核医学肾显像与造影增强肾能量图显像的对比研究
作者：周翔 张青萍 朱蔚 赵明 乐桂蓉
单位：华中科技大学同济医学院附属同济医院超声科 武汉,430030
关键词：超声检查；造影剂；放射性同位素肾图；肾动脉梗阻
中华超声影像学杂志001213
【摘要】 目的 探讨造影增强能量图与核素肾显像在评价肾灌注功能中的价值。方法 取7只健康家兔，分别进行造影增强肾能量图及核素显像，分析成像形态学特点，然后对上述7只家兔分别制造一侧肾动脉狭窄模型，再进行两种成像。分析肾动脉狭窄后两种成像方式成像形态学上的差异。结果 核素显像在对肾整体功能评价上有明显优势，造影增强能量图具有明显的分辨力优势。结论 在进行肾脏灌注功能评价时，造影增强肾能量图可作为首选的成像方法。
Comparative study of the renal nuclide imaging and contrast-enhanced CDE
, 百拇医药
ZHOU Xiang,ZHANG Qingping,ZHU Wei,et al.
(Department of Ultrasound,Tongji Hospital,Tongji Medical College,Huazhong Science and Technology University,Wuhan 430030,China)
【Abstract】 Objective The application value of the contrast-enhanced CDE for renal perfusion was compared with nuclide imaging.Methods seven rabbits were studied by contrast-enhanced CDE imaging and nuclide imaging to analyse the imaging morphology of two imaging way. Then,the one-side renal arteries of those seven rabbits were nipped to make mode of the renal artery stenosis. And those models were imaged by two way to analyse the value of the two ways.Results Comparing with each other,the nuclide imaging had the advantage in the evaluation of integral renal function over contrast-enhanced CDE, and the contrast-enhanced CDE of kidney had the remarkable distinguishability advantage over nuclide imaging.Conclusions When the renal perfusion was valued,the contrast-enhanced CDE could be the preferred.
, 百拇医药
【Key words】 Ultrasonography;Contrast media;Radioisotope renography;Renal artery obstruction
临床对肾脏血流灌注的评价手段主要包括超声(多普勒频谱测定、彩色多普勒血流测定、能量多普勒超声等)、核医学测定等。为判断核医学及造影增强肾能量图对肾脏灌注形态学方面的评价意义,特设计以下实验研究。
材料与方法
一、超声造影实验
7只健康家兔，雌雄不分，平均体重(2.4±0.2)kg。实验步骤:麻醉后，超声检查取实验兔肾脏长轴，调节条件,以能量图状态显示肾段间至叶间动脉水平，通过静脉通道快速团注超声造影剂，同时启动动态视频采集卡采集图像。实验图像存储于计算机内供回放分析。
, 百拇医药 二、核素动态显像
上述7只健康家兔，分别进行核素显像。显像剂采用99mTc-DTPA(二乙三胺五乙酸),剂量为2 mCi。仪器应用美国GE STAR CAM 400 XR/T SPECT，矩阵128×128，能峰140 kev，窗宽20%。实验方法：麻醉后，实验兔四肢固定俯卧于小动物操作台上，经耳缘静脉“弹丸”式推注99mTc-DTPA。影像采集：肾血流灌注相以每秒1帧连续摄取32帧；肾功能相以每 20～30 s采集1帧，连续采集 10～20 min。每只实验兔图像存储于SPECT机内供回放分析。
三、制作肾动脉狭窄模型
上述7只实验兔，分别在全麻状态下开腹，剥离腹膜，进入腹膜后区域，游离出一侧肾动脉，以银夹钳夹肾动脉主干，钳夹范围超过肾动脉主干径线的60%，钳夹后，缝线固定钳夹侧肾脏于腹后壁，关腹。术后 3 d内，肌肉注射20万单位青霉素,每12 h一次。术后 7 d分别进行超声造影实验和核素动态显像。
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四、对比分析两种方法成像的特点
