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编号:10270312
兔急性肾功能衰竭时肾实质背向散射积分与病理对照的实验研究
http://www.100md.com 《中华超声影像学杂志》 2000年第8期
     作者:黄晓玲 高云华

    单位:400037 重庆,第三军医大学新桥医院超声科

    关键词:背向散射积分;肾功能衰竭;肾皮质;兔;病理学

    中华超声影像学杂志000814

    【摘要】 目的 探讨兔急性肾功能衰竭(ARF)时肾实质背向散射积分(IBS)的变化情况及其与病理改变的关系。方法 兔后腿肌注50%的甘油 12~15 ml/kg,建立急性肾小管坏死性ARF动物模型,分别于注射前(T0)、注射后1、3…13 d(T1、T3…T13)共8个时间点行超声检查,测定肾皮质、肾髓质及肾窦区IBS值,分别以肾皮质IBS、肾髓质IBS与肾窦区IBS之比为肾皮质、肾髓质校正IBS值(IBS%)。将测定结果与病理结果进行对比分析。结果 肾皮质IBS%从T3开始明显升高,T7达高峰,T13时尚未恢复至正常。T3以后各时间点肾皮质IBS%与正常者相比均有显著性差异(P<0.05)。肾髓质IBS%改变不明显。肾脏病理改变主要在皮质部,髓质较轻,从T1开始,T7、T9达高峰,以后有所减轻,但到T13时病变仍很明显,主要包括肾小管内大量管型形成,肾小管上皮细胞肿胀、坏死、脱落,肾间质水肿等。结论 急性肾小管坏死性ARF时,肾皮质IBS%明显升高,与病变程度密切相关,肾髓质IBS%无明显改变。ARF时肾皮质IBS%升高与多种病理因素有关。
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    Relationship between integrated backscatter and pathological changes of renal cortex during acute renal failure in rabbits

    HUANG Xiaoling,GAO Yunhua

    (Department of Ultrasonography, Xinqiao Hospital, the Third Military Medical University,Chongqing 400037,China)

    【Abstract】 Objective To investigate the changes of integrated backscatter (IBS) of renal cortex and explore their relation to pathological changes of renal cortex during acute renal failure (ARF) in rabbits.Methods The model of ARF was established in rabbits through the intramuscular injection of 50% glycerin (12~15 ml/kg) into the hind leg. Ultrasonic examination was performed on the day before (T0) and days 1, 3…13 after the injection (T1,T3…T13) to measure the IBS of the renal cortex, medulla and sinus. The ratios of IBS of the renal cortex and that of medulla to that of sinus were regarded as the revised IBS (IBS%) of the renal cortex and medulla. Then a correlative analysis was conducted between the IBS% and pathological changes in the renal cortex and medulla.Results The significant increase of IBS% of the renal cortex appeared at T3, peaked at T7 and remained abnormal still at T13 (P<0.05). However, no significant change in IBS% of renal medulla was found. Pathological changes were mainly found in the renal cortex :① casts forming in the renal tubule;② swelling, necrosis and defluxion of the renal tubular epithelial cells;③ renal interstitial edema. These changes occured at T1, peaked at T7 and T9 and remained abnormal at T13.Conclusions During ARF, IBS% of the renal cortex is significantly increased,which is closely related to the degree of renal cortical pathological changes. There is no significant change in the IBS% of the renal medulla. The increase in IBS% of the renal cortex during ARF is related to various pathological factors.
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    【Key words】 Integrated backscatter;Kidney failure;Kidney cortex; Rabbits; Pathology

    背向散射积分(integrated backscatter,IBS)是近年发展起来的一项声学密度定量新技术,主要用于心脏病变的诊断与鉴别诊断,在心外脏器的应用报道较少。本研究观察了兔急性肾功能衰竭(acute renal failure,ARF)时肾实质IBS的变化情况,并与病理改变进行了对比分析,旨在探讨ARF时肾实质IBS改变情况及其与病理改变的关系。

    材 料 与 方 法

    一、研究对象

    日本大耳白兔16只,雌雄不限,体重2 100~2 300 g,于实验开始第3 d前自然死亡3只,第7 d时自然死亡1只。经血肌苷、尿素氮及病理检查证实,所有兔子均于给药后1~3 d内发生了不同程度的急性肾功能衰竭。
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    二、使用仪器

