超声造影评价大鼠肾脏冷缺血—再灌注损伤及肾移植急性排斥反应血流灌注的实验研究

摘要

目的：研究应用超声造影（contrast-enhancedultrasound,CEUS）技术定量测定大鼠肾脏冷缺血-再灌注损伤（coldischemia-reperfusioninjury,CIRI）肾脏不同解剖区域的血流灌注，分析并判断肾内血流动力学指标与血清肾功能、急性肾小管坏死（acutetubularnecrosis,ATN）病理损伤程度的相关性，探讨CEUS在ATN诊断上的应用价值。
　　研究方法：封闭群SD雄性大鼠假手术组(sham-surgerygroup,SSG)、肾冷缺血-再灌注损伤组（coldischemia-reperfusioninjury,CIRI）各5只于术后第1、3、7天进入实验（每组共15只）。在充分麻醉状态下行左颈静脉插管，造影剂选用声诺维TM（SonoVueTM），输注方式为经颈静脉连续注射，输液速度为0.8ml.kg-1.min-1。采用PhilipsIU22型彩色超声诊断仪，选用脉冲反相谐波成像（pulseinversionharmonicimaging）技术，经左侧腹壁行左肾超声造影并存储动态图像，脱机后用QLAB分析软件进行分析。皮质感兴趣(regionofinterest,ROI)放置于与声束垂直的正对肾门处肾脏包膜下皮质区，髓质部分ROI放置在与肾门处对侧肾实质区中段髓质的外髓层和内髓层，经OneMinusExp曲线拟合，软件以指数方程Y=A(1-e-βt)自动生成造影剂微泡声学强度随时间变化的曲线，获得肾脏皮质血流（renalcorticalbloodflow,RCBF）、外髓层血流（renaloutermedullarybloodflow,ROMBF）、内髓层血流（renalinnermedullarybloodflow,RIMBF）的参数：峰值声学强度（peaksignalintensity,A）；造影剂灌注速率（signalvelocity,β）；根据公式计算出感兴趣区局部肾组织血流量（regionalrenalbloodflow）：A×β。CEUS检查完毕，开腹，经后腔静脉抽取血液行血清肾功能检测，摘取肾脏，放血处死大鼠。肾组织经固定后行HE染色，光镜下行肾小管坏死病理评分。统计分析CIRI大鼠肾内血流动力学的变化及其与血清肾功能、病理肾小管坏死程度的相关性。
　　结果：SSG组与CIRI组实验大鼠同组之间不同时间点、两组之间对应时间点之间比较血流参数A值均无显著差异（P﹥0.05）；SSG组术后第1天肾皮质、外髓层血流量偏低，但与第3、7天比较均无显著差异（P﹥0.05），β值与第3、7天血流量比较有显著差异（P﹤0.05），第1、3、7天血清肾功能指标、病理肾小管坏死积分比较均无显著差异（P﹥0.05）。CIRI组术后第1天肾皮质、外髓层、内髓层血流量均明显减低，血流量的减少主要是速度指标β值的减低所致，其中肾皮质血流量与SSG组比较有显著差异（P﹤0.01）。CIRI组术后第3天肾皮质血流开始恢复，外髓层与内髓层血流量未见明显改善，肾皮质、外髓层、内髓层血流量仍显著低于SSG组（P﹤0.01）；术后第7天CIRI组肾皮质、外髓层、内髓层血流全面恢复正常，与SSG组比较无显著差异（P﹥0.05）。与之相对应，CIRI组术后第1天与第3、7天比较血清肾功能指标SCr、BUN以及病理肾小管坏死积分（tubularnecrosisscore,TNS）均显著高，与SSG组第1天比较差异非常显著（P﹤0.01）；第3天肾功能指标SCr、BUN以及病理肾小管坏死积分逐渐降低，但与SSG组比较差异仍非常显著（P﹤0.01）；第7天降低至正常，与SSG组比较无显著差异（P﹥0.05）。经统计相关分析CIRI大鼠血清SCr、BUN及病理肾小管坏死积分与皮质、外髓层、内髓层血流参数A值均无显著相关关系（P﹥0.05）；血清肾功能指标SCr、BUN及病理肾小管坏死积分与超声造影肾皮质、外髓层、内髓层血流参数均成负相关，其中以与皮质血流参数β、A×β相关性最好。
