超声诊断肾功能不全的研究现状与展望*

符珉 综述　　李明星 审校

(四川医科大学附属医院超声科, 四川 泸州 646000)



·综述·

超声诊断肾功能不全的研究现状与展望*

符珉 综述李明星 审校

(四川医科大学附属医院超声科, 四川 泸州 646000)

【摘要】肾功能不全是威胁人类生命健康的一大疾患。目前，临床多以病史、临床症状、影像学检查及肾脏穿刺活检等作为诊断依据。超声技术因其方便、快捷、安全等优点,成为诊断肾功能不全的影像学检查首选方式之一。本文就二维超声、彩色多普勒结合频谱多普勒、能量多普勒、三维彩色多普勒以及超声声强(E1)定量分析技术、超声弹性组织弥散定量分析技术和超声造影几方面在诊断肾功能不全疾病中的研究与应用现状作一综述。

【关键词】超声诊断； 肾功能不全； 彩色多普勒； 超声造影

肾功能不全(renal insufficiency)是由多种原因引起的肾小球严重破坏，使身体在排泄代谢废物和调节水电解质、酸碱平衡等方面出现紊乱的临床综合症后群。该病起病隐匿，病因复杂多变，如不早发现、早治疗易导致肾功能衰竭等严重后果，是威胁人类生命健康的一大疾患。目前，临床多以病史、临床症状、生化检查、超声检查、放射性核素肾扫描、CT、磁共振及肾脏穿刺活检等作为诊断依据。在影像学上，如核MRI同位素扫描、放射性微球技术等存在着一些无法克服的缺点，包括仪器要求高、不能床旁检查、放射示踪剂缺乏稳定性并具有放射污染等缺点，使其临床应用受到限制，但超声检查具有方便、快捷、实时、无创、可重复性强、价格低廉等优点，是诊断肾功能不全的影像学检查首选方式之一。随着研究水平的不断进步，这一领域向我们展示了更加丰富的视野，本文旨在对超声技术在诊断肾功能不全疾病中的研究进展作一综述。

1超声诊断肾功能不全的原理

肾功能不全按发展缓急即按时间分类可分为慢性肾功能不全(CRF)和急性肾功能不全(ARF)。急性肾功能不全时，肾小管上皮水肿、坏死或管腔内管型阻塞，小管内压力升高扩张，压迫该区微血管，引起血流障碍，肾脏体积增大，肾锥体肿大，锥体回声减低。而随着病情的发展，如不加以治疗，肾功能逐渐恶化发展成慢性肾功能损坏，使正常的肾单位结构逐渐被破坏，肾小球逐渐纤维化，肾小管管壁明显增厚、坏死，肾小球毛细血管狭窄、闭塞，致肾血管阻力增高，肾血流灌注减少。随着病情最终进展成为慢性肾功能衰竭时，肾小球纤维化更加明显，细小管萎缩和间质血管病变进一步加重，瘢痕组织收缩导致肾体积愈发缩小，肾内声阻抗随着纤维化的增加而增大，最终呈高回声，失去正常结构，皮髓质分界不清，结构紊乱，锥体辨认不清，肾脏体积越缩小，肾功能衰竭程度越严重，其预后就越差。由此可见，肾功能不全病情发展的各个阶段都会伴随出现肾脏形态学及血流动力学的改变，而超声检查恰能直观反映出这一点，故超声检查应用于临床诊断肾功能不全是可行的。有学者认为超声诊断肾功能损害的价值可与肌酐清除率、肾功能衰竭指数、滤过钠排泄分数等相当[1-3]。

2超声诊断肾功能不全的分类及各自的优缺点

2.1二维超声(2D-ultrasound)肾功能损害时，肾脏实质回声、包膜、及大小等都会相应发生变化，二维超声可通过测定患者肾脏的长径和厚度,皮质、髓质和肾窦回声强度,与脾脏回声进行对比，还可观察肾脏包膜是否光滑，进而初步直观判定肾功能是否受到损害。目前，大量的研究与实验已证实这一观点，肾脏各径线和肾实质厚度随着病变的程度进展而逐渐缩小变薄，在超声图像上表现为双肾皮质回声增强，双肾皮质厚度随着肾功能受损程度增加逐渐变薄[4]。

