肾脏增强CT三期扫描用于测量肾功能的可行性和准确性初探

杨征宇a，杨光a，袁小东b

解放军第309医院 a. 西山门诊部；b. 放射科，北京 100091

[摘 要]目的 以同位素扫描肾图为金标准考察肾脏增强CT动脉期、静脉期和实质期图像分别用于测量肾功能的可行性，并初步比较其准确性。方法 前瞻性纳入52例单侧肾脏病变患者行常规肾脏增强CT检查和99mTc-DTPA肾动态显像Gates法肾功能测量。分别根据肾脏增强CT动脉期、静脉期和实质期的图像计算病肾的体积和CT强化值的乘积（Products of Volume and Enhancement，VE），用来描述病变肾脏的肾功能。以Gates法所测病变肾脏的肾小球滤过率（Gates-GFR）为金标准，用Pearson相关分析来评估各个CT期相VE和Gates-GFR的相关性，并依据相关系数的大小初步判断其准确性。结果 肾脏动脉期、静脉期和实质期体积和强化值乘积（A-VE、V-VE、P-VE）均与Gates-GFR有较好的相关性，相关系数r分别为0.793、0.848和0.927，P值均小于0.001。结论 肾脏增强CT三期扫描所得VE都和Gates-GFR呈正相关，均有可能用来评估肾功能，实质期可能更为准确。

[关键词]同位素扫描；增强CT；肾小球过滤率；CT强化值

引言

99mTc-DTPA肾动态显像的Gates法是目前测定肾小球滤过率（Glomerular Filtration Rate，GFR）的临床标准（Gates-GFR）。在Gates法中，静脉注射放射性药物99mTc-DTPA一段时间后检测药物在肾脏的放射性计数从而计算GFR[1]。CT增强检查所用碘对比剂，如碘普罗胺或碘海醇的肾脏排泄，与99mTc-DTPA相似，即自由滤过鲍曼氏胶囊，在肾小管没有分泌或重吸收[2-3]。因此，碘对比剂也是很好的GFR示踪剂。由于碘对比剂浓度与CT值呈线性关系[4-5]，肾脏内碘对比剂的数量可通过肾体积和CT的强化值的乘积（Products of Volume and Enhancement，VE）来估算，该乘积即有可能被用来评估肾小球滤过率[6]。以往基于Patlak图形分析法的CT肾功能成像原理复杂、测量结果可靠性差并且辐射剂量大，一直未能用于临床[7-10]。常规增强CT通常包括动脉期、静脉期和实质期，本研究旨在比较这三期CT图像在描述肾功能时的准确性。

1 研究方法

1.1 受试对象

该前瞻性研究经我院机构审查委员会批准，并获得所有患者的书面知情同意书。在2016年9月至2017年2月期间，先前曾接受过超声检查或CT平扫的56例候选患者被前瞻性纳入本项研究。纳入标准为：① 存在肾脏疾病，并申请CT增强评估和99mTc-DTPA动态显像检查；② 无碘对比剂应用禁忌。排除标准为：① CT检查时无法合作（1名受试者）；②99mTc-DTPA动态成像未在CT检查前24 h内未进行（2名受试者）；③ 存在明显的对比剂外渗（1名受试者）。最终52例患者（26个病变肾脏）被纳入本项研究进行数据分析 平均年龄 （42.7±10.3）岁，范围25～74岁，男性33例，女性19例。26个病变肾脏包含：17例肾脏肿瘤（10例肾透明细胞癌，2例乳头状肾细胞癌，5例肾血管平滑肌脂肪瘤），6例结石，3例肾结核。

1.2 C T扫描协议

所有患者在CT检查前30 min被要求排空膀胱并饮用600 mL水。本研究采用320排CT扫描仪（Aquilion ONE，东芝医疗系统公司，日本Otawara）。首先，从左侧膈顶到耻骨联合处获得腹部的平扫CT。然后，以0.5 mL/s的剂量通过肘静脉注射0.8 mL/kg的注射剂，接着以相同的速率注射20 mL的盐溶液（Iopromide，370 mgI/mL，Bayer Schering，德国柏林）。开始注射对比剂后大约10 s，以2 s为间隔进行跟踪扫描，监测腹主动脉管腔中对比剂的浓度。触发阈值预设为250 HU，当主动脉管腔内CT值大于或等于250 HU时，进行动脉期图像采集（屏气采集）。动脉期采集30 s后采集静脉期图像。然后，肾实质期在动脉期采集后100 s进行采集。CT扫描参数如下：0.5 mm×64检测器，螺距因子=0.828，100 kV，自动管电流调制，0.35 s旋转时间，FOV=350 mm，3 mm厚度，3 mm间隔用于图像重建。原始数据进行迭代重建（AIDR3D）以在剂量减少情况下保持较好的图像质量。记录每位患者的辐射剂量长度乘积（Dose Length Product，DLP）。

