损害的应用现状及展望

陈园园 综述，李明星 审校

原发性高血压（essential hypertension，EN）已成为全球范围内严重影响人类健康的疾病，其发病率较高，达25%［1］，呈逐年上升趋势，随病程进展可并发心、脑、肾等靶器官损害［2］。肾脏既是血压调节器官，又是高血压损害的主要靶器官之一。作为心血管疾病进程的中间阶段，EN 患者亚临床靶器官损害时期极为关键［3］，及早发现高血压肾脏损害，对延缓病程进展，改善患者预后十分有利。本文就超声造影（contrast-enhanced ultrasound,CEUS）定量评价高血压肾脏损害的应用现状及其靶向超声造影技术的发展前景进行综述。

1 高血压的临床分型及分期

1.1 临床分型 根据发病机制，可分为原发性高血压及继发性高血压。也可以临床表现为依据，将其分为：单纯收缩压增高型（高血管阻力型），为老年人最常见的类型，占高血压人群的65%以上［4］；单纯舒张压增高型（高血容量型），此型老年人相对较少，主要表现为舒张压增高，而收缩压增高不明显；收缩压与舒张压联合增高型（混合型）。本文主要针对单纯收缩压增高型原发性高血压进行阐述。

1.2 临床分期 Ⅰ期：血压超过高血压的诊断标准，但是心脏、脑、肾脏等脏器无损害。Ⅱ期：血压超过高血压诊断标准，并伴有下列其中一项者：（1）左心室肥厚；（2）尿蛋白阳性或血肌酐轻度升高；（3）眼底动脉普遍或局部痉挛、狭窄。Ⅲ期：血压持续升高，并伴有下列其中一项者：高血压脑病或脑溢血、脑梗塞；心力衰竭（心功能不全）；肾功能衰竭（尿毒症）；眼底出血或渗出、视乳头水肿。将EN累及肾脏，造成肾内小动脉管壁硬化，并由此引起肾实质缺血、萎缩、硬化及纤维化，从而导致肾功能不全，实验室指标、病理及影像学检查出现异常，可伴或不伴临床表现，最终走向肾衰竭的病理生理学过程称为（良性）高血压肾病（hypertensive nephropathy，HN）。可分为3 期［5］：1 期（微量白蛋白尿期）:以尿中白蛋白排泄率异常为特征，肾功正常，尿常规蛋白阴性；2期（临床蛋白尿期）:以尿常规蛋白阳性24 h 尿蛋白定量＞0.5 g 为特征，肾功正常；3 期（肾衰竭期）:以Ccr 下降，Scr 升高为特征，分非透析期和透析期（尿毒症期）。

2 高血压肾损害的病理生理改变

目前高血压肾损害的发病机制主要可归纳为三个因素：血流动力学因素、非血流动力学因素及遗传学因素［6］。

2.1 血流动力学因素

2.1.1 血管活性物质平衡失调 肾小球内高压所引起的血管内皮细胞功能受损及肾脏缺血，可使舒血管物质一氧化氮和前列环素生成减少，肾脏局部肾素-血管紧张素系统（RAS）激活，肾脏小动脉收缩。AngⅡ可直接刺激血管平滑肌细胞增生、肥厚，诱导肾脏系膜细胞产生转化生长因子β1（TGF-β1），促进肾小球系膜细胞增生、细胞外基质（ECM）形成和沉积，最终导致肾小球硬化。AngⅡ被认为是最重要的促纤维化因子，在高血压肾损害的发病过程中起重要作用。

2.1.2 肾血管阻力增加 在EN早期，肾内微动脉、微小动脉呈痉挛性狭窄，肾脏末梢循环血管床减少，血管阻力增高。随着高血压病程的延长，肾血管持续收缩，叶间动脉、弓形动脉、小叶间动脉和入球小动脉等肾小球前动脉可出现硬化及玻璃样变，动脉管壁增厚，管腔狭窄，肾脏末梢血管床进一步减少，肾脏损害加重，导致肾小管、肾小球功能受损［7］。

2.1.3 肾脏自我调节功能失调 正常范围的动脉压水平（80～160 mm Hg）是维持肾脏自我调节功能的必要条件。当平均动脉压超过上限,肾小球前动脉收缩被抑制,升高的血压可直接传递到肾小球循环,造成肾小球内高压、高灌注状态。长期肾小球内高压可引起肾小球损伤以至硬化,进而导致肾功能受损。