在正常和狭窄情况下，观察两种方法在成像解剖层次、微小血管显示程度、对缺血灌注显像的敏感性、功能性成像等方面的差别,评价造影增强肾能量图和核素动态显影对肾血流灌注成像的价值。
结果
一、正常情况下
核素显像：灌注相时，静脉弹丸注射显像剂后，腹主动脉显影后 2 s可见双肾灌注均匀影像(图1A)，后期显像的肾影明显增大，表明造影剂经过动脉相及毛细血管相，已经进入静脉相，两侧肾影出现的时间差小于1 s。在功能相上，肾影形态随时间延续而变化，2～3 min后放射性浓度达到高峰，此时肾影密度均匀，完整清晰，反映肾的吸收浓缩功能正常(图1B)。约 4～5 min后，肾实质影逐渐变淡，显像剂逐渐进入排泄系统，膀胱逐渐显影。20 min时肾区显像剂明显减少，显像剂大部分进入膀胱。由图像特征反映出核素显像通过不同时段的成像，即灌注相和功能相的成像方法，即可反应肾脏血流灌注功能，也可反映肾脏的分泌排泄功能。但由于核素显像的分辨率低，从解剖层次上无法清晰分辨微小血管以及皮、髓质的解剖结构。
, 百拇医药
图1 两种成像方法在正常情况下对肾血流灌注功能评价的对比。
A:核素显影中灌注相与功能相;B:核素显影功能相，可从形态及
定量角度反映肾脏的滤过、吸收等肾功能;
C:造影增强肾能量图显像,显示超声造影能量图在评价
肾脏的血流灌注功能上具有显著的分辨力优势
造影增强肾能量图显像：团注造影剂后，出现正常情况下5个时相的变化[1]：①正常相，团注造影剂 1 s内，造影剂尚未到达肾脏。②爆发相，团注造影剂 1 s后，肾脏血管及肾皮质毛细血管床迅速出现显著增强。除髓质仅有少量造影增强多普勒信号外，整个肾脏成为1个耀眼的光环，犹如能量爆发,持续时间 1～2 s。③持续灌注相，紧接爆发相后，可持续 3～10 s，表现为整个肾皮质血管网及灌注动脉的血流灌注显示完整清晰。④闪烁相，表现为肾皮质、肾柱等部位出现闪烁不定的能量信号，持续可达数分钟。⑤恢复相，约经2 min左右，整个血管能量增强消失，恢复造影前的状态,或出现包括早期动脉相、动脉相、毛细血管相,恢复相的变化。造影增强肾能量图可清晰显示各级灌注血管的走行及分布，并能显示至肾包膜下的微小血管的结构(图1C)。持续时间一般在 15～90 s之间，但无法反映肾脏自身的分泌和排泄功能。
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二、肾动脉狭窄情况下
核素显像：7只实验兔中，有5只表现出较明显的下述图像特征：钳夹侧肾脏表现出明显的显像剂到达时间延迟，血流灌注低，影迹淡，体积缩小(图2A);功能相患侧肾显像剂分泌相对稀疏，范围减小(图2B)。另有2只变化不明显。
造影增强肾能量图：7只实验兔的患侧肾表现出不同程度的造影增强时间缩短，能量显示稀疏以及不同程度的外层皮质造影灌注增强缺失(图2C)。
图2 两种成像方法在缺血状态下对血流灌注功能评价的对比。
A:核素显像，左侧肾脏影迹淡，成像体积小，无法分辨皮髓质；
B:核素显影功能相，患侧肾(左肾)显像剂分泌稀疏;
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C:超声造影增强肾能量图显示清晰的皮质灌注
造影增强缺失(箭头示)，血流灌注稀疏
讨论
超声造影剂的原理主要是通过大幅度提高组织中的背向散射信号幅度来达到增强组织和血液中的灰阶成像信号或Doppler信号的目的，以大幅度提高成像的清晰度和对比度[2]。由于声波自身的物理特性，声波在遇到气性界面时发生强烈散射，气体的反射波形成的后向散射信号显著强于周围实质组织的回声强度，大大提高血流显像的敏感性。与核素显像比校，超声造影增强肾能量图在对血流灌注的细节以及成像的清晰度上具有显著的优势。但核素显像在整体评价、功能评测等方面却具有明显的优点。由于99mTc-DTPA属于肾小球滤过型显像剂[3]，因此通过较长时间的功能显像，可以反映肾脏的滤过和吸收功能，这是目前超声造影无法实现的。两种成像方法对比，核素显像中的灌注相时期，相当于超声造影增强从起始到消退的动态过程。由于超声成像的高分辨力，造影增强肾能量图可清晰分辨各级灌注血管及分支，并能敏感地显示肾皮质对缺血的生理性反应，即缺血状态下肾皮质外层表现出造影剂增强缺失(图2C)。核素显像的分辨率低，不能清晰区分皮质及髓质，仅见一团结构不清的增强肾影像，这就造成在2例实验兔核素显像无法明显区分狭窄前后血流灌注形态的差异。超声造影剂一般通过呼吸排泄，无法通过肾小球滤过，因此无法对肾功能进行评测。但由于超声成像的高分辨力，对血流灌注功能的评价明显优于核素显像，因此在临床和实验中评价肾灌注功能应首选超声造影。
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核素显像在评价肾功能时，常进行药物介入诊断，如通过注射利尿剂介入诊断尿路梗阻性病变，血管紧张素转化酶抑制剂介入诊断肾性高血压，运动负荷介入诊断原发性高血压所致的轻度肾功能损害等[4]。对于超声造影而言,利用这些方法观察用药前后血流灌注的变化，通过绘制相关时间-强度曲线或许可用于评价肾脏的灌注储备功能[5]。
参 考 文 献
1，周翔，张青萍，柳建华. 经外周静脉团注声学造影剂增强肾能量图的形态学研究.中国医学影像技术,1999,15：200-206.