1.3 图像后处理和C T肾功能评估

将CT三期增强图像和平扫图像一并发送至Vital Workstation（Vitrea version 6.0，Vital Images，Minnetonka，MN，USA）。对每一期CT图像均进行如下处理：使用器官选择工具自动选择整个肾脏（包括肾实质，肾内收集系统和肾盂），然后在必要时手动编辑，使用编辑工具在轴向图像上排除病变（肿瘤，结石和囊肿）、邻近器官以及肾门血管[5]。每个肾的体积（Volk）和平均CT值（HUnephr）由软件自动确定。肾脏的基线CT值（HUprecontr）是通过在肾门水平处对肾脏轮廓的手绘感兴趣区域（ROI）在轴位CT平扫图像上测量。计算各期扫描肾脏中碘对比剂的累积量（CMk）为 Volk×（HUcontrast-HUprecontr），来评估肾功能。这个过程由两位分别有10年和8年经验的放射科医师独立完成。两名观察者都不知道对方的处理结果和Gates-GFR的结果。最终结果是两位观察者的平均值。

1.4 Gates-GFR测量

所有患者在肾动态显像前30 min被要求排空膀胱并饮水600 mL。在静脉推注175 MBq的99mTc-DTPA之前，进行注射器的6 s放射性计数。使用SPECT单元（通用电气公司GE医疗系统千兆MPR，美国通用电气公司）用低能量通用平行孔准直器进行肾动态成像，使用20%窗宽，140 keV能量峰值和128×128矩阵。坐位采集肾脏动态图像。注射后采集注射器的放射性计数。手动绘制双肾感兴趣区，新月形背景区被放置在肾脏的外下侧区域。输入患者的体重和身高数据后使用Gates法计算单肾Gates-GFR[1]。

1.5 统计学分析

本项研究中，统计分析的单位是肾脏。统计分析包括52名患者的52个病变肾脏。首先对Gates-GFR，动脉期、静脉期、实质期肾脏体积和增强CT值的乘积（A-VE、V-VE和P-VE）进行正态分布检验（Shapiro-Wilk检验）。分别对Gates-GFR和CT肾功能评估值（A-VE、V-VE和P-VE）做Pearson相关分析，以前者为参考标准来评估后三者的准确性。使用商业统计软件（SPSS 17.0，Chicago IL）进行统计分析。P＜0.05时认为差异有统计学显著性。

2 结果

52名患者的52个病变肾脏被纳入数据分析。这52个病变肾脏的Gates-GFR为（30.06±11.70）mL/min，动脉期、静脉期、实质期肾脏体积和增强CT值的乘积（A-VE、V-VE、P-VE）分别为：A-VE：（10475.34±5335.65）mL·HU，V-VE：（8862.42±4071.02）mL·HU，P-VE：（10697.87±4410.89）mL·HU。Shapiro-Wilk检验结果显示上述数据均呈正态分布。Gates-GFR和A-VE的相关系数r=0.793，95%CI （0.669, 0.884），P＜0.001。Gates-GFR和V-VE的相关系数r=0.848，95%CI （0.722, 0.924），P＜0.001。Gates-GFR和P-VE的相关系数r=0.927，95%CI（0.886, 0.959），P＜0.001（图1）。对于52名患者，CT检查的DLP为（391.2±71.8）mGy·cm。有效辐射剂量为（5.87±1.11）mSv。