2.2 非血流动力学因素 主要涉及自身抗体形成，活性氧增加，炎症反应及细胞凋亡等方面。Schiffrin EL等认为［8］高血压靶器官结构重构的特征之一是存在明显的炎症反应，其通过生长因子或蛋白酶的激活或抑制诱导高血压靶器官损害，血管紧张素II被认为是此炎症反应的重要诱导因素［9-10］。研究发现［11］血管紧张素Ⅱ1型受体（AT1受体）结合激活的核转录因子通过上调促炎基因，促进了肾脏的局部炎症反应。

3 超声微泡造影剂

超声微泡造影剂（microbubble ultrasound contrast agent，MUCA）是以蛋白质、脂质或多聚体为外壳包裹惰性气体而形成的微球，平均直径较红细胞小（约2～10um），但进入血液后不从毛细血管溢出，不向组织间隙弥散，溶解度低，稳定性好，是理想的血池示踪剂。通过静脉输入体内后，随血流到达特定组织，产生良好的谐波信号，经超声监控其显影，增强组织的超声显像，最终通过呼吸排出体外，安全性较好，无肾毒性及心脏毒性［12-15］。微泡经血液循环到达肾脏后，仅仅在肾脏的血液循环中运行，不受肾小球滤过及肾小管转运功能的影响，因此，肾脏是适合应用超声造影方法评价血流灌注的器官［16］。目前临床常用的超声微泡造影剂是SonoVue，已证实其在一些实质性脏器的显像中有良好的效果［17-18］。

4 CEUS评估HN肾脏血流灌注

肾脏血供占全身血供的20%,而92%～94%的肾血供分布于肾皮质,约5%分布于髓质,主要是外髓部［20］。目前，对肾脏血流灌注的影像学评价方法主要包括放射性核素扫描、CT、MRI及常规超声影像技术。放射性核素扫描具有放射性，难以反复进行。CT 和MRI所用造影剂均非真正的血池示踪剂，价格昂贵，操作复杂，且对肾脏功能存在不同程度影响，临床应用受到限制。常规二维灰阶声像图通常在肾功能衰竭的终末期才会出现明显的肾脏形态学改变，同时易受肠气干扰。常规彩色多普勒超声在低速血流的检出及量化肾血流量方面存在不足，且对探测角度依赖性较大，在评价肾实质血流灌注的应用方面存在缺陷，若需真实反映肾实质尤其是肾皮质的血流灌注状况则较为困难［21-24］。CEUS 可弥补上述检查方法的不足，大大提高成像的信噪比，且清晰显示肾脏的末梢血流灌注变化［22］。

4.1 CEUS 定量分析技术 体内外实验已证实，CEUS 的信号强度与血液内微泡浓度存在线性关系。将MUCA 注入体内后，微气泡随血液流经各组织器官，若以微气泡为示踪剂，观察其在某器官组织内不同时刻的浓度变化，则可以时间为横轴，浓度为纵轴，得到微气泡的时间-浓度曲线,即时间-强度曲线（time-intensity curve，TIC），其反映了超声造影剂增强强度随时间变化的轨迹或动态过程，并以量化的方式接近真实地反映肾脏的血流灌注情况。由TIC 曲线得出的定量参数主要包括［20］：（1）峰值强度（maximum intensity,IMAX）：主要反映感兴趣区的血容量；（2）达峰时间（timetopeak,T T P）：由肾皮质开始增强到造影剂灌注达峰值的时间；（3）曲线上升支斜率（sloperateofascendingcurve,A）；（4）曲线下面积（area under the curve，AUC）：与肾血流量呈线性相关,反映了血管内血流容积的变化。

4.2 CEUS定量评价HN肾脏血流灌注

4.2.1 CEUS 评价HN1 期肾脏血流灌注 血清尿素氮（BUN）、血肌酐（Scr）只有在肾小球滤过率下降至正常的1/3～1/2时才明显升高,并且只能反映总体肾功能情况，不能反映单个肾脏的功能状况，同时也可能受性别、肌肉代谢、药物等因素影响。所以Scr、BUN并不是评价肾功能改变的早期敏感指标［25］。研究表明［26］EN患者肾脏末梢血流灌注异常在实验室检查出现异常之前已经存在。杨荣等［27］在窒息新生儿肾血流动力学改变与血清胱抑素C（Cys-C）的相关性研究中发现，肾血流动力学参数和Cys-C的敏感性均优于BUN、Scr，可作为新生儿窒息早期肾损害的敏感和可靠指标。