2，Porter TR,Xie F. Transient myocardial contrast following initial exposure to diagnostic pressures with minute doses of intravenously injected microbubbles: demonstration and potential mechanisms. Circulation,1995,92:2391-2395.
, 百拇医药
3，Porter TR,Xie F. Improved myocardial contrast with second harmonic transient ultrasound response imaging in human using intravenous perfluorocarbon-exposed sonicated Dextrose Albumin. J Am Coll Cardiol,1996,27:1497-1501.
4，金少津. 心、脑、肾疾病的核医学药物介入诊断.国外医学放射核医学分册，1994,18：84-87.
5，Karl QS,Gian PB,Xu Cai,et al. Volumetric arterial flow quantification using echo contrast. An in vitro comparison of three ultrasonic intensity methods: radio frequency,video and Doppler. Ultrasound in Med & Biol,1993,19:447-460.
(收稿日期:2000-05-31), http://www.100md.com
单位：华中科技大学同济医学院附属同济医院超声科 武汉,430030
关键词：超声检查；造影剂；放射性同位素肾图；肾动脉梗阻
中华超声影像学杂志001213
【摘要】 目的 探讨造影增强能量图与核素肾显像在评价肾灌注功能中的价值。方法 取7只健康家兔，分别进行造影增强肾能量图及核素显像，分析成像形态学特点，然后对上述7只家兔分别制造一侧肾动脉狭窄模型，再进行两种成像。分析肾动脉狭窄后两种成像方式成像形态学上的差异。结果 核素显像在对肾整体功能评价上有明显优势，造影增强能量图具有明显的分辨力优势。结论 在进行肾脏灌注功能评价时，造影增强肾能量图可作为首选的成像方法。
Comparative study of the renal nuclide imaging and contrast-enhanced CDE
, 百拇医药
ZHOU Xiang,ZHANG Qingping,ZHU Wei,et al.
(Department of Ultrasound,Tongji Hospital,Tongji Medical College,Huazhong Science and Technology University,Wuhan 430030,China)
【Abstract】 Objective The application value of the contrast-enhanced CDE for renal perfusion was compared with nuclide imaging.Methods seven rabbits were studied by contrast-enhanced CDE imaging and nuclide imaging to analyse the imaging morphology of two imaging way. Then,the one-side renal arteries of those seven rabbits were nipped to make mode of the renal artery stenosis. And those models were imaged by two way to analyse the value of the two ways.Results Comparing with each other,the nuclide imaging had the advantage in the evaluation of integral renal function over contrast-enhanced CDE, and the contrast-enhanced CDE of kidney had the remarkable distinguishability advantage over nuclide imaging.Conclusions When the renal perfusion was valued,the contrast-enhanced CDE could be the preferred.