    应用HP 5500电脑彩色超声诊断仪,2.0~4.0 MHz凸阵式及 3.0~8.0 MHz扇形变频探头。调整仪器设置,获满意肾图像后固定设置,实验中保持不变。

    三、实验方法

    兔后腿肌注50%甘油 12~15 ml/kg,建立急性肾小管坏死性ARF动物模型,分别于注射前(T0)、注射后1、3…13 d(T1、T3…T13)共8个时间点行双肾超声检查(每次超声检查前尽量剪去兔双肾区皮毛),测量肾皮质、髓质IBS值,考虑个体差异的影响,即使仪器设置不变,相同能量的超声达到同一深度时其能量可能已不相同,为了保证所得结果的可比性,本实验采用校正IBS值,即以肾皮质、肾髓质IBS值与其深面肾窦区IBS值之比作为肾皮质、髓质之校正IBS值,用IBS%表示。各指标均测量3次,取其平均值。同时于兔耳缘静脉抽血查血肌苷、血尿素氮。实验结果中所有计量资料均采用平均值±标准差(±s)表示,每时间点实验结束后处死1只兔子,取出肾脏送病理检查。实验完成后将超声检查结果与病理结果作对比分析。
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    四、统计学处理

    各时相IBS比较采用样本均数t检验,以P<0.05为有统计学意义。

    结 果

    实验结果显示肾皮质IBS%从T3开始明显升高,T7达高峰,以后有所下降,但T13时尚未降至正常。T3以后各时间点肾皮质IBS%值与正常者相比均有显著性差异(P<0.05)。肾髓质IBS%改变不明显,各时相测值与正常者相比无显著性差异(P>0.05)。肾脏病理改变主要包括:①肾小管内大量管型形成,有蛋白管型及细胞管型(图1);②肾小管上皮细胞肿胀、坏死、脱落(图2);③肾间质水肿(图3)。多数兔肾脏病理改变从T1开始,T7、T9达高峰,以后有所减轻,但T13时病变仍很明显。8号兔病变较重,T13时肾小管内仍可见大量管型,并有钙化物形成,坏死的肾小管上皮细胞及间质水肿仍然存在(图4)。病理改变主要在皮质,髓质较轻,图5、6分别显示了同一只兔同一时相肾皮质、髓质的病变情况。各时间点肾皮质、髓质IBS%测量结果见表1。
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    表1 双肾皮质及髓质IBS%测量结果(±s) 时间(d)

    肾皮质IBS%

    肾髓质IBS%

    左侧

    右侧

    左侧

    右侧

    0

    0.47±0.04

    0.46±0.05

    0.27±0.01
, 百拇医药
    0.26±0.02

    1

    0.49±0.06

    0.49±0.06

    0.27±0.02

    0.27±0.02

    3

    0.54±0.06

    0.54±0.05

    0.28±0.02

    0.28±0.02

    5
, 百拇医药
    0.61±0.06

    0.61±0.05

    0.28±0.03

    0.28±0.03

    7

    0.68±0.16

    0.68±0.16

    0.28±0.03

    0.28±0.02

    9

    0.65±0.20

    0.64±0.20
, 百拇医药
    0.28±0.03

    0.28±0.02

    11

    0.55±0.22

    0.57±0.25

    0.26±0.02

    0.27±0.02

    13

    0.56±0.23

    0.57±0.27

    0.26±0.02

    0.26±0.02
, 百拇医药
    讨 论

    超声波传播时遇到小于其波长的界面即发生散射,散射的声波是各向性的,朝向探头的散射为背向散射,能为探头所接收。组织的微细结构是良好的散射源,IBS成像技术,其成像信息即为来源于组织微细结构的背向散射回声,且可提取未经检波、对数压缩等处理的射频信号,故从理论上讲它能较好地反映组织的微细结构,从而反映组织特性。该技术用于心脏病变的诊断与鉴别诊断国内外均有较多文献报道[1-4],结果十分令人鼓舞。除心肌纤维外,任何组织的微细结构均是良好的散射源,病变时组织微细结构的改变均有可能使其IBS发生改变。该技术在心外脏器的应用报道较少[5],本实验探讨了兔ARF时肾实质IBS改变情况,并分析了ARF时肾实质IBS改变与病理改变的关系。