然而，正是因为在二维超声中，肾功能出现损害是通过形态学表现出来，故在发现早期肾功能异常上二维超声有很大不足，另外，二维超声对于大小正常的肾脏，还不能鉴别出急性或是慢性肾功能衰竭[5]。并且，二维超声还受到患者个体差异、肥胖、腹腔气体干扰，仪器设备分辨率等多种因素影响，故仍只能作为初步筛查诊断。

2.2彩色多普勒(CDFI)结合频谱多普勒(PW)这是目前在临床运用较多的检查方式。影响肾功能改变的重要因素之一是肾脏血流动力学改变，且肾脏结构和血清化验改变晚于血流动力学改变[6]。由于肾小管及肾小球毛细血管的损害造成了肾小管缺血，从而引起肾功能障碍，因此肾功能不全肾脏血流呈现高阻力、低流速、低灌注的血流动力学改变[7,8]。围绕这一重点，研究人员做了大量的实验与研究，根据血流多少，将血流灌注分级，与肾功能不全的各个临床阶段进行对比、关联，从而得出病变发展到某阶段时大概出现的血流分布图像。如刘金祥等[9]发现急性肾功能衰竭者血流减少相对较轻多为1 级(充满型:肾脏血供丰富,血流信号达肾包膜下)和2 级(边缘缺损型:肾脏的血供较丰富包膜下血管周边缺损),表现为烟花征;而慢性肾功能衰竭多为3 级(星点型:肾脏血供减少,主肾动脉、段动脉、叶间动脉显示尚清晰,弓形动脉部分减少,小叶间动脉消失)和4级(无血流型:肾脏血供明显减少,整个肾脏弥散分布稀少血流信号)。但这只能相对笼统地反映肾脏血流灌注情况，缺乏定量指标，其准确性及特异性还有待提高。据部分研究表明急性肾功能衰竭时皮质血流下降,肾脏灌注减少,与肌酐值呈负相关,但仍会有20%灌注是正常的。

而频谱多普勒(Pw)通过对多种血流参数的测量可定量反映肾脏的血流灌注状态和血流阻力，在常规彩色多普勒的基础上，用数据更加精确地说明肾脏血流分布情况。Pw中收缩期峰值速度(PSV)、舒张期最低速度(EDV)主要反映肾脏血流灌注情况及血管充盈程度；平均速度(Vm)受血流灌注压和血管床阻力的双重影响；搏动指数(PI)、阻力指数(RI)与血管床弹性和肾间质改变有关，能较好地提示小血管的流量，反映肾脏血管床弹性及阻力情况[10]。 如出现PSV、EDV明显降低，RI明显升高，可提示患者肾血流充盈不佳，灌注不良，临床肾损害程度较严重。关于这方面,研究人员已经做了比较广泛的实验，如赵雅培等[11]对81例原发性肾病患者进行研究，与临床诊断及肾脏活检组织病理诊断对比，发现肾病患者主肾动脉、段动脉PSV 、EDV均低于健康对照组，RI 高于健康对照组。其中氮质血症和尿毒症患者的血流量(Q)低于健康对照组。从而得出结论彩色多普勒超声测量肾动脉可将原发性肾病氮质血症期、尿毒症期患者明确分组，尤其是肾内血流量可明确肾功能不全各期，直接反映肾脏损害情况，对早期控制病情发展提供重要信息。这项研究同样适用于新生儿，有研究人员[12]对窒息新生儿的肾功能损害用以上指标分析，发现这类患儿出生后第1天、第3天的肾动脉主干血流Vs、Vd 较正常新生儿逐渐下降，RI逐渐增大，从而得出肾血流动力学参数Vs、Vd 及RI 可以用于评估窒息新生儿的肾血流灌注状态，进而间接评估新生儿窒息后肾损害的程度的结论。还有研究人员[13，14]把肾脏的血流动力学指标与临床生化结果相对比，发现肾阻力指数(RI)具有一定的预测价值，认为RI升高与患者不良预后有关，RI与蛋白尿、高血压、肾小球滤过率可作为判定慢性肾病患者预后的独立因子。在肾移植方面，Gao 等[15]通过检测移植肾 PSV、EDV、RI，发现与病理检测间质性纤维化、肾小管萎缩和血管、肾小球硬化疾病比较，移植肾各级肾动脉 PSV、EDV 明显减低，RI 无明显改变，叶间动脉 PSV、EDV 减低且与移植肾功能障碍存在相关性，叶间动脉 PSV、EDV 可作为反映移植肾功能的指标，而主肾动脉上述指标无明显改变。