EN 导致肾内小动脉硬化狭窄，根据肾皮质血流灌注的改变与肾脏的病理变化关系，CEUS则可定量反映为造影剂微泡进入肾皮质的速度明显减慢，肾皮质微泡灌注量减少，增强区域造影剂分布较正常肾脏稀疏、粗糙。董怡等［28］在评价超声造影定量分析技术诊断早期肾功能损害临床价值的研究中发现，超声造影定量分析技术较常规Scr、BUN 检查灵敏，有助于早期诊断肾功能损害。该实验所选患者经核医学肾图检查均存在不同程度的肾脏灌注改变，但Scr、BUN均在正常范围内。注射造影剂后,肾脏依叶间动脉、弓形动脉、肾皮质、肾髓质的顺序依次明显增强，与正常肾脏相比，早期肾功能损害患者注射造影剂后肾皮质回声增强强度降低,TIC 曲线上升缓慢,下降缓慢,达峰时间延迟,峰值强度降低，早期肾功能损害患者左、右肾的肾皮质AUC、A 均显著高于正常肾脏,曲线达峰绝对值（DPI）均显著低于正常肾脏。动物试验方面［29］：通过分析超声造影所获得的感兴趣区域时间-强度曲线及各参数，可对自发性高血压大鼠早期肾血流灌注进行定量评价。此研究中，各周龄自发性高血压大鼠较正常大鼠在曲线整体形态上更为宽大，并随着高血压大鼠周龄的增加,曲线宽大趋势愈明显。与同周龄正常大鼠相比，自发性高血压大鼠TIC曲线达峰时间延迟,峰值强度减半时间延长,曲线下降斜率减慢。

各临床及动物实验表明［30-31］CEUS可较实验室检查更早地发现肾实质血流灌注异常，进而对高血压肾脏损害的早期诊断以及定量评判肾脏损害程度提供有价值信息。

4.2.2 CEUS 监测HN2、3 期肾脏血流灌注 李建华等［32］在CEUS 评估慢性肾功能不全患者肾血流灌注的研究中发现，CEUS患者肾皮质血流灌注参数与患者血Scr、BUN 具有良好相关性，其中AUC、TTP、A与血Scr、BUN呈正相关，PI与血Scr、BUN呈负相关，其中AUC 与Scr、BUN 水平的相关性最好。Fang Ma等［17］利用超声造影监测不同阶段慢性肾脏疾病（CDK）患者的肾血流灌注发现：注射造影剂后第17s（皮质期），与无CDK 者相比，早、晚期肾病组造影剂强化速度明显慢于无CDK 者；注射造影剂后第24s，早、晚期肾病组造影剂峰值强度（PI）明显低于无CDK 者，达峰时间（TTP）较正常肾脏延长。分析时间-强度曲线：无CDK 者早、晚期肾病组曲线下面积AUC依次减小，曲线下降斜率依次减小。所以，在诊断评估HN慢性肾功能不全程度、对其进行监测随访及疗效评价过程中，CEUS可以实时动态观察肾皮质血流灌注过程，提供可反映慢性肾功能不全患者肾皮质血流灌注真实水平的客观定量参数，具有安全无创、简便快捷、可反复检测等优势。

5 展 望

随着超声分子成像技术的发展，靶向超声造影的应用研究已不断深入。根据高血压肾损害的炎症反应机制，有研究表明［33］损伤及炎症灶的血管内皮对含PS 的脂质微泡有聚集作用，可引起靶向微泡造影剂在炎症组织内快速大量聚集。已证实靶向微泡造影剂可在机体处于炎症反应、血栓形成、新生血管形成、细胞凋亡等状态下与配体特异性结合［34］。此为靶向超声造影技术在分子水平实现HN 的早期诊断提供可能。动物实验方面，Wang H 等［35］利用双选靶向超声造影剂在炎症性肠病小鼠模型中成功实现了炎症反应的分子成像。Yongping Lu等［36］发现携带有白细胞介素8（IL-8）单克隆抗体的靶向微泡造影剂可增加家兔动脉粥样硬化斑块的检测灵敏度。另外利用在血管及微血管病变的病理生理过程中发挥重要作用的小分子［37］，使用整合有选择性靶向分子的MUCA，有望进一步提高血管超声成像的诊断能力，进而提高HN所致肾脏微小动脉病变的诊断灵敏性。