    本实验中ARF动物模型为肌肉内注射50%甘油所致,其引起ARF的原理与挤压综合征引起者相似[6,7],即大片肌肉坏死,形成大量肌红蛋白,同时大量红细胞破坏,生成较多血红蛋白,二者均可阻塞肾小管导致急性肾小管坏死。此外肌红蛋白及在酸性尿环境时由血红素转变而来的高铁血红素和羟化高铁血红素均有肾毒性作用。急性肾小管坏死时肾内生成某些血管活性物质及激素[8],以血栓素A2(TXA2)为主,TXA2为一种强血管活性物质,致使肾内小血管收缩,同时肾间质的广泛水肿压迫小血管亦可致血管阻力升高,血流灌注减少,进一步加重肾脏损害。病理检查结果显示,用药后第1 d(T1)即可见肾小管上皮细胞肿胀,管腔内较多蛋白管型形成,T3时病变已较为明显,并见间质水肿,肾小管灶性坏死等改变,T7时病变达高峰,以后逐渐恢复,但恢复较为缓慢,T13时亦未能完全恢复正常。肾实质IBS%从T3时明显升高,T7时达高峰,以后缓慢下降,与病理改变密切相关。8号兔病变较重,T7时左右肾皮质IBS% 均达 1.08,T13时肾小管内仍可见大量管型,并有钙化物形成,坏死的肾小管上皮细胞及间质水肿仍然存在,肾实质IBS%也无明显下降(左右肾分别为 0.96 和 1.04)。
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    影响超声背向散射强度的因素很多,主要有散射体的浓度(单位体积内散射体的多少)、大小、排列方式及其与周围组织间的声阻抗差(决定于散射体及其周围组织的组成成分)、散射体的弹性(即可压缩性)和超声频率等[9]。ARF时,肾间质的水肿、炎性细胞浸润、肾小管腔内大量管型的形成以及肾小管坏死脱落物等均可致肾实质内散射体浓度增加,排列方式异常;由于间质水肿,散射体与周围组织的声阻抗差亦会发生改变;水肿的肾小管上皮细胞可压缩性降低,所有上述因素均可致肾实质IBS% 值升高。肾皮质主要由肾小球、近曲小管及远曲小管组成,病理改变显示肾皮质病变最重,肾皮质的上述改变均可致肾皮质IBS%升高,而肾髓质主要由直管和集合管组成,二者病变均较轻,故肾髓质IBS%无明显改变。T1时肾皮质部病理改变亦很轻微,T1时肾皮质IBS%亦无明显升高,说明IBS的升高与病变程度密切相关。

    此外,我们还对比分析了肾皮质IBS%升高与二维回声增高在诊断ARF中的敏感性。二维回声的增高在ARF的诊断中敏感性较低,T5时10例中仅3例肾皮质回声轻度增高,T7时9例中仅1例轻度增高,2例明显增高,整个实验中多数兔肾皮质回声无明显改变,而所有兔肾T3时肾皮质IBS%即有明显升高,在诊断ARF中较二维回声改变有更高的敏感性。
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    图1 皮质部肾小管内大量管型形成,管腔内红色物质为管型(1号兔T1左肾,HE染色,200×)

    图2 皮质部肾小管上皮细胞肿胀、坏死、脱落,部分胞浆呈空泡状,核消失,部分细胞碎裂(3号兔T5左肾,HE染色,200×)

    图3 肾间质水肿,中心淡染物质示血管周围明显水肿(4号兔T3左肾,HE染色,200×)

    图4 T13时皮质部肾小管内仍有大量管形,管型深染提示钙化物形成(8号兔T13时,HE染色,200×)
, 百拇医药
    图5 皮质部病变重(5号兔T7右肾,HE染色,200×)

    图6 髓质部病变轻微(5号兔T7右肾,HE染色,100×)

    参考文献

    1,Feinberg MS, Gussak HM, Davila Roman GV, et al. Dissociation between wall thickening of normal myocardium and cyclic variation of backscatter during inotropic stimulation.Am J Cardiol,1996,77:515-520.

    2,Nozaki S, Demaria AN, Helmer GA, et al. Detection of regional left ventricular dysfunction in early pacing-induced heart failure using ultrasonic integrated backscatter.Circulation,1995,92:2676-2682.
, 百拇医药
    3,朱永胜,钱蕴秋,李军,等.急性中度缺血心肌的组织超声背向散射积分的变化与室壁厚度相关性的实验研究.中国超声医学杂志,1998,14(5):1-4.

    4,李澎,谢峰,勒斌,等.经静脉声学造影剂辅助背向散射积分技术对正常及缺血心肌组织定征的实验研究.中国超声医学杂志,1998,14(7):6-9.

    5,顾再荣,李军,陈宇翔.背向散射积分超声组织定征在尿毒症检测中的初步应用.中华超声影像学杂志,1998,7:220-222.

    6,王海燕,主编.肾脏病学.第2版.北京:人民卫生出版社,1996.1373-1375.

    7,王叔成,吴阶平,主编.急性肾功能衰竭.北京:人民卫生出版社,1987.715-728.

    8,Lianos EA,Andres GA,Dunn MJ.Glomerular prostaglandin and thromboxane synthesis in rat nephrotoxic serum nephritis.J Clin Invest,1983,72,1439 -1448.

    9,Balen FG, Allen CM, Less WR, et al. Review ultrasound contrast agents.Clinical Radiology,1994,49:77-82.

    (收稿日期:1999-09-27), 百拇医药