彩色多普勒(CDFI)结合频谱多普勒(Pw)能较直接和准确反映出肾脏血流灌注情况，从而间接提示肾功能损害的程度，但CDFI检查时彩色血流敏感性的调节、量程和滤波的大小等可影响最终对血流情况的判断，而RI的测量影响因素较多，如患者的体位、呼吸动度、血管走向及测量角度等也可影响RI的测量结果。另外，需注意的是，老年人随着年龄的增长，PSV有所减低，RI、PI有所增高，因而我们在诊断过程中，还需注意鉴别。同时目前这种检查方式，只能评价肾大动脉血流，而不能评价肾实质的血流灌注，对于细小血管低流速低流量的血流难以显示，尤其是肾两极和皮质浅层血流[16，17]。

2.3能量多普勒超声(PDU)PDU采用斑点跟踪技术利用血流中红细胞的密度、散射强度或能量分布，也即利用单位面积下红细胞通过的数量级信号振幅大小进行成像，相对彩色多普勒(CDFI)对探头扫描的角度要求较小，对血流的敏感性高，不会发生混杂，能显示极低速度的血流[18]，因此能更好的显示肾脏的血流，尤其有利于低能量，低流速血流的检测。但该技术虽能显示皮质内细小血管，但对于精细研究血流动力学改变尚没有量化指标，因而不能反应细小血管的变化量。

2.4三维彩色多普勒超声 (3D-CPA)3D-CPA是近年发展的一种血流显像技术，三维超声多平面显示能使三个互相垂直的平面同时显示，通过对三个平面任意平行和旋转，从而得到较二维超声立体感更强的图像，同时也可以收集到更多影像学信息。3D-CPA结合了能量多普勒超声的敏感性、不受角度的影响的特点和三维超声直观、立体、全面的显示效果，能够反映整体肾脏的血流灌注情况，显示器官的三维血流灌注。同时随着研究的不断推进，3D-CPA还能够结合计算机图像处理技术计算器官内的血管指数(VI)、血流指数(FI)及血管/血流比值(VFI)，对其血管数目和血流情况进行整体定量分析。VI是彩色血管容积与体积的相对指数，Fl是测量血流平均速度的一个超声指标，是指在感兴趣区的容积区域内的平均彩色值和总彩色值之间的比(总彩色值标为100)，能反映肾内血流信号的丰富程度和血流信号的分布状态[19]。有研究[20]表明三维多普勒超声定量参数血管指数与半定量病理积分呈负相关性，三维超声参数一血管指数和三维肾脏体积较RI、CT、二维肾脏体积更能早期敏感地发现慢性肾脏疾病肾功能异常。通过VI进行定量分析,对早期肾功能的评估有重要的意义[21]。甚至在胎儿方面，有研究还认为三维能量多普勒检查指标还有助于预测其出生后的肾功能，他们发现部分肾积水胎儿出生后肾功能也有所下降，这些胎儿的VI和VFI较出生后肾功能正常的肾积水胎儿相比显著降低,且差异有统计学意义[22]。但肾脏三维超声仍有不足之处，三维图像质量建立在二维超声质量的基础上，在病变与周围回声差异小时，重建图像效果较差，提高三维超声分辨率和获取信息的速度是提高成像质量的重要因素，另外三维超声对仪器设备的要求也较高[23]。

2.5超声声强(E1)定量分析EI定量分析是超声组织定征的一种，其测值取决于反射体的类型、大小和数目。超声仪上新设置的EI值测量功能，可以将肾脏的回声水平量化为具体的数字，得出超声回声强度量化的客观指标。近来，部分研究分析得出EI值与SCr水平、BUN水平均呈正相关，EI定量分析技术有助于慢性肾功能不全的诊断[24]。