　　结论：肾脏冷缺血-再灌注损伤肾皮质、髓质血流均明显减少，在随后肾组织损伤修复过程中肾皮质血流早于髓质率先恢复；肾冷缺血-再灌注损伤肾血流量的变化主要是由于血流灌注速度β值的变化所致；超声造影血流灌注参数β、A×β均为评价肾冷缺血-再灌注损伤血流灌注的敏感指标。
　　实验二超声造影评价大鼠肾移植急性排斥反应血流灌注的实验研究
　　目的：研究应用超声造影技术定量检测肾移植术后急性排斥反应（acuterejection,AR）肾内不同解剖区域血流灌注的变化，动态、全面了解AR早期病理演变过程，探讨肾移植术后AR肾血流动力学变化特点及CEUS的诊断价值。
　　研究方法：同基因（Isograft）组与异基因（Allograft）组肾移植大鼠各3只于术后第1、3、7天进入实验（每组共9只）。超声检查方法、血清肾功能指标测定同实验一。离体肾组织经固定后行常规HE染色、特殊染色（马松三色染色、过碘酸雪夫染色、六胺银染色）及透射电镜下超微结构的观察，依据Banff2007诊断标准进行肾移植术后AR的诊断，统计分析Isograft组与Allograft组、急性排斥反应与非急性排斥反应大鼠肾内血流动力学的变化及其与血清肾功能、急性排斥反应Banff病理诊断分级的相关性。
　　结果：Allograft组与Isograft组术后第1天大鼠肾皮质、外髓层、内髓层血流均明显减少，两组比较超声造影血流参数A、β、A×β值均未见显著差异（P﹥0.05）。术后第3天Isograft组皮质血流开始改善，至术后第7天肾皮质、外髓层、内髓层血流均改善明显，β、A×β值与第1、3天比较有非常显著差异（P﹤0.01），但A值1、3、7天三个时间点之间比较均未见显著差异；而Allograft组术后第3天肾皮质、外髓层、内髓层血流均逐渐降低，表现为A、β、A×β值均减少，第7天显著减少，与第1、3天比较有差异非常显著（P﹤0.01）。与Isograft组比较，Allograft组术后第3天肾皮质、外髓层血流参数A、β、A×β值及内髓层血流参数A×β值均显著降低（P﹤0.05）；第7天肾皮质、外髓层、内髓层血流参数A、β、A×β值均降低非常显著（P﹤0.01）。血清肾功能指标SCr、BUN术后第1天Allograft组与Isograft组比较无显著差异（P﹥0.05），术后第3、7天Isograft组大鼠血清SCr、BUN逐渐降低，Allograft组显著增高，两组比较均差异非常显著（P﹤0.01）。HE及特殊染色Isograft组在1、3天可见不同程度的肾小管坏死，第7天基本恢复正常，未见明显的淋巴细胞浸润和血管炎症；Allograft组肾移植术后3天肾小管间质和肾小球旁、小动脉周围淋巴细胞灶性浸润，Banff诊断分级为急性细胞性排斥反应IA-IB级；移植后7天间质炎性细胞浸润明显增多，肾小球Bowman囊囊壁增厚，肾小管、小动脉淋巴细胞浸润，肾小动脉外膜结缔组织增生，管壁增厚，Banff诊断分级为急性细胞性排斥反应Ⅱ-Ⅲ级，未见明显体液性排斥反应。电镜下Isograft组肾组织超微结构未见明显异常，Allograft组术后第3天肾小管上皮细胞间隙明显增大，毛细血管内皮细胞轻度增生，间质淋巴细胞浸润，血管平滑肌细胞增厚。术后7天肾小球Bowman囊囊壁明显增厚，间质、肾小管及血管壁均见大量淋巴细胞浸润，小动脉血管壁明显增厚。经统计相关分析AR大鼠超声造影肾皮质、外髓层、内髓层血流参数A、β、A×β值与血清肾功能指标及病理Banff诊断分级均成负相关，其中以与A值的相关性最好。
　　结论：大鼠肾移植术后急性排斥反应肾皮、髓质血流显著降低，超声造影血流灌注参数A、β、A×β值均为检测肾移植术后急性排斥反应肾脏血流灌注的敏感指标，连续、动态监测肾血流变化可早期诊断大鼠肾移植术后急性排斥反应的发生。
