郭譯文,廖 云,蔣懷德,周振雷,楊德吉,趙艷兵,鄧立新,史超穎,姚大偉*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物醫(yī)學(xué)院獸醫(yī)影像診斷中心,江蘇 南京 210095;2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物醫(yī)學(xué)院,河南 鄭州 450046;3.新瑞鵬寵物醫(yī)療集團(tuán)艾貝爾動(dòng)物醫(yī)學(xué)中心,江蘇 南京 210046)

腎臟是機(jī)體重要的代謝器官之一,同時(shí)負(fù)責(zé)尿液的生成與排出。臨床上血清生化檢查及尿常規(guī)檢查是常用的實(shí)驗(yàn)室檢查方法,但各指標(biāo)結(jié)果僅可以對(duì)腎臟損傷程度及尿液成分做出提示,無法確診疾病類型,因此需要借助影像學(xué)技術(shù)對(duì)腎臟疾病進(jìn)行針對(duì)性的檢查。由于腹腔內(nèi)軟組織結(jié)構(gòu)較多,X線平片天然對(duì)比度差,通常需要進(jìn)行排泄性尿路造影以增加對(duì)比度,但耗時(shí)較長,又屬于二維平面圖像,因此無法直接地呈現(xiàn)病灶情況[1],且不能通過分析增強(qiáng)情況來對(duì)腫瘤疾病進(jìn)行鑒別診斷。多層螺旋CT檢查耗時(shí)短、成像快,通過圖像后處理技術(shù)能立體直觀地展現(xiàn)腎臟的解剖結(jié)構(gòu)、形態(tài),評(píng)估排泄功能,同時(shí)可以顯示解剖變異、腫瘤或先天性疾病與正常腎臟的關(guān)系。CT平掃時(shí)若病變組織密度與正常組織類似,則存在漏診的可能,此時(shí)同樣需要通過造影以提高組織間的對(duì)比,同時(shí)根據(jù)造影后影像特征綜合判斷疾病類型。對(duì)于一些腫瘤性疾病,可以通過各期增強(qiáng)掃描上不同的強(qiáng)化方式及程度,來對(duì)不同種類的腫瘤進(jìn)行鑒別診斷[2-4]。目前,國內(nèi)獸醫(yī)臨床上缺少貓腎臟CT檢查的相關(guān)研究,特別是造影增強(qiáng)掃描檢查,導(dǎo)致所獲得的影像質(zhì)量參差不齊,無法做出明確診斷,進(jìn)而失去了CT檢查的意義。本研究對(duì)貓腎臟CT平掃及多期增強(qiáng)掃描檢查技術(shù)進(jìn)行研究,選擇出合適的造影劑劑量,明確了泌尿系統(tǒng)多期增強(qiáng)掃描的延遲時(shí)間,規(guī)范了貓腎臟CT多期增強(qiáng)掃描造影檢查的流程。

1 材料與方法

1.1 動(dòng)物健康貓10只,其中雌性7只,雄性3只,體質(zhì)量(2.5～5.0) kg,年齡1～4歲。肉眼無可見外傷,血常規(guī)和血液生化檢查未發(fā)現(xiàn)明顯異常。實(shí)驗(yàn)貓均飼養(yǎng)在通風(fēng)好、環(huán)境明亮、干凈整潔的房間。

1.2 主要設(shè)備及藥品X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影設(shè)備supria 32排16層(日立)、高壓注射泵Zenith-C11(深圳市信冠機(jī)電有限公司)、碘海醇(碘濃度350 mg I/mL,福安藥業(yè)集團(tuán)寧波天衡制藥有限公司)、舒眠寧(本實(shí)驗(yàn)室制備[5])。

1.3 動(dòng)物麻醉麻醉前試驗(yàn)貓禁食6 h,為使膀胱充盈從而方便檢查,可不禁水。麻醉前15 min硫酸阿托品按0.05 mg/kg肌肉注射。前肢頭靜脈埋置24 G留置針,舒眠寧按照0.03 mL/kg體質(zhì)量靜脈注射。