, 百拇医药
【Key words】 Ultrasonography;Contrast media;Radioisotope renography;Renal artery obstruction
临床对肾脏血流灌注的评价手段主要包括超声(多普勒频谱测定、彩色多普勒血流测定、能量多普勒超声等)、核医学测定等。为判断核医学及造影增强肾能量图对肾脏灌注形态学方面的评价意义,特设计以下实验研究。
材料与方法
一、超声造影实验
7只健康家兔，雌雄不分，平均体重(2.4±0.2)kg。实验步骤:麻醉后，超声检查取实验兔肾脏长轴，调节条件,以能量图状态显示肾段间至叶间动脉水平，通过静脉通道快速团注超声造影剂，同时启动动态视频采集卡采集图像。实验图像存储于计算机内供回放分析。
, 百拇医药 二、核素动态显像
上述7只健康家兔，分别进行核素显像。显像剂采用99mTc-DTPA(二乙三胺五乙酸),剂量为2 mCi。仪器应用美国GE STAR CAM 400 XR/T SPECT，矩阵128×128，能峰140 kev，窗宽20%。实验方法：麻醉后，实验兔四肢固定俯卧于小动物操作台上，经耳缘静脉“弹丸”式推注99mTc-DTPA。影像采集：肾血流灌注相以每秒1帧连续摄取32帧；肾功能相以每 20～30 s采集1帧，连续采集 10～20 min。每只实验兔图像存储于SPECT机内供回放分析。
三、制作肾动脉狭窄模型
上述7只实验兔，分别在全麻状态下开腹，剥离腹膜，进入腹膜后区域，游离出一侧肾动脉，以银夹钳夹肾动脉主干，钳夹范围超过肾动脉主干径线的60%，钳夹后，缝线固定钳夹侧肾脏于腹后壁，关腹。术后 3 d内，肌肉注射20万单位青霉素,每12 h一次。术后 7 d分别进行超声造影实验和核素动态显像。
, http://www.100md.com
四、对比分析两种方法成像的特点
在正常和狭窄情况下，观察两种方法在成像解剖层次、微小血管显示程度、对缺血灌注显像的敏感性、功能性成像等方面的差别,评价造影增强肾能量图和核素动态显影对肾血流灌注成像的价值。
结果
一、正常情况下
核素显像：灌注相时，静脉弹丸注射显像剂后，腹主动脉显影后 2 s可见双肾灌注均匀影像(图1A)，后期显像的肾影明显增大，表明造影剂经过动脉相及毛细血管相，已经进入静脉相，两侧肾影出现的时间差小于1 s。在功能相上，肾影形态随时间延续而变化，2～3 min后放射性浓度达到高峰，此时肾影密度均匀，完整清晰，反映肾的吸收浓缩功能正常(图1B)。约 4～5 min后，肾实质影逐渐变淡，显像剂逐渐进入排泄系统，膀胱逐渐显影。20 min时肾区显像剂明显减少，显像剂大部分进入膀胱。由图像特征反映出核素显像通过不同时段的成像，即灌注相和功能相的成像方法，即可反应肾脏血流灌注功能，也可反映肾脏的分泌排泄功能。但由于核素显像的分辨率低，从解剖层次上无法清晰分辨微小血管以及皮、髓质的解剖结构。
, 百拇医药
图1 两种成像方法在正常情况下对肾血流灌注功能评价的对比。
A:核素显影中灌注相与功能相;B:核素显影功能相，可从形态及
定量角度反映肾脏的滤过、吸收等肾功能;
C:造影增强肾能量图显像,显示超声造影能量图在评价
肾脏的血流灌注功能上具有显著的分辨力优势
造影增强肾能量图显像：团注造影剂后，出现正常情况下5个时相的变化[1]：①正常相，团注造影剂 1 s内，造影剂尚未到达肾脏。②爆发相，团注造影剂 1 s后，肾脏血管及肾皮质毛细血管床迅速出现显著增强。除髓质仅有少量造影增强多普勒信号外，整个肾脏成为1个耀眼的光环，犹如能量爆发,持续时间 1～2 s。③持续灌注相，紧接爆发相后，可持续 3～10 s，表现为整个肾皮质血管网及灌注动脉的血流灌注显示完整清晰。④闪烁相，表现为肾皮质、肾柱等部位出现闪烁不定的能量信号，持续可达数分钟。⑤恢复相，约经2 min左右，整个血管能量增强消失，恢复造影前的状态,或出现包括早期动脉相、动脉相、毛细血管相,恢复相的变化。造影增强肾能量图可清晰显示各级灌注血管的走行及分布，并能显示至肾包膜下的微小血管的结构(图1C)。持续时间一般在 15～90 s之间，但无法反映肾脏自身的分泌和排泄功能。
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二、肾动脉狭窄情况下
核素显像：7只实验兔中，有5只表现出较明显的下述图像特征：钳夹侧肾脏表现出明显的显像剂到达时间延迟，血流灌注低，影迹淡，体积缩小(图2A);功能相患侧肾显像剂分泌相对稀疏，范围减小(图2B)。另有2只变化不明显。
