影像学方法在预测肾癌保留肾单位手术后残余肾功能中的应用＊

黄 斌 武志芳 袁佩雯 郭彬威 李肖萌 赵京序 李亚渊 李阳蕾

山西医科大学第一医院核医学科(山西 太原 030001)

保留肾单位手术(nephron-sparing surgery，NSS)相对于根治性切除术而言，因其理想的控瘤效果和能够保留更多的残余肾功能，现已成为T1期肾癌患者治疗的标准术式[1]，但术后仍有部分患者进展为慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)[2]。大量研究表明，术后CKD的发展会受到多种因素的影响，其中患者年龄，合并糖尿病，术前基线肾功能，术中缺血时间和术后保留的肾单位体积扮演了重要角色[3-4]。缺血时间影响术后短期肾功能，保留肾单位体积影响术后长期肾功能的观点已被后续研究所证实[5-6]，有研究还发现术后患肾的正常肾组织比例若大于50%，则CKD的发生几率会明显降低[7-8]。此外，R.E.N.A.L，PADUA，C-index，CSA肿瘤复杂程度评分系统的研究表明，肾癌本身的特点(如大小、空间位置、毗邻关系等)会影响手术的操作，继而影响残余肾功能[9-12]。随着影像学新技术的不断发展，影像学方法展现出了探测肾脏功能和解剖的双重优势，因此，联合上述影响因素，影像学方法对肾癌患者保留肾单位手术后残余肾功能的术前预测有重要意义。现综述如下。

1 核素显像

1.1 二维平面法早年一项研究利用 99mTc-DMSA肾静态显像，在术前的二维图像上勾画出非肿瘤区域，并计算出双肾的总99mTc-DMSA摄取率，发现与NSS后1个月的双肾99mTc-DMSA摄取率高度相关[13]，为后续残余肾功能的预测研究奠定了基础。

核素肾动态显像是动态观察肾脏血流、显像剂摄取及排泄，并获取分肾及总肾GFR的成像技术。多项研究利用核素肾动态显像测定患者保留肾单位术前的基线肾功能和患者术后出院时的肾功能，发现与术后远期的肾功能显著相关[14-16]，其中Lane等人[15]发现若术前及术后1月左右基线GFR小于45mL/min/1.73m2，则术后5年进展为CKD的概率增加21%，近10年的死亡风险增加近20%。可见术前利用核素肾动态显像进行肾功能的检测，不仅能够了解双肾功能的情况，辅助手术方案的选择，还可以预测术后长期的残余肾功能情况。

1.2 三维法常规核素肾动态显像通过二维图像上的放射性计数来计算GFR，其准确性会受到较多因素影响。随着SPECT-CT融合技术的发展，Yeon-koo Kang等人[17]在三维融合图像上，进行了肾部分切除术前1周和术后约3个月的定量SPECT/CT检查。作者将显像剂注射后2～3min作为测量的最佳时间，分别计算了单侧肾脏的剂量摄取百分数(%ID)。同时以51Cr-EDTA肾动态显像为参考标准，进行了19名志愿者的GFR测量及三维图像上的%ID计算，利用线性回归分析确立了%ID和GFR的转换公式：GFR (mL/min)=(%ID×9.1462)+23.0653。结果发现患侧肾术前GFR与术后3月残余肾GFR有显著差异，而健肾GFR无明显变化，预示NSS术后双肾未发生明显代偿作用。本研究在三维图像上可得到相对更准确的术前肾功能测量，为术后残余肾功能预测建立了必要条件。

2 CT

CT增强扫描可清晰显示肾肿瘤与周围正常肾组织关系，正常肾组织体积大小直接反映肾脏功能，因此基于术前相关体积方面的分析来预测术后残余肾功能的研究颇为广泛。

2.1 基于CT肿瘤复杂程度评分对残余肾功能的预测国内外报道了十多种肾肿瘤评分系统来预测患者围术期并发症和预后，有研究采用下述几种临床常用的评分系统对术后残余肾功能做了预测分析。

2.1.1 R.E.N.A.L.和PADUA 最先提出的R.E.N.A.L.评分系统[9][R(radius):最大径，E(exophytic/endophytic):外凸率，N(nearness):肿瘤内缘与肾窦间距，A(anterior/posterior):腹侧/背侧(轴位)，L(location):与肾极线的关系)]和PADUA(preoperative aspects and dimensions used for an anatomical)评分系统[包括：腹侧/背侧(轴位)，在肾极线方向的位置，肿瘤距肾边缘距离，肿瘤与肾静脉窦和集合系统的关系，肿瘤深入肾实质的百分比，肿瘤最大直径)][10]，这两个系统均从肾肿瘤的解剖学角度进行了半定量因素分析。一项研究发现R.E.N.A.L.评分及其单独成分“R、E”与患侧术后残余肾功能相关，其中R增加1分，术后1年肾功能发生显著下降(P＜0.05)[18]。

2.1.2 C指数(centrality index，C-index) C指数是基于肿瘤半径和肿瘤边缘与肾脏中心的距离相结合的评分方法，主要反映了肿瘤的向心性[11]。Samplaski等人[19]研究发现C指数临界值＜2.5时，整体肾功能下降30%的概率增加2.2倍，且在预测残余总肾功能方面优于R.E.N.A.L.评分，与另一项研究结论一致[20]。

