CEUS 对早期移植肾功能延迟恢复预测价值的临床研究

刘洪， 刘东亮，周果，陈琴，彭志飞，文婧妤，钟山，王筱啸，狄文佳，熊玮，冉清，杨洪吉（.三六三医院泌尿外科，四川 成都 6007；. 四川省医学科学院·四川省人民医院超声医学中心，四川 成都 6007；. 四川省医学科学院·四川省人民医院器官移植中心泌尿病区，四川 成都 6007）

同种异体肾移植手术是拯救慢性终末期肾病患者生命最有效的措施之一，迄今拥有67 年的悠久历史［1］，成功的肾移植可恢复肾脏的代谢和内分泌功能［2-3］。1968 年8 月5 日，美国通过了脑死亡判别的哈佛标准，在法律上承认了医疗摘取尸体器官合法用于移植，促进了临床同种异体肾移植的稳步发展［4］。2015 年，黄洁夫宣布我国采用亲属捐献和公民逝世后捐献器官作为移植器官［5］。据2020 年中国器官移植大会报道，我国器官捐献、器官移植数量均位居世界第二位。

移植肾功能延迟恢复（delayed graft function，DGF）的危险因素包括供者因素、供肾因素以及受体自身因素，缺血/再灌注损伤移植肾实质细胞是重要病理生理机制，免疫因素和药物肾毒性会加重损伤。DGF 的最常见原因是急性肾小管坏死（acute tubular necrosis ，ATN）［6-9］。DGF 的临床症状多样，包括尿量急剧改变、移植肾区不适等。生化检查表现为移植肾功能恢复缓慢或未恢复。进行超声、肾图、动脉造影等检查辅助诊断。移植肾活检有助于诊断DGF 发生和鉴别诊断。目前国际医疗界主要以“同种异体肾移植术后1 周内行肾脏替代治疗”诊断为 DGF［10-12］。DGF 的病理过程包括缺血期、持续期和恢复期，主要治疗策略是暂时替代肾脏功能度过延迟恢复期，调整免疫抑制剂，预防感染及支持治疗。移植肾超声技术检查是术后监测移植肾功能状态的重要检查，移植肾超声造影（contrast-enhanced ultrasonography，CEUS）更有利于观察移植肾微循环，早期发现移植肾疾病。新型超声造影剂声诺维（Sono Vue）主要经过肺循环代谢，对肾脏功能影响小［13-14］。肾脏血供非常丰富，肾血流量占全身血量1/4。其中84%供应肾皮质，其血流状态改变会影响移植肾主要功能发挥［15-17］，二维灰阶超声及彩色多普勒采集移植肾大小，主肾动脉、肾段动脉、叶间动脉和小叶间动脉的血流和阻力指数，可以监测移植肾形态、结构、血流状况。移植肾超声造影技术可以显影其血流灌注情况并定量分析功能状态［17］。

本研究的目的是研究早期发生DGF 的CEUS影像特征参数，绘制ROC 曲线评价这一特征参数在预测DGF 中的价值，探索行移植肾超声、移植肾彩色多普勒及超声造影指标变化与移植肾发生DGF 的相关性。以期为早期及时预测DGF 发生、治疗上挽救移植肾功能、预后评估提供参考。

1 材料与方法

1.1 临床资料：选取2017 年12 月至2020 年1 月于四川省医学科学院·四川省人民医院器官移植中心住院行同种异体肾移植术，符合纳入标准的60 例同种异体肾移植患者，男性46 例，女性14 例。DGF 诊断标准是同种异体肾移植术后1 周内行肾脏替代治疗大于1 次（血液透析）［12-14］，其中39 例患者术后移植肾功能恢复正常（immediate graft function，IGF），21 例 患 者 术 后 早 期 发 现DGF。全部受检者均签署了移植肾超声造影知情同意书，告知同意行二维超声，超声多普勒和超声造影检查。选入标准：年龄18 ～ 60 岁；本次实验期间（2017 年12 月至2020 年1 月）患者于四川省医学科学院·四川省人民医院器官移植中心行同种异体肾移植术，术后1 ～ 6 个月；供肾来源为公民心死亡供体和亲属供体；首次行同种肾移植术患者。排除标准：不可排除移植肾原发无功能患者；患者正在进行或已经行骨髓移植或者其他器官移植；对使用造影剂声诺维有禁忌证的患者；妊娠、严重心肺肝功能不全或有其他严重合并症的患者。本研究经四川省医学科学院·四川省人民医院伦理委员会审查同意通过。