治疗方面，目前已有通过高强度超声波将注入体内的携带有特定DNA序列的微泡造影剂定位释放于靶组织，从而在基因水平预防及治疗糖尿病肾病的报道［38］。试想将标记有HN 相关炎症因子受体抗体的靶向超声造影剂靶向运送至肾脏，当其所携带的抗体与肾脏局部受体特异性结合后，是否有助于下调该受体活性，从而抑制或减轻高血压所致肾脏炎症反应，达到预防或治疗高血压肾病的目的，尚需进一步研究。

综上所述，近年来因高血压肾脏损害所致的慢性肾功能不全患者逐年增多，所以对HN的早期诊断及合理治疗便显得尤为重要。CEUS 定量分析技术较其他实验室及影像学检查方法更加及时、准确、安全地评价高血压肾脏损害。与此同时，作为研究热点的超声分子成像技术在高血压肾损害的诊断及治疗方面也展现出较为广阔的前景。不过，在CEUS所体现的诸多优势背后，其固有的局限性亦无法避免，如CEUS诊断的准确性及可靠性受客观因素影响较大、只能获得相对局部或邻近病灶的时相资料等。相信随着研究的不断深入，CEUS在肾脏疾病中的应用也将更加完善。

［1］Balam-Ortiz E,Esquivel-Villarreal A,Huerta-Hernandez D,et al.Hyper controls in genotype-phenotype an Hypertension［J］.2012,59:847-853.

［2］杜国峰，张志敏，向文海.高血压患者动态动脉硬化指数对靶器官损害的早期预测［J］.临床心血管病杂志，2011,27（8）:571-573.

［3］Yohei Doi,Yoshio Iwashima,Fumiki Yoshihara,et al.Association of Renal Resistive Index With Target Organ Damage in Essential Hypertension［J］.American Journal of Hypertension,2012,25（12）:1292-1298.

［4］王雪薇.对老年单纯收缩期高血压的治疗关注［J］.中国心血管病研究杂志,2004，2（7）：173-174.

［5］王济生，陈丽霞.高血压肾病的中西医防治［J］.中国中西医结合肾病杂志,2001，2（10）:619-620.

［6］高秀林.高血压肾损害发病机制的研究进展［J］.北京医学,2007,29（9）：559-561.

［7］Bdani AK,Griffen KA.Pathophysiology of hypertensive renal damage implications for therapy［J］.Hypertension,2004,44（5）:595-601.

［8］Schiffrin EL.Vascular remodeling in hypertension:mechanisms and treatment［J］.Hy-pertension,2012,59:367-374.

［9］Ruiz-Ortega M，Ruperez M，Esteban V，et al.Angiotensin II:a key factor in the inflammatory and fibrotic response in kidney diseases［J］.Nephrol Dial Transplant,2006,21:16-20.

［10］Guzik TJ，Hoch NE，Brown KA，et al.Role of the T cell in the genesis of angiotensin II induced hypertension and vascular dysfunction［J］.J Exp Med,2007,204:2449-2460.

［11］Bart F.J.Heijnen，Jelly Nelissen，Helma van Essen，et al.Irreversible Renal Damage after Transient Renin-Angiotensin System Stimulation:Involvement of an AT1-Receptor Mediated Immune Response［J］.PLoS ONE,2013,8（2）:e57815.

［12］C.McArthur，G.M.Baxter.Current and potential renal applications of contrast-enh-anced ultrasound［J］.Clinical Radiology,2012,67（9）：909.

［13］Wilson SR,Burns PN.Microbubble-enhanced US in body imaging:what role［J］.Rad-iology,2010,257:24-39.

［14］Klibanov A.Ultrasound contrast agents:development of the field and current status［J］.Topics Curr Chem,2002,222:73-106.

［15］Cosgrove D.Angiogenesis imaging-ultrasound［J］.Br J Radiol,2003,76（1）:S43-49.

［16］Cosgrove D.Ultrasound contrast agents:an overview.［J］Eur J Radiol,2006,60（3）:324-330.

［17］Fang Ma，Yanqin Cang，Baozhen Zhao，et al.Contrast-enhanced ultrasound with SonoVue could accurately assess the renal microvascular perfusion in diabetic kidney damage［J］.Nephrol Dial Transplant,2012,10:1-7.