1.4 CT平掃試驗(yàn)貓麻醉后俯臥于檢查床,兩前肢向前伸展位于頭部兩側(cè),兩后肢向后伸展或自然屈曲,位于檢查床中間。激光定位線分別位于試驗(yàn)貓正中矢狀面和冠狀面中央,基線位于第十二胸椎。掃描參數(shù)為:管電壓120 kV,管電流200 mA,掃描層厚2.5 mm,球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.75 s,螺距1.062 5,軟組織窗算法窗寬350 HU,窗位40 HU。掃描范圍為第一腰椎中間至左腎后極,掃描模式為容積掃描。

1.5 確定最佳造影條件優(yōu)化造影劑劑量:350,400,450,500 mg I/kg,注射速率:3,4 mL/s。評(píng)價(jià)不同造影劑劑量及注射速率對(duì)造影效果的影響。首先進(jìn)行腹部CT平掃,選擇腎盂輸尿管出口處橫斷面作為檢測(cè)層,如圖1所示,此橫斷面可同時(shí)測(cè)量主動(dòng)脈、腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)及腎盂的CT值。經(jīng)前肢頭靜脈注射造影劑,然后注射生理鹽水(1 mL/kg),注射速率同碘海醇。CT掃描和造影劑推注同時(shí)啟動(dòng),從開始注射造影劑起,每0.75 s掃描1次檢測(cè)層,連續(xù)監(jiān)測(cè)75 s,掃描模式為動(dòng)態(tài)掃描。掃描條件:電壓120 KV,電流200 mA,球管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.75 s,層厚1.25 mm。

1.主動(dòng)脈;2.腎皮質(zhì);3.腎髓質(zhì);4.腎盂;LK.左腎;RK.右腎;SP.脾臟

掃描完成后,在檢測(cè)層斷面上于主動(dòng)脈中心和腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)、腎盂放置圓形感興趣區(qū)(region of interest,ROI),測(cè)量各部位的CT值(圖1圓圈所示)。以掃描時(shí)間作為橫坐標(biāo),CT值作為縱坐標(biāo),繪制時(shí)間—密度曲線(time-density curve,TDC)。統(tǒng)計(jì)造影前、后主動(dòng)脈、腎皮質(zhì)CT值。主動(dòng)脈造影前CT值:掃描開始后至造影劑到達(dá)主動(dòng)脈前所有CT值的平均值;主動(dòng)脈造影后CT值:主動(dòng)脈CT峰值附近較高8個(gè)時(shí)間點(diǎn)的CT值的平均值。腎皮質(zhì)造影前CT值:掃描開始后至造影劑到達(dá)腎皮質(zhì)前所有時(shí)間點(diǎn)的CT值的平均值;腎皮質(zhì)造影后CT值:造影后腎皮質(zhì)CT峰值附近較高8個(gè)時(shí)間點(diǎn)的CT值的平均值。計(jì)算主動(dòng)脈、腎皮質(zhì)CT增強(qiáng)值(ΔCT=造影后CT值-造影前CT值)。通過比較主動(dòng)脈及腎皮質(zhì)ΔCT值確定最佳造影劑量。最佳造影劑劑量及注射速率選擇標(biāo)準(zhǔn):基于對(duì)血管重建的需求,選擇主動(dòng)脈、腎皮質(zhì)ΔCT值最大的組別,在ΔCT值差異不顯著的情況下,考慮到高劑量造影劑對(duì)腎臟功能的影響以及高注射速率對(duì)血管及心功能的影響,選擇造影劑劑量和注射速率最小的組別作為最佳造影劑注射速率標(biāo)準(zhǔn)。