1.2 仪器与方法：① 彩色多普勒超声诊断仪：采用PHILIPS IU Elite 彩色多普勒超声诊断仪器，腹部C1-5（频率为1 ～ 5M Hz） 凸阵探头，在对比脉冲序列（contrast pulsed sequences，CPS）模式下行CEUS 检查，机械指数（mechanical index，MI） 为1.2，患者保持仰卧位，全部造影过程中显像深度、图像增益、声压均保持不变。② 超声造影定量分析软件：超声检查过程中同步记录数据存储图像于计算机。采用PHILIPS QLAB 造影分析软件进行在线分析。③ 超声造影剂是意大利Bracco 公司生产的声诺维（Sono Vue），该造影剂的存储状态为冻干粉剂，每瓶含气相六氟化硫 59 mg 及白色冻干粉 25 mg，其冻干粉的主要成分为聚乙二醇、二硬脂磷酰胆碱、二棕榈酸卵磷脂酰甘油和棕榈酸。声诺维需形成单分子层磷脂外壳包裹的六氟化硫微气泡，注射前注入无菌生理盐水溶液5 ml 瓶内，用力摇匀到冻干粉完全溶解形成均质的乳白色混悬液。声诺维具有良好稳定性，平均直径为2.5 μm，90% 微泡直径小于6 μm，浓度为（2 ～ 5）×108个MBs/ml，经颈内静脉注射，经呼吸道排除，平均代谢约15 min［17］。

1.3 研究方法：① 常规超声检查：同种异体肾移植术后第一天，患者取平卧位，充分显露移植肾体表部位，先测量移植肾大小、皮质厚度，有无结石、集合系统扩张等；再用彩色多普勒超声检查移植肾血流灌注状态，记录主肾动脉、段动脉、叶间动脉、小叶间动脉的阻力指数及血流速度。② 超声造影检查：然后采用PHILIPS IU Elite 超声诊断仪，C1-5T 探头（频率1.0 ～ 5.0 MHz），选择通过肾门、包膜完整、显示移植肾面积最大且同显示段动脉及小叶间动脉的长轴切面，固定探头，选择局部放大模式，准备行造影检查。进入CPS 模式，造影频率为1.5 MHz，机械指数（mechanical，MI）为1.2，动态范围（dynamic range，DR）为80 dB，帧频为8 Hz。所有患者均由同一名护士经颈内静脉置管团注1.2 ml 声诺维，立即快速推注5 ml 生理盐水，嘱患者平静、匀速呼吸。造影剂推注立即开始计时，持续观察并存储图像，存储过程约1 min；造影过程中固定探头，造影结束后立即观察图像，测量统计分析数据。③ 超声造影定量分析（如图1 和图2）：造影图像应用QLAB 机载定量分析软件进行分析。本研究在移植肾皮质中部选择2 个厚度约2 mm、长度约20 mm 的方形感兴趣区，分别为移植肾皮质和移植肾锥体。观察指标包括：造影剂肾皮质达到时间、造影剂肾皮质达峰时间、造影剂肾锥体达到时间、造影剂肾锥体达峰时间、肾皮质时间差、肾锥体时间差、肾皮质造影强度峰值、肾锥体造影强度峰值。所有病例同种异体肾移植手术方法、免疫抑制剂方案均相同。

图1 移植肾IGF 超声造影

图2 移植肾DGF 的超声造影

1.4 统计学分析：统计分析采用Windows 版的SPSS 21.0 软件运算。计量资料结果采用均数±标准差（±s）或中位数（四分位间距）M（QL，QU）描述，计数资料用率或者构成比描述。组间比较计量资料满足正态分布时使用两独立样本t 检验分析，不满足正态分布时使用非参数（Mann-Whitney检验）分析；计数资料组间比较使用卡方检验或Fisher 精确检验。单指标诊断，各标记物预测DGF能力的敏感性和特异性用ROC 曲线获得；联合诊断，以金标准诊断结果为应变量，以移植肾主肾动脉阻力指数RI、移植肾皮质时间差、移植肾皮质造影峰值强度、移植肾皮质锥体到达时间差、移植肾皮质锥体峰值时间差为自变量做logistic 回归分析，根据分析结果得到联合多个指标的复合指标值，对复合指标值用于DGF 诊断绘制ROC 曲线和做出诊断评价；并以临界点为界值对每个病例做出多指标联合诊断，联合诊断结果与金标准结果做一致性分析。 所有统计学检验，P ＜0.05 被认为差异有统计学意义。