　　实验三大鼠急性肾小管坏死与肾移植术后急性排斥反应血流灌注的对比研究
　　目的：研究应用CEUS探讨肾移植术后缺血-再灌注损伤所致ATN和肾移植术后早期AR肾组织不同的血流动力学变化，以期为两者的鉴别诊断提供依据。
　　研究方法：SSG组、CIRI组各5只分别于术后第1、3、7天进入实验（每组共15只），Isograft组与Allograft组肾移植大鼠各3只分别于术后第1、3、7天进入实验（每组共9只）。实验方法同实验一、实验二相关部分。组间统计方法采用方差分析。
　　结果：术后第1天CIRI组、Isograft组、Allograft组大鼠肾皮质血流与SSG组比较均明显减少，表现为β、A×β值的降低（P﹤0.05），A值各组间未见显著差异；CIRI组、Isograft组、Allograft组三组间比较大鼠肾皮质血流各参数未见显著差异（P﹥0.05）。Isograft组、Allograft组大鼠肾外髓层血流量与CIRI组、SSG组比较均明显减少，表现为A×β值的降低（P﹤0.05）；术后第3天，CIRI组、Isograft组肾皮质血流渐趋改善，至第7天各参数与SSG组比较无显著差异（P﹥0.05）；Allograft组则渐趋恶化，术后第3天皮质、外髓层、内髓层血流与其余三组比较参数A、A×β有显著降低（P﹤0.05），第7天A、β、A×β值与其余三组比较均差异非常显著（P﹤0.01）。与之相对应，术后第1天CIRI组、Isograft组、Allograft组大鼠血清肾功能指标SCr、BUN与SSG组比较均明显增高（P﹤0.01）；CIRI组、Isograft组、Allograft组大鼠三组之间比较未见明显差异（P﹥0.05）。术后第3天，CIRI组、Isograft组SCr、BUN渐趋降低，至术后第7天CIRI组、Isograft组SCr、BUN恢复正常，与SSG组比较未见统计学差异（P﹥0.05）；Allograft组则渐趋恶化，增高显著，第3，7天与SSG组、CIRI组、Isograft组比较有非常显著差异（P﹤0.001）
　　结论：急性肾小管坏死发生在术后早期，肾内皮质、髓质血流均明显减少，血流量的变化主要是由于血流灌注速度的变化所致；肾移植术后急性排斥反应的发生晚于急性肾小管坏死，肾皮、髓质血流减少更加显著，血流量的减少与血流速度、血管容积均密切相关；超声造影肾血流定量测定可为二者的临床早期鉴别诊断提供依据。

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缩略语表

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前言

文献回顾

第一部分 肾血流灌注成像的影像方法

一、 放射性核素显像

二、CT肾脏灌注成像

三、MRI肾脏灌注成像

四、数字减影血管造影

五、超声造影（CEUS）肾血流灌注成像

六、存在问题

第二部分 CEUS 肾血流灌注成像的研究进展

一．CEUS 肾血流灌注成像的相关技术技术

二、CEUS肾血流灌注成像的应用

三、造影剂的给药模式

四、研究展望

正文

实验一 超声造影评价大鼠肾脏冷缺血-再灌注损伤血流灌注的实验研究

第一部分 大鼠肾脏冷缺血-再灌注损伤模型的建立

第二部分 超声造影评价大鼠肾脏冷缺血-再灌注损伤血流灌注的实验研究

实验二 超声造影评价大鼠急性肾移植排斥反应血流灌注的实验研究

第一部分 大鼠肾移植急性排斥反应模型的建立

第二部分 超声造影评价大鼠肾移植急性排斥反应血流灌注的实验研究

实验三 大鼠急性肾小管坏死与肾移植术后急性排斥反应血流灌注的对比研究

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