1.6 確定腎臟多期增強(qiáng)掃描延遲時(shí)間使用最佳造影劑劑量及注射速率對(duì)試驗(yàn)貓進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描,方法同1.5。分別在動(dòng)態(tài)掃描結(jié)束后1,2,3 min進(jìn)行容積掃描,此時(shí)掃描范圍為第一腰椎中段至膀胱頸,觀察腎盂和膀胱的顯影情況。測(cè)量主動(dòng)脈、腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)及腎盂的CT值,以掃描時(shí)間作為橫坐標(biāo),CT值作為縱坐標(biāo),繪制時(shí)間—密度曲線。統(tǒng)計(jì)腎皮質(zhì)達(dá)峰時(shí)間(TCP)(從注射造影劑開始到腎皮質(zhì)CT值最大時(shí)所需時(shí)間)、腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)CT值相近的起始時(shí)間(TNP)(從注射造影劑開始到腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)CT值交點(diǎn)前后14個(gè)CT值相近時(shí)間點(diǎn)的起始時(shí)間),并觀察造影劑排泄至腎盂及膀胱的情況。計(jì)算(TCP)、(TNP)與(T注射)的差值(ΔTCP/ΔTNP)。其中T注射=造影劑劑量(mg I/kg)/造影劑濃度(mg I/mL)×體質(zhì)量(kg)/注射速率(mL/s)+體質(zhì)量(kg)×生理鹽水劑量(1 mL/kg)/注射速率(mL/s),即造影劑注射所需時(shí)間與生理鹽水注射所需時(shí)間總和,最終結(jié)果精確至個(gè)位(s)。本研究所用造影劑劑量為450 mg I/kg,碘濃度為350 mg I/mL。根據(jù)上述結(jié)果確定掃描延遲時(shí)間,T皮髓期延遲=T注射+ΔTCP;T實(shí)質(zhì)期延遲=T注射+ΔTNP;T排泄期延遲為造影劑到達(dá)腎盂時(shí)間;T膀胱期延遲為造影劑到達(dá)膀胱時(shí)間。

2 結(jié)果

2.1 最佳造影條件分析采用不同的造影劑劑量及注射速率進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描,獲得造影前后主動(dòng)脈、腎皮質(zhì)CT值,并計(jì)算ΔCT值,結(jié)果如表1所示:相同注射速率下,造影劑劑量越大,主動(dòng)脈及腎皮質(zhì)的ΔCT值越大。350與400 mg I/kg組主動(dòng)脈、腎皮質(zhì)ΔCT值無顯著性差異(P>0.05),且顯著低于450和500 mg I/kg組(P<0.05),同時(shí)450和500 mg I/kg組主動(dòng)脈ΔCT值無顯著性差異(P>0.05);相同造影劑劑量下,3和4 mL/s主動(dòng)脈、腎皮質(zhì)ΔCT無顯著性差異。因此,兼顧主動(dòng)脈ΔCT值較大的同時(shí)降低造影劑劑量,以及考慮到較高的注射速率給貓血管帶來的負(fù)擔(dān),最終選定注射速率3 mL/s、造影劑劑量為450 mg I/kg為后續(xù)試驗(yàn)的CT造影條件。

表1 不同造影條件下主動(dòng)脈、腎皮質(zhì)CT增強(qiáng)值(ΔCT)

2.2 腎臟時(shí)間—密度曲線特征采用最佳造影劑劑量(450 mg I/kg)、注射速率(3 mL/s)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描,獲得感興趣區(qū)域的時(shí)間—密度曲線,如圖2所示:主動(dòng)脈平均達(dá)峰時(shí)間為9.3 s(范圍8.0～10.0 s),平均CT值峰值為796.80 HU,峰值持續(xù)時(shí)間較短,達(dá)峰后CT值迅速下降,平均強(qiáng)化時(shí)長為10.0 s;主動(dòng)脈CT值于15.0 s后緩慢下降,最終保持在(100.00±10.00) HU。腎皮質(zhì)的增強(qiáng)稍晚于主動(dòng)脈,達(dá)峰時(shí)間平均為14.0 s(范圍12.0～16.5 s),峰值持續(xù)時(shí)間稍長于主動(dòng)脈,平均強(qiáng)化時(shí)長為16.0 s,但強(qiáng)化程度遠(yuǎn)低于主動(dòng)脈,平均CT值峰值約為205.63 HU,達(dá)峰后CT值緩慢下降,最后平衡期時(shí)穩(wěn)定在(130.00±10.00) HU,略高于主動(dòng)脈。腎皮質(zhì)增強(qiáng)后腎髓質(zhì)立即增強(qiáng),約在34.0 s時(shí)腎髓質(zhì)CT值與腎皮質(zhì)相同,此時(shí)兩者CT值差距最小,而后CT值稍高于腎皮質(zhì),平衡期CT值與腎皮質(zhì)相同,為(130.00±10.00) HU,略高于主動(dòng)脈。腎盂CT值前期呈緩慢上升趨勢(shì),且CT值低于腎髓質(zhì),約在36.0 s時(shí)CT值高于腎皮質(zhì),在38.0 s 時(shí)CT值高于腎髓質(zhì),最終CT值穩(wěn)定于(210.00±10.00) HU,高于平衡期的主動(dòng)脈、腎皮質(zhì)及腎髓質(zhì)。