2 结 果

在2017 年12 月1 日— 2020 年1 月31 日实验期间，四川省医学科学院·四川省人民医院器官移植中心共进行LDK 和DCD 供体肾移植手术100 例，满足入组条件的患者共80 例，其中完整测量并收集US 及CDFI 和CEUS 数据的移植肾患者共有60 例（表1 和表2）。IGF 组患者的手术年龄为（39.05±10.27）岁，最大年龄49 岁，最小年龄29 岁；DGF 组患者的手术年龄为（35.4±9.61）岁，最大年龄45 岁，最小年龄25 岁。其中男性46 例，女性14 例。根据实验期间入组诊断标准“行同种异体肾移植术术后1 周内是否行血液透析暂时替代治疗［11-13］”，将入组患者分为术后IGF 组和术后DGF组。在这60 例行同种异体肾移植术后患者中，发现21 例DGF，均为DCD 供体，本中心同种异体肾移植DGF 的发病率为35%。

表1 同种异体肾移植受体信息统计分析结果

表2 同种异体肾移植供体信息统计分析结果

联合移植肾主肾动脉阻力指数、移植肾皮质时间差、移植肾锥体峰值时间、移植肾皮质造影峰值强度、皮质锥体到达时间差和冷缺血时间6 个指标，经过logistic 回归的分析结果计算“复合指标值”。“复合指标值”ROC 曲线下面积为0.901（P ＜0.001），“复合指标值”诊断95%可信区间分别为（0.822，0.978），“复合指标值”的诊断临界值为8.8158，灵敏度85.70%，特异度84.62%，阳性预测值为72%，阴性预测值为91.42%，阳性似然比为4.77，阴性似然比0.174。

2.1 logistic 回归分析：以金标准结果为应变量，移植肾主肾动脉阻力指数、移植肾皮质时间差、移植肾造影锥体峰值时间、移植肾造影皮质峰值强度、皮质锥体到达时间差、冷缺血时间为自变量，logistic 回归分析结果（表3）。

表3 联合诊断参数

2.2 联合诊断的ROC 曲线：“复合指标值”ROC曲线下面积为0.90（P ＜0.001），“复合指标值”诊断95%可信区间为 （0.822，0.978），如图3 和表4。

图3 移植肾造影联合指标“复合指标值”诊断DGF 的ROC 曲线

表4 移植肾造影联合指标“复合指标值”诊断DGF 的ROC 曲线

2.3 联合诊断的评价 “复合指标值”的诊断临界值为8.8158，灵敏度为85.70%，特异度为84.62%，阳性预测值为76.19%，阴性预测值为87.17%，阳性似然比为5.56，阴性似然比0.16。

2.4 联合诊断与金标准诊断结果的一致性：根据logistic 回归的分析所得复合指标计算式（3.471×主肾动脉阻力指数+ 0.157×皮质时间差T1 +0.120× 皮 锥 时 间 差- 0.105× 皮 质 峰 值 强 度+0.005 ×锥体峰值时间+ 0.550 ×冷缺血时间），计算每个病例复合指标值，以临界点为界值对每个病例做出多指标联合诊断，联合诊断结果与金标准结果做一致性分析，二者具有一致性（P ＜0.001），Kappa ＝0.634。见表5。