2.6超声弹性组织弥散定量分析技术(RTE)超声弹性成像组织弥散定量分析技术是一项判定组织硬度的超声新技术，在实时、直观显示组织器官的形态、结构的基础上，还可提供其弹性硬度的客观量化指标。肾功能不全的病理生理改变使得肾皮质组织硬度的增加，肾皮质的变形程度缩小，应变均值相应降低，对比度参数增高。有研究[25]发现肾功能不全患者的应变均值(MEAN)、蓝色区域面积百分比(AREA%)及对比度(CONT)三项参数均较正常人有所改变。因而我们可以看到超声弹性成像组织弥散定量分析技术在诊断肾功能不全方面为我们打开了一扇新的窗户，只是目前这方面的研究处在初级阶段，缺乏大量素材，还有待进一步深入和扩大范围。

2.7超声造影检查(contrast-enhanced ultrasound，CEUS)超声造影是用于评价实质器官血流灌注的新技术。此项技术在肝、心脏等方面的研究与应用上已相对成熟和广泛，近年来，随着造影技术不断发展，超声造影在肾脏疾病的研究中越来越受到关注。新型超声造影剂的微泡直径小，微泡稳定，体内存留时间长，同时，造影剂微泡几乎可以只存在于血管内并不渗入组织间隙，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，注射后能很快从血液循环中清除出去，不经过肾脏代谢因而无肾毒性，也无明显副作用，同时由于肾脏血液大部分分布在皮质,而造影剂微泡随血液流动可以到达所有组织器官的微循环，因而能显示肾实质及病变的微血管灌注情况，与常规彩色多普勒超声、能量多普勒超声相比，实时超声造影定量分析技术正向人们展示了新的广阔视野[26-30]。

目前，运用较多的方法是用QLAB软件分析肾脏超声造影获得的血流灌注时间-强度曲线(TIC)，利用曲线上的定量数据指标分析、对照研究,能够反映肾脏的血流动力学特征及肾血流灌注的变化[31]。研究均发现，肾功能出现急、慢性损害时肾皮质血流灌注TIC曲线与无肾脏疾病者(对照组)进行比较，TIC上升、下降均缓慢，达峰时间(TTP)延迟，曲线下面积(AUC)增大、峰值强度(DPI)减低、曲线上升支斜率(A)增大。与生化结果相比较发现AUC、TTP、A与血肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)、肾小球滤过率(GFR)呈正相关，DPI与Scr、BuN、GFR 呈负相关；曲线下降支斜率(a)与Scr、BUN无显著相关性。对于其中具体各个指标的参考价值，大家做了更加深入的研究。如李建华等[32]、梁蕾等[33]等认为AUC为最有价值的一个指标原因，相关性最高,可能是由于AUC是TTP、PI、A及α等灌注参数共同作用的一个综合向量指标，是对肾脏实质造影剂灌注增强的全过程的一个整体性评价，所以相对于其它灌注参数来说，AUC评价肾血流灌注的参考价值更高。也有研究人员认为TIC曲线下降支斜率(a)仅取决于血流速度，而与血液中的造影剂浓度无显著相关，因而不能反映实质脏器的血流灌注情况[34]。董怡等[35]指出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，并有望用于分别评估左、右肾的灌注，而且在评估慢性肾功能不全患者肾功能损害上其敏感性明显高于传统CDFI中的RI指标。为了更深入研究，他们还对肾脏超声造影TIC曲线上的各个定量参数值，分别作ROC曲线分析，结果显示，以肾穿刺病理组织学为判断金标准，DPI<12 dB、TTP>12s、A>2.40 dB/s、AUC>1740 dB·s为慢性肾功能不全的最佳诊断点，其预期诊断的敏感性和特异性最高。

在动物实验方面，有研究人员利用兔子肾脏缺血恢复灌注后的造影指标与正常对照组相比，发现TTP、AUC 值增加,曲线上升支斜率(A)值降低，从而得出结论TTP,A是评价肾血流灌注损伤价值的有效指标[36]。蒋智等[37]通过肌注甘油建立兔急性肾衰模型，造模前后超声造影TIC分析肾皮质血流灌注，发现达峰时间(TTP)、峰值强度(DPT)、曲线上升支斜率(A)，均有相应变化，且均有统计学意义，但与血肌酐、尿素氮不存在直线相关，该研究还分析了肾髓质的血流灌注，结果前后变化不明显。另外，在肾移植术后排斥反应方面，超声造影也能通过移植肾造影增强不均匀，达峰时间延长较早、等指标能敏感发现急、慢性排斥反应[38]。