圖2 貓腎臟時(shí)間—密度曲線

2.3 多期增強(qiáng)掃描延遲時(shí)間分析采用最佳造影劑劑量(450 mg I/kg)、注射速率(3 mL/s)進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描,獲得感興趣區(qū)的CT值。統(tǒng)計(jì)TCP與T注射的差值ΔTCP、TNP與T注射的差值ΔTNP。結(jié)果得出:ΔTCP平均為11 s,ΔTNP平均為26 s。由于不同貓機(jī)體水合狀態(tài)、心輸出量不同,為了避免錯(cuò)過最佳皮髓期的掃描,因此皮髓期掃描時(shí)間可為腎皮質(zhì)達(dá)峰前1 s。動(dòng)態(tài)掃描檢測(cè)時(shí)長為75 s,在每次動(dòng)態(tài)掃描后1 min時(shí)進(jìn)行容積掃描,發(fā)現(xiàn)此時(shí)造影劑已達(dá)到腎盂;動(dòng)態(tài)掃描后3 min時(shí)進(jìn)行容積掃描,發(fā)現(xiàn)此時(shí)造影劑已達(dá)到膀胱。

本試驗(yàn)最終結(jié)果如表2所示:在動(dòng)物機(jī)體水合狀態(tài)較好、心率為(120～200) 次/min的條件下:T皮髓期延遲=T注射+ΔTCP-1 s,即T皮髓期延遲=T注射+10 s;T實(shí)質(zhì)期延遲=T注射+ΔTNP,即T實(shí)質(zhì)期延遲=T注射+26 s;T排泄期延遲=2 min;T膀胱期延遲=4 min。當(dāng)動(dòng)物心率低于100,同時(shí)機(jī)體水合狀態(tài)較差時(shí),可適當(dāng)將皮髓期延遲時(shí)間增加1 s,實(shí)質(zhì)期延遲時(shí)間增加2 s。

表2 各期延遲時(shí)間

2.4 多期增強(qiáng)掃描各期影像表現(xiàn)皮髓期:造影劑經(jīng)主動(dòng)脈流入腎動(dòng)脈,再經(jīng)皮質(zhì)毛細(xì)血管和腎小管周圍間隙,滲透到近端的腎皮質(zhì)小管,此時(shí)為皮髓期。影像表現(xiàn)為腎皮質(zhì)強(qiáng)化明顯,其增強(qiáng)程度遠(yuǎn)大于腎髓質(zhì),兩者有明顯的界限,可以很好地被區(qū)分。腎盂呈現(xiàn)為低密度,同時(shí)輸尿管及膀胱內(nèi)均不可見造影劑(圖3b)。

腎實(shí)質(zhì)期:造影劑繼續(xù)經(jīng)皮質(zhì)血管、細(xì)胞外間質(zhì)間隙、亨利氏環(huán)和收集管流出,此時(shí)腎髓質(zhì)得到強(qiáng)化,腎皮質(zhì)強(qiáng)化程度有所下降,使得腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)兩者邊界變得模糊。影像表現(xiàn)為腎實(shí)質(zhì)整體出現(xiàn)均勻的強(qiáng)化,而腎盂未得到強(qiáng)化,仍呈現(xiàn)為低密度,此時(shí)輸尿管、膀胱內(nèi)不可見造影劑(圖3c)。

排泄期:造影劑在該期聚集于腎盂及腎盞,使得兩者強(qiáng)化明顯。腎皮質(zhì)及腎髓質(zhì)處于平衡期,但CT值較造影前仍有增強(qiáng),腎實(shí)質(zhì)整體表現(xiàn)為均勻低強(qiáng)化狀態(tài)。由于腎臟的代謝,輸尿管開口處得到明顯強(qiáng)化(圖3d)。