表5 CDFI 联合CEUS 指标对DGF 的诊断四格表

3 讨 论

随着肾移植基础理论的进步，流行病学的发展，外科手术技术的进步和免疫学及免疫抑制药物的更新，肾移植术后患者生存时间大大延长，但同种异体肾移植术患者的并发症仍存在，尤其是发生DGF的患者形势严峻［18］。研究显示，DCD 供肾行同种异体肾移植术后DGF 的发生率为10% ～ 50%，LDK供肾行同种异体肾移植术后DGF的发生率为6%［19］，我院器官移植中心数据统计分析DGF 发生率为35%，与国际国内同行报道相似。DGF 的临床诊断标准目前主要采用美国Yarlagadda 等提出的“术后1 周内行肾脏替代治疗”，容易受医生或者患者主观因素而影响诊断尤其是术后因高血钾或者液体过多透析，较为主观［20］。多个医疗中心正在寻求更客观的指标，血液如血清肌酐值、NAGL、IL-18、IL-35，尿液如NAGL，灌注液标志物NAGL、KIM-1［21-24］，我们器官移植中心和超声医学中心拟探索联合US、CDFI 与CEUS 对DGF 的诊断预测。对于同种异体肾移植术后监测移植肾功能，超声技术检查是首选方式，移植肾主肾动脉阻力指数诊断DGF 敏感度高，但容易受全身血流动力学改变影响，对移植肾皮质微循环状态不能直接反映，很难区分排斥反应与DGF。CDFI 报告移植肾动脉阻力指数RI 诊断急性排斥反应（acute rejection，AR）和DGF 特异性较差［25］。

CEUS 是监测移植肾微循环灌注检查的重要技术［26］，经人体颈内静脉注射造影剂，通过心血管系统血液循环到达移植肾，采集移植肾皮质微循环呈全部显影过程，立即行精确定量测量和分析研究。本研究表明移植肾主肾动脉阻力指数大于0.8，移植肾发生DGF 风险高。移植肾皮质时间差是声诺维达到皮质显影最强的时间差，反应了移植肾皮质微循环血管通畅度，我们选择了离心脏最近的体表颈内静脉，路径统一距离较短，数据客观可测但预测性较低。本研究结果数据分析出移植造影皮质时间差长于6.05 s，移植肾发生DGF 风险增大。移植肾皮质锥体到达时间差是声诺维移植肾皮质造影过程，反映了移植肾皮质肾单位滤过工作效率，数据客观可测但预测性较低。移植造影锥体峰值时间反映了整个移植肾造影的灌注过程。本研究表明移植造影锥体峰值时间大于21.7 s，移植肾发生DGF 风险增大。移植肾造影皮质峰值强度是移植肾皮质造影充盈量，反映了移植肾皮质血液可充盈度，本研究所有移植肾的移植部位为髂窝，受呼吸运动影响小。数据客观可测但预测性较低。本研究结果数据分析移植肾皮质造影峰值强度大于10.46 dB，移植肾发生DGF 风险增大。肾脏冷缺血时间过长是DGF 的主要原因，数据客观可测且预测性较好，但移植肾发生DGF 是多因素综合的结果。本研究结果数据分析出肾脏冷缺血时间大于9.5 h，肾移植术后发生DGF 风险增大。以上指标行联合实验后获得指标“复合值”，“复合指标值”的诊断临界值为8.8158，灵敏度为85.70%，特异度为84.62%，阳性预测值为76.19%，阴性预测值为87.17%，阳性似然比为5.56，阴性似然比为0.16。对DGF 预测灵敏度和特异度都较好，国际国内同行报道较少。正常移植肾造影过程表现为注射造影剂后受体髂动脉、肾动脉、段动脉、叶间动脉、弓形动脉、小叶间动脉依次显影。随后肾皮质、肾髓质逐渐显影，皮质由内向外迅速显影，髓质开始显影稍慢于移植肾皮质，造影剂从每个移植肾锥体边缘开始灌注，由四周向中央逐级扩散显影，移植肾锥体持续显影过程较长，肾移植术后移植肾发生功能延迟恢复表现为移植肾皮质时间差延长，移植肾皮质造影峰值强度低［27-28］。CEUS 检查发现早期移植肾术后肾周血肿、移植肾动脉狭窄、移植肾静脉血栓、移植肾肾功能不全等并发症，与国际报道相似［14］。