［18］Piscaglia F，Bolondi L.The safety of SonoVue in abdominal applications:retrospec-tive analysis of 23188 investigations［J］.Ultrasound Med Biol，2006，32:1369-1375.

［19］Kotopoulis S，Dimcevski G，Gilja OH,et al.Treatment of human pancreatic cancer using combined ultrasound,microbubbles,and gemcitabine:A clinical case study［J］.Med Phys,2013,40（7）:072902.

［20］罗志建，李明星.超声造影监测兔肾缺血再灌注前后肾皮质、髓质血流灌注［J］.中国医学影像技术,2011,27（8）：1533-1536.

［21］Antoine Schneider，Lynne Johnson，Mark Goodwin,et al.Bench-to-bedside review:Contrast enhanced ultrasonography-a promising technique to assess renal perf-usion in the ICU［J］.Critical Care,2011,15:157.

［22］罗志建，李明星.超声造影和彩超监测兔肾缺血再灌注损伤肾血流灌注的对比研究［J］.重庆医学,2012,41（1）：69-71.

［23］李建华，冯蕾.超声造影评估慢性肾功能不全患者肾血流灌注的研究［J］.中国医学影像学杂志,2012,20（7）：520-523.

［24］李明星，罗志建，陈晓梅.超声造影与核素肾动态显像在评价兔肾缺血再灌注损伤中的对比研究［J］.泸州医学院学报,2011,34（5）:607-611.

［25］Linden RA,Halpern EJ.Advances in transrectal ultrasound imaging of the prostate［J］.Semin Ultrasound CT MR,2007,28（4）:249-257.

［26］刘莹莹，吕清，项飞翔，等.彩色多普勒感兴趣区定量技术评价原发性高血压患者早期肾脏末梢血流灌注［J］.中国医学影像技术,2009,25（2）:276-278.

［27］杨荣，李明星.窒息新生儿肾血流动力学改变与血清胱抑素C 的相关性研究［J］.中国现代医药杂志,2011,13（5）：66-68.

［28］董怡，王文平.超声造影定量分析技术诊断早期肾功能损害的临床价值［J］.上海医学,2009,32，（3）：210-213.

［29］朱向明,吴赤球,李国杰，等.超声造影增强显像对自发性高血压大鼠肾血流灌注的实验研究［J］.中华超声影像学杂志,2006,15，（11）；856-859.

［30］麻静平，王健，史凯玲，等.应用超声造影研究高血压患者的肾脏血流灌注［J］.中西医结合心脑血管病杂志,2011,9（8）:914-915.

［31］Le Dorze M，Bouglé A，Deruddre S，et al.Renal Doppler ultrasound:a new tool to assess renal perfusion in critical illness［J］.Shock,2012,37（4）:360-365.

［32］李建华，冯蕾.超声造影评估慢性肾功能不全患者肾血流灌注的研究［J］.中国医学影像学杂志,2012,20（7）：520-523.

［33］Lindner JR，Song J，Christiansen J，et al.Ultrasound assessment of inflammation and renal tissue injury with microbubbles targeted to P-selectin［J］.Circulation,2001,104（17）:107-112.

［34］Alzaraa A，Gravante G，Chung WY,et al.argeted microbubbles in the experimental and clinical setting［J］.Am J Surg,2012,204（3）:355-366.

［35］Wang H，Machtaler S，Bettinger T，et al.Molecular imaging of inflammation in inflammatory bowel disease with a clinically translatable dual-selectin-targeted US contrast agent:comparison with FDG PET/CT in a mouse mod［J］.Radiol,2013,267（3）:818-829.

［36］Yongping Lu，Jia Wei,Qinghua Shao.Assessment of atherosclerotic plaques in the rabbit abdominal aorta with interleukin-8 monoclonal antibody-targeted ultrasound microbubbles［J］.Mol Biol Rep,2013,40:3083-3092.

［37］Staub D，Partovi S，Imfeld S,et al.Novel applications of contrast-enhanced ultrasound imaging in vascular medicine［J］.Vasa,2013,42（1）:17-31.

［38］Leong-Poi H.Contrast ultrasound and targeted microbubbles:diagnostic and ther-apeutic applications in progressive diabetic nephropathy［J］.Semin Nephrol,2012,32（5）:494-504.