膀胱期:隨著機(jī)體進(jìn)一步代謝,膀胱內(nèi)可見造影劑,同時(shí)輸尿管內(nèi)也可見造影劑聚積,使其較造影前更好追蹤。

3 討論

CT檢查對(duì)腎臟和腎區(qū)的占位性病變有較高的敏感性,可以進(jìn)行定位及定性診斷。臨床醫(yī)學(xué)上有相關(guān)研究表明:腎臟良性腫瘤CT增強(qiáng)模式則以“快進(jìn)慢出”為主,腎臟惡性腫瘤CT增強(qiáng)模式以“快進(jìn)快出”為主[6],且不同類型的腎細(xì)胞癌呈現(xiàn)出不同的影像特征[7]。影響貓腎臟CT造影增強(qiáng)的主要因素包括造影劑用量、造影劑濃度及注射速率。

a.造影前;b.皮髓期;c.實(shí)質(zhì)期;d.排泄期;1.主動(dòng)脈;2.腎皮質(zhì);3.腎髓質(zhì);4.腎盞;5.腎盂;6.后腔靜脈;7.輸尿管

3.1 造影劑用量有相關(guān)理論指出:當(dāng)討論CT值的變化時(shí),應(yīng)優(yōu)先考慮使用的碘總量,而不是對(duì)比劑總量或?qū)Ρ葎舛萚8]。因此在優(yōu)化腎臟的造影劑用量時(shí),將單位設(shè)置為mg I/kg。由于腎皮質(zhì)在皮髓期的強(qiáng)化明顯,如果使用較高劑量的造影劑,存在掩蓋富血供腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)[8];又因?yàn)樵煊皠┳罱K經(jīng)腎臟代謝,且對(duì)腎臟具有一定的腎毒性[9],因此腎臟造影時(shí)應(yīng)避免使用過高劑量的造影劑。本研究根據(jù)相關(guān)參考文獻(xiàn)[10-12],將造影劑劑量設(shè)定為350,400,450,500 mg I/mL 4組。由于本研究未探究腎動(dòng)脈期,因此對(duì)腎動(dòng)脈的評(píng)估基于后續(xù)的腎血管重建,這就要求主動(dòng)脈的ΔCT值較大。研究得出450,500 mg I/mL的主動(dòng)脈ΔCT值均大于500 HU,滿足血管重建需求,在兩者無顯著性差異的情況下,最終選擇低劑量(450 mg I/mL)作為造影條件。本研究中使用的造影劑為非離子型造影劑碘海醇,經(jīng)靜脈注射給藥。碘海醇隨著血流分布全身,最終排泄到尿液中,通過尿液排出體外;非離子型造影劑的滲透壓較離子型溶液顯著降低,毒副反應(yīng)也相對(duì)較小,生物安全性較大[13]。

3.2 造影劑濃度臨床醫(yī)學(xué)上有文獻(xiàn)研究表明,較高的造影劑濃度及較快的注射流速可能對(duì)腎臟血流的顯影有更好地幫助[14-15]。但貓的體質(zhì)量與人相差過大,與犬亦不相同,除特定品種貓如緬因貓為大體型貓外,其余貓?bào)w型相近且體質(zhì)量相差不大,基本在8 kg以下。獸醫(yī)臨床常用的造影劑濃度分別為300及350 mg I/mL,兩者濃度相近,又由于貓的體質(zhì)量較輕,使得2種造影劑用量近乎相同,因此本研究并未探討不同造影劑濃度對(duì)貓腎臟造影的影響,同時(shí)選定350 mg I/mL作為試驗(yàn)用的濃度,與相關(guān)文獻(xiàn)使用濃度相同[16-18]。當(dāng)臨床醫(yī)生選用低濃度造影劑時(shí),可以適當(dāng)增加注射速率以保持碘流率不變(1 050 mg I/s),此時(shí)TDC也不會(huì)改變,依然適用本試驗(yàn)得出的延遲時(shí)間。