总之，CEUS检测肾血流量的变化具有快速、实用、安全的特点，能在几分钟内确定髓质、皮质血流分布情况，CEUS可提供持续肾血流量以及区域变化，是诊断患者肾损害的有效检查方法，随着研究范围的扩大，我们发现在糖尿病肾病，高血压肾病，心脏手术体外循环患者肾脏血流监测以及重症监护病人等等方面，超声造影均可发挥重要作用[39，40]。甚至有学者[41]认为在诊断及监测肾功能损害方面超声造影优于常规彩色多普勒技术。但此项技术仍有局限性，由于肾脏血供丰富,对比剂进出很快,因此对操作者技术水平要求较高，此外,一些对比剂的有效成像时间较短，价格相对较昂贵。

2.8实时彩超引导下肾实质穿刺活检肾脏疾病的诊断及鉴别诊断，特别是病理分型最终金标准是肾组织病理学检查，对于如何在临床工作中提高肾活检的成功率，特别是自动活检技术的使用，已成为临床肾病学者研究关注的问题。实时彩超引导下进行肾实质穿刺活检，能直观反映出肾脏形态结构及血管分布情况，指导医生选择肾皮质较厚的地方进针，且可以控制进针深度，避开肾盂及大血管，能极大地提高穿刺成功率，适量减少并发症，且操作简单易行，现已广泛运用于临床诊断中。但此操作仍受到检查者操作水平及患者配合度等因素的影响，且属有创性检查，不宜反复进行。

3小结与展望

综上所述，超声检查是诊断肾功能不全的重要方式之一。二维超声从肾脏形态大小，实质回声等直观反映肾脏受损情况；彩色多普勒结合频谱多普勒可直接或间接反映出肾脏大动脉的血流灌注情况；能量多普勒可以显示肾脏极低速血流分布，敏感性较高且不受测量角度影响；三维彩色多普勒显示效果更加立体、直观、全面；超声声强技术及弹性成像技术也为我们从组织硬度方面展示出新的诊断思路；超声造影更是近年来研究的热点，其无肾毒性、敏感性强，适用范围广，且可以较精确并定量显示肾脏皮质、髓质血流分布情况。另外，超声引导下肾组织活检为疾病的确诊提供了更安全、成功率更高的重要方式。然而，超声技术都各有利弊，且对于临床分期及病情程度的评估没有统一的标准，很多方式还处于研究和探索阶段，因而临床上可选择超声多技术联合运用并与影像学其它检查方法相结合的方式定能提高诊断准确性。

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The present situation and prospect of ultrasonic diagnosis of renal insufficiency

FU Min reviewing LI Mingxing checking

(DepartmentofUltrasound,TheAffiliatedHospitalofSichuanMedicalUniversity,Luzhou646000,Sichuan,China)

【Abstract】Renal insufficiency is a threat to human life and health of a major disease. At present, clinical history, clinical symptoms, imaging examination and renal biopsy are the basis for diagnosis. Because of its convenient, fast and safe, ultrasonic technology has become the first choice for the diagnosis of the disease. In this paper, a brief review is made on the research and application of two-dimensional ultrasound, color Doppler and Spectrum Doppler, Energy Doppler, three-dimensional color Doppler, ultrasonic intensity (E1), Quantitative analysis technique of ultrasonic elastic tissue dispersion and contrast echocardiography in diagnosis of renal insufficiency.

【Key words】Ultrasonic diagnosis; Renal function; Color Doppler; Ultrasound contrast

(收稿日期：2015-11-03; 编辑： 陈舟贵)

【中图分类号】R 692; R 445.1

【文献标志码】A

doi：10.3969/j.issn.1672-3511.2016.04.038

通讯作者：李明星，E-mail:lmx526@sima.com

基金项目：四川省科技厅科研课题(14JC0187)