3 讨论

常用的CT对比剂，如碘普罗胺或碘海醇的肾脏排泄与菊糖类似，即自由滤过鲍曼氏胶囊，在肾小管没有分泌或重吸收[11-13]。因此，CT对比剂也可用于测量肾功能，即肾小球滤过率。在这种情况下，肾小球滤过率相当于CM的肾清除率。同样，由于CT衰减值与其浓度之间具有良好的线性关系，CT扫描仪是研究碘对比剂肾脏过滤的可靠工具，并且由于这种线性关系的存在肾脏体积和CT强化值的乘积（VE）可以用来描述CM的滤过量，也就是说VE有可能用来评估肾脏功能[2,6]。然而肾脏CT值的增加不仅来自对比剂的过滤，还来自肾脏的血流灌注，并且不同的采集时相血流灌注和滤过效应对肾脏CT值的增加会有不同的贡献[2,6]，从而影响CT评估肾脏功能的准确性。本研究发现动脉期、静脉期、实质期肾脏VE和参考标准Gates-GFR之间的相关性不尽相同，P-VE的相关性最好，V-VE次好，A-VE略差，这可以解释为A-VE受血流灌注的影响最大，V-VE受影响次之，P-VE受血流灌注的影响最小，而其滤过效应最高。

图1 增强CT肾脏体积和CT强化值的乘积（V-VE）与肾图Gates-GFR的相关性

以往的研究通常采用Patlak法或其改良法来进行CT肾功能的测量，Patlak法的实现基于如下假设：① 示踪剂从血管内空间（肾小球）到血管外细胞外空间（鲍曼囊）的转移过程为不可逆，且转移速度（Ktrans）相对恒定；②对比剂在数据采集时局限于感兴趣区内[14-16]。相对恒定的转移速度（Ktrans）需要在相对恒定的对比剂浓度梯度下才能实现。因此，主动脉中CM浓度的快速变化会影响Ktrans的稳定性和可靠性。关于后一种假设，通常难以评估示踪剂是否局限于某个感兴趣区。因此Patlak方法在GFR评估中有其局限性。此外，Patlak法通常需要几分钟时间对整个肾脏进行动态扫描，导致辐射剂量增加，而且结果经常会受到移动伪影的干扰。

局限性：本研究发现肾脏动脉期、静脉期和实质期体积和强化值乘积（A-VE、V-VE、P-VE）均与Gates-GFR有相关性，Pearson相关系数r值分别为0.793 （0.669, 0.884），0.848 （0.722, 0.924），0.927 （0.886, 0.959）。P-VE的r值最大，提示肾脏实质期CT图像用来评估肾功能可能更为准确，但是这三个相关系数的95%的置信区间尚有重叠，因此需要大样本研究来进一步巩固我们的结论。

由本文得出，肾脏增强CT三期扫描均可用来评估肾功能，实质期可能更为准确。

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Feasibility and Accuracy of Tri-Phasic CT on the Assessment of Renal Function

YANG Zhengyua, YANG Guanga, YUAN Xiaodongb
a. Department of Xishan Outpatient; b. Department of Radiology, The 309thHospital of PLA, Beijing 100091, China

Abstract:Objective To investigate the feasibility and accuracy of measuring the renal function by using the arterial phase, venous phase and parenchymal phase CT, with isotope nephogram served as the reference standard. Methods Fifty-two patients with unilateral renal disease were prospectively enrolled and underwent routine multi-phasic CT examination and99mTc-DTPA renal dynamic imaging Gates-GFR measurement. The product of renal volume and CT enhancement value (VE) was calculated from the images of the arterial phase, venous phase and parenchymal phase CT respectively, to evaluate the renal function of diseased kidneys. The Gates-GFR of the diseased kidneys derived from the99mTc-DTPA renal dynamic imaging was employed as the reference standard. Pearson correlation analysis was used to evaluate the correlation between the VE and Gates-GFR for each CT phase.Results The A-VE, V-VE and P-VE all demonstrated good correlation with Gates-GFR, r=0.793, r=0.848 and r=0.927 respectively,all P＜0.001. Conclusion All the tri-phasic renal CT images could be used to assess renal function. The parenchymal phase CT may be more accurate in the assessment of renal function.

Keywords:radioisotope scan; enhancement computed tomography; glomerular fi ltration rate; CT enhancement value

[文章编号]1674-1633(2018)10-0079-04

doi：10.3969/j.issn.1674-1633.2018.10.020

[文献标识码]B

[中图分类号]R814.42

通讯作者邮箱：13681165288@163.com

通讯作者：杨光，副主任医师，主要研究方向为老年病的防治。

修回日期：2018-03-18

收稿日期：2018-01-26

本文编辑 王静