3.3 注射速率臨床醫(yī)學(xué)上常用腎臟造影注射速率為(3～5) mL/s[19-20]。由于貓血管較細(xì),過快的注射速率可能導(dǎo)致壓力過大,從而使造影劑泄露,影響造影質(zhì)量,本研究最終在3與4 mL/s的注射速率間進(jìn)行探究。結(jié)果得出:3 mL/s時(shí)主動(dòng)脈及腎皮質(zhì)ΔCT值均大于4 mL/s,且兩者間無顯著性差異,因此最終選擇低注射速率(3 mL/s)作為造影條件,該結(jié)論與相關(guān)研究所用注射速率相同[21]。本研究固定了造影劑濃度(350 mg I/mL)以及注射速率(3 mL/s),即固定了碘流率(1 050 mg I/s),由于體質(zhì)量不同,每只貓所用的碘總量不同,所用注射時(shí)間各不相同,達(dá)峰時(shí)間也會(huì)變化。因此在探究多期增強(qiáng)掃描延遲時(shí)間時(shí),將注射時(shí)間這一概念引入。

3.4 延遲時(shí)間腎臟CT多期增強(qiáng)掃描分為4個(gè)階段:腎動(dòng)脈期、皮髓期、實(shí)質(zhì)期及排泄期。由于所使用的CT排數(shù)較低,導(dǎo)致掃描時(shí)間過長,本研究省略腎動(dòng)脈期,最終分為皮髓期、實(shí)質(zhì)期與排泄期三期。皮髓期利于檢出富血供腫瘤、評(píng)估腫瘤的血管分布等。在1項(xiàng)針對(duì)犬腎延遲掃描的研究中提出:皮髓期即腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)CT值相差最大的時(shí)刻[22],該期特點(diǎn)為主動(dòng)脈增強(qiáng),同時(shí)腎皮質(zhì)的增強(qiáng)程度大于腎髓質(zhì),這說明皮髓期最佳掃描時(shí)間在腎皮質(zhì)達(dá)峰時(shí)。為增強(qiáng)皮髓期掃描的容錯(cuò)性,本研究選取腎皮質(zhì)平均達(dá)峰時(shí)間前1 s為皮髓期掃查時(shí)間。實(shí)質(zhì)期有利于檢出皮髓交界處病變、髓質(zhì)病變等,對(duì)小的實(shí)質(zhì)病變也有較高靈敏度。該期影像表現(xiàn)為腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)均勻強(qiáng)化,是兩者強(qiáng)化程度差距較小的一段時(shí)間。排泄期有利于評(píng)估腎代謝功能、輸尿管堵塞及腫瘤病變等,一般在造影劑注射2 min 后進(jìn)行該期的掃描。膀胱期掃描范圍涵蓋泌尿系統(tǒng)所有器官,通過觀察膀胱內(nèi)造影劑情況來初步評(píng)估其排泄功能。可以在造影前適當(dāng)對(duì)患病貓進(jìn)行補(bǔ)液,完善機(jī)體水合狀態(tài),達(dá)到更理想的造影效果同時(shí)降低造影劑對(duì)腎臟的影像。若患病貓?bào)w況較差,心率較低,皮髓期可在理論基礎(chǔ)上加1 s,實(shí)質(zhì)期可在理論基礎(chǔ)上加2 s。若4 min后仍未在膀胱內(nèi)發(fā)現(xiàn)造影劑,則提示該貓代謝能力存在一定異常。

綜上所述,貓腎臟CT多期增強(qiáng)掃描最佳條件為:造影劑劑量450 mg I/kg、注射速率3 mL/s。T皮髓期延遲=T注射+10 s,T實(shí)質(zhì)期延遲=T注射+26 s,T排泄期延遲=2 min,T膀胱期延遲=4 min。同時(shí)建議在造影前后對(duì)患病貓進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)液,避免因體況較差影響造影質(zhì)量,并加快動(dòng)物蘇醒。本研究中暫未發(fā)現(xiàn)有試驗(yàn)貓?jiān)煊昂蟪霈F(xiàn)不良反應(yīng),但臨床中仍需注意造影劑腎病發(fā)生的可能。