造影增强肾能量图：7只实验兔的患侧肾表现出不同程度的造影增强时间缩短，能量显示稀疏以及不同程度的外层皮质造影灌注增强缺失(图2C)。
图2 两种成像方法在缺血状态下对血流灌注功能评价的对比。
A:核素显像，左侧肾脏影迹淡，成像体积小，无法分辨皮髓质；
B:核素显影功能相，患侧肾(左肾)显像剂分泌稀疏;
, http://www.100md.com
C:超声造影增强肾能量图显示清晰的皮质灌注
造影增强缺失(箭头示)，血流灌注稀疏
讨论
超声造影剂的原理主要是通过大幅度提高组织中的背向散射信号幅度来达到增强组织和血液中的灰阶成像信号或Doppler信号的目的，以大幅度提高成像的清晰度和对比度[2]。由于声波自身的物理特性，声波在遇到气性界面时发生强烈散射，气体的反射波形成的后向散射信号显著强于周围实质组织的回声强度，大大提高血流显像的敏感性。与核素显像比校，超声造影增强肾能量图在对血流灌注的细节以及成像的清晰度上具有显著的优势。但核素显像在整体评价、功能评测等方面却具有明显的优点。由于99mTc-DTPA属于肾小球滤过型显像剂[3]，因此通过较长时间的功能显像，可以反映肾脏的滤过和吸收功能，这是目前超声造影无法实现的。两种成像方法对比，核素显像中的灌注相时期，相当于超声造影增强从起始到消退的动态过程。由于超声成像的高分辨力，造影增强肾能量图可清晰分辨各级灌注血管及分支，并能敏感地显示肾皮质对缺血的生理性反应，即缺血状态下肾皮质外层表现出造影剂增强缺失(图2C)。核素显像的分辨率低，不能清晰区分皮质及髓质，仅见一团结构不清的增强肾影像，这就造成在2例实验兔核素显像无法明显区分狭窄前后血流灌注形态的差异。超声造影剂一般通过呼吸排泄，无法通过肾小球滤过，因此无法对肾功能进行评测。但由于超声成像的高分辨力，对血流灌注功能的评价明显优于核素显像，因此在临床和实验中评价肾灌注功能应首选超声造影。
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核素显像在评价肾功能时，常进行药物介入诊断，如通过注射利尿剂介入诊断尿路梗阻性病变，血管紧张素转化酶抑制剂介入诊断肾性高血压，运动负荷介入诊断原发性高血压所致的轻度肾功能损害等[4]。对于超声造影而言,利用这些方法观察用药前后血流灌注的变化，通过绘制相关时间-强度曲线或许可用于评价肾脏的灌注储备功能[5]。
参 考 文 献
1，周翔，张青萍，柳建华. 经外周静脉团注声学造影剂增强肾能量图的形态学研究.中国医学影像技术,1999,15：200-206.
2，Porter TR,Xie F. Transient myocardial contrast following initial exposure to diagnostic pressures with minute doses of intravenously injected microbubbles: demonstration and potential mechanisms. Circulation,1995,92:2391-2395.
, 百拇医药
3，Porter TR,Xie F. Improved myocardial contrast with second harmonic transient ultrasound response imaging in human using intravenous perfluorocarbon-exposed sonicated Dextrose Albumin. J Am Coll Cardiol,1996,27:1497-1501.
4，金少津. 心、脑、肾疾病的核医学药物介入诊断.国外医学放射核医学分册，1994,18：84-87.
5，Karl QS,Gian PB,Xu Cai,et al. Volumetric arterial flow quantification using echo contrast. An in vitro comparison of three ultrasonic intensity methods: radio frequency,video and Doppler. Ultrasound in Med & Biol,1993,19:447-460.
(收稿日期:2000-05-31), http://www.100md.com