2.1.3 接触表面积(contact surface area，CSA) Leslie[12]等人通过数学方法从CT图像计算出肿瘤与正常肾实质的接触表面积(CSA)，从肿瘤大小和内生百分比两方面量化肿瘤的复杂性，该研究表明以CSA 20cm2作为临界值，当CSA＞20cm2则术后3个月肾功能下降约10%。Hsieh[21]则发掘出计算CSA的简化公式，发现CSA与术后1～10个月的肾功能明显相关，当CSA＞20.4cm2术后GFR下降约10%，CSA＞26.1cm2，则术后GFR下降约20%，预测灵敏度大于R.E.N.A.L.评分。Haifler等人[22]则进一步验证了该简化公式的准确性。但有研究发现对于内生百分比大的肿瘤来说，CSA与术后残余肾功能相关性不大，预测结果可能会发生偏差[23]。

近期一项研究结合了手术时长，缺血时间，术后并发症及术前及术后1年总肾GFR分析比较了上述四种评分系统的优缺点，建议使用PADUA评分来评估手术的复杂性及预测缺血时间，同时发现CSA和C-index评分比R.E.N.A.L.和PADUA评分具有更强的预测残余肾功能的能力[24]。

2.1.4 切除和缺血体积(resected and ischemic volume，RAIV) 基于部分肿瘤行NSS切除的同时可能会切除周围薄层的正常肾组织，来保证阴性切缘，同时电凝止血和肾修补会损伤正常的肾单位，Shin[25]等人提出RAIV这个概念，该方法从肿瘤切缘和缺血区域的宽度、肿瘤的浸润深度以及肿瘤半径这三个参数进行考虑。在多变量分析中，RAIV与术后6个月的总GFR下降20%显著相关，假如患者术前GFR约为80mL/min/1.73m2，如果增加RAIV，那么术后进展为CKD的风险就会增加，该研究结果展现出来的相关性优于R.E.N.A.L.、PAUDA、C-index评分系统。作者在后续的研究中证明了NSS后RAIV与短期和远期残余肾功能的相关性[26]。Huang 等[27]进一步提出切除和缺血体积百分比(percentage of resected and ischemic volume,PRAIV),并证实了PRAIV 可以预测总肾功能在NSS后降低的百分比。

2.2 建立预测公式一项研究将肿瘤体积、患侧正常肾实质体积、健侧肾实质体积、年龄及术前基线肾功能等为参考因素，以术后6个月的eGFR为参照标准，建立了预测公式制作出线上计算工具[28](https://kidneycancersurgery.shinyapps.io/webapp/)，而且作者在另一项研究中验证了该工具的准确性，表明能够很好的预测NSS和RN后6个月的残余肾功能[29]。

Yosuke Mitsui等人[30]根据术前患肾体积，术后病理组织体积(包括肿瘤及正常肾组织切缘)和术中电凝止血和肾修补术损伤的2mm缺血边缘的肾体积，定义了术后残余肾实质体积。并推导出：预测肾功能=健侧肾功能+患侧肾功能×(患肾皮质体积-手术损伤的正常肾组织)/患肾皮质体积，据公式所得的predicted-GFR与术后1,3,6,12个月的总GFR有良好的相关性。

Liu等人[31]根据术前患肾实质体积(Vpre)和预计切除的肿块体积(Vdef)定义了参数FI,FI=0.5×[(Vpre-Vdef)/Vpre+1],最终建立预测术后总肾功能的公式：预测肾功能=术前总肾功能×FI,发现FI影响术后远期肾功能的独立影响因素，且术前预测的肾功能与术后12月的残余肾功能显著正相关。

3 MRI

MRI肾功能成像技术可利用肾脏血流灌注和含水量丰富，以及血氧代谢活跃的特点，来检测肾功能状态及应用于NSS后肾功能的预测。

3.1 基于MRI测量体积参数对残余肾功能的预测MRI能清晰显示肿瘤解剖结构,相对于CT而言，减少了对病人的辐射和造影剂的使用，因此研究方法可同上述CT类似[9,18,25]通过对相关体积参数的测量来进行肿瘤复杂程度评分和建立相关公式，从而对残余肾功能进行预测。

3.2 基于BOLD技术对残余肾功能的预测血氧水平依赖技术(blood oxygen level dependent，BOLD)是以去氧血红蛋白的顺磁性来短时间获得肾组织氧化水平的一项技术[32]。Wu G等人[33]在肾脏矢状图上，采用该技术计算出术前患肾正常肾皮质、髓质和肿瘤周围肾实质的BOLD T2值，以及相对应部位的健肾BOLD T2值，与术后3个月，12个月的Gates-GFR做相关分析。发现患肾正常肾组织高T2肾皮质及低T2肾髓质与术后肾功下降有关，而肿瘤周围肾皮质T2值无关，原因可能是术中缺血及肾修补术对肿瘤周围肾单位的损害。但该研究通过一个扫描层面获得BOLD T2值，不能反映肾脏整体的氧化水平，而且信号受年龄、血液供应、耗氧量等多种因素的影响，所以准确性需进一步验证。

4 结语

综上所述,随着核医学及CT/MRI技术的发展，影像手段无创评价及预测肾癌术后残余肾功能展现出一定优势，从而为临床手术提供相应指导。但以上方法需更进一步改进，比如多中心或大样本量验证，或通过进一步简化测算方法、人工智能来提高准确性，为临床提供更可靠的残余肾功能评估及预测的依据。