本研究对移植肾皮质与移植肾的超声造影定量参数分别进行比较，结果发现移植肾皮质对肾脏血流改变更敏感。肾移植术后出现DGF 的主要原因是围术期供肾的急性肾损伤。肾前性的因素包括移植肾摘取、保存运输，移植肾过程中热缺血、冷缺血，药物的肾毒性损伤，术中出现低血压和移植肾动脉狭窄及血管栓塞，这些因素导致移植肾灌注不足。肾性的因素主要是移植肾缺血/再灌注损伤，肾脏小血管内皮细胞和肾小管上皮细胞缺血缺氧坏死，急性排斥反应，血栓性微血管病，原发性肾小球疾病复发。肾后性因素主要有术后早期漏尿、输尿管梗阻或受血肿压迫、神经源性膀胱和前列腺增生。肾缺血/再灌注损伤过程中肾小血管内皮细胞和肾小管上皮缺血缺氧损伤，释放炎症因子如IL-6、TNF-α，募集炎症细胞如中性粒细胞、单核巨噬细胞和淋巴细胞移行至移植肾，导致促炎症因子和抑制因子表达失衡［29］。DGF 不仅影响移植肾功能早期恢复，还增加急性排斥风险、肺部感染和移植肾功能丢失［30-31］。移植肾肾功能延迟恢复与肾移植围术期并发症发生可能互为因果，这与李馨等报道相似［24］。文献报道，建议缩短移植肾热缺血时间和冷缺血时间，器官保存液选用UW和保存温度0 ～ 4℃，还建议静态灌注和Lifeport机械灌注结合，供体心脏跳动停止立即进行床旁静态灌注，摘取器官完成继续行Lifeport 机械灌注［32-33］。波兰Lepiesz 等［34］发明了透明灭菌乙烯袋，肾移植术中使用它可减少热缺血时间。围术期低血压可能会形成肾前性急性肾损伤，造成移植肾灌注不足，严重者造成心脏骤停［35］。积极控制体重、血糖和血脂，促进移植肾功能尽早恢复和手术切口愈合［36-37］。一旦发现移植肾发生DGF，立即行替代肾脏功能度过延迟恢复期，调整免疫抑制剂和预防感染［38-40］。可使用免疫抑制诱导剂（ATG或ATGF）调节患者免疫状态，争取早期恢复移植肾功能［20，41］。美国Butler 等［42］报道，肾移植术前使用免疫抑制诱导药物胸腺球蛋白有降低DGF发生风险。波兰Zmonarski 等［43］报道，可以通过测量DGF 患者外周血中单核细胞的TLR4ex 来评估患者的免疫力水平。合理调整药物剂量和种类，为减少CNI 类药物肾毒性，停用环孢素换用他克莫司［44］。合理使用利尿剂，如呋塞米，通过调节电解质和酸碱平衡来改善移植肾微循环和扩张移植肾血管［45］。有学者研究了KIM-1 和NGAL 染色在肾同种异体移植物活检中的定位和分布，认为KIM-1与DGF 发生有一定相关性［46］。

我们对本研究60 例患者进行了密切电话随访1 ～ 6 个月。有2 例发生DGF 移植肾受体移植肾功能丢失，有2 例患者死亡，有1 例患者发生严重肺炎克雷伯杆菌感染，有2 例患者穿刺活检病理报告为移植肾急性肾小管坏死，余移植肾功能恢复。总体住院时间较IGF 患者延长1 周。肾移植术后有过DGF 患者近期并发症发生风险高，应该加强随访和移植肾功能监测。Mirzaee 等［47］报道，术后发生DGF 患者近期移植肾功能恢复较差，移植肾功能丢失，发生排斥反应，受体感染和死亡风险大。还应重视有过DGF 患者的移植肾远期并发症，及时发现并诊治［48］。本实验研究证明了CEUS 的检查指标与肾移植术后早期移植肾发生DGF 相关性。进行了单指标预测和联合指标的ROC 曲线分析，联合实验推荐DGF 的最佳预测界值为8.4411，灵敏度为85.71%，特异度为82.05%，阳性预测值为72%，阴性预测值为91.42%，阳性似然比为4.77，阴性似然比为0.174，患病率为35%，并且后期的随访结果大致符合该诊断实验的判断。

4 结 论

本研究发现联合移植肾的主肾动脉动力指数、移植肾皮质时间差、移植肾皮质造影峰值强度、移植肾皮质锥体造影达到时间差、移植肾冷缺血时间可早期及时预测发现肾移植术后移植肾功能恢复延迟。本研究发现CEUS 对发现移植肾早期并发症有较大辅助，可及时发现移植肾周血肿、移植肾动脉狭窄、移植肾急性排斥反应等。在同种异体肾移植术患者，冷缺血时间延长与移植肾早期发生DGF 有相关性。

综上所述，移植肾超声造影检查是超声影像技术的重要补充，为早期DGF 提供及时、有效、准确的辅助诊断资料。联合临床指标冷缺血时间和超声及超声造影检查会提高对早期发生DGF 的预测。