孤立腎模型中熱缺血時間對腎部分切除術(shù)后長期腎功能的影響

Sascha Pahernik 朱捷 隗英琦 Zeier Martin Gencay Hatiboglu Gita Schoenberg Timur Kuru Tobias Simpfend?rfer 張旭 Markus Hohenfellner

2中國人民解放軍總醫(yī)院泌尿外科

3中國北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部公共衛(wèi)生學(xué)院流行病和衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)系

4德國海德堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)院腎臟中心

隨著近年來大量的研究證明在局限性腎細(xì)胞癌(renal cell carcinoma, RCC)的治療中，腎部分切除術(shù)(partial nephrectomy, PN)具有與腎根治性切除術(shù)(radical nephrectomy, RN)相當(dāng)?shù)哪[瘤學(xué)預(yù)后和因為保留了更多的腎功能而獲得更優(yōu)的生活質(zhì)量，PN已被越來越多的泌尿外科學(xué)者接受和應(yīng)用[1～4]。但是缺血時間對術(shù)后腎功能的影響仍一直存在爭議。Patil等[5]認(rèn)為缺血時間是最重要且是唯一可在術(shù)中改變術(shù)后腎功能的影響因子，而Lane等[6]認(rèn)為術(shù)后腎功能的影響因子只有術(shù)前腎功能水平和術(shù)后保留腎單位的數(shù)量。Thompson等[7]回顧性研究了362例行PN的孤立腎患者資料，發(fā)現(xiàn)只有術(shù)前腎功能水平和術(shù)后保留腎單位的數(shù)量才是術(shù)后腎功能的影響因子，而熱缺血時間(warm ischemia time, WIT)只有長于25 min才會對術(shù)后腎功能產(chǎn)生影響。

然而術(shù)前腎功能水平和術(shù)后保留腎單位的數(shù)量對術(shù)后腎功能下降產(chǎn)生怎樣的影響? 為何WIT長于25 min會影響術(shù)后腎功能？術(shù)后長期腎功能(≥1年)的影響因子是什么？為進(jìn)一步探究熱缺血時間對PN術(shù)后腎功能的影響，我們回顧性研究了海德堡醫(yī)學(xué)院臨床中心泌尿外科1984年8月～2011年7月為75例孤立腎患者行使83例次PN手術(shù)和術(shù)后長期腎功能水平。現(xiàn)報告如下。

1 設(shè)計與方法

納入研究標(biāo)準(zhǔn)是所有行PN的孤立腎患者，排除標(biāo)準(zhǔn)是：①術(shù)中行冷缺血阻斷的PN；②切緣陽性的PN(二次阻斷)；③腹腔鏡或機(jī)器人技術(shù)的PN；④行PN時對側(cè)腎臟依然存在(功能性孤立腎，PN和對側(cè)腎臟的RN同時進(jìn)行或在對側(cè)腎臟RN之前進(jìn)行，這類患者的殘余腎臟術(shù)前腎功能基線水平無法準(zhǔn)確測定)；⑤術(shù)后腎功能隨訪時間不足1年。

我們采用4參數(shù)CKD-EPI(chronic kidney disease epidemiology collaboration)公式(http://www.qxmd.com/renal/Calculate-CKD-EPI-GFR.php)計算估計腎小球濾過率(estimated glomerular filtration rate, eGFR)。CKD-EPI公式發(fā)布于2009年5月，相比較臨床既往廣泛應(yīng)用的MDRD(Modification of Diet in Renal Disease)公式，CKD-EPI公式更適合中老年人群，尤其是GFR>60 ml/min per 1.73 m2的患者[8]。由于存留的腎臟體積無法準(zhǔn)確測定，我們采用術(shù)中切除的正常腎組織體積映射存留的腎臟體積。腎腫瘤和術(shù)中切除的腫物近似于橢圓體，我們采用橢圓體體積計算公式V= 4π(abc)/3 (a、b、c為橢球最大半徑)計算腫瘤體積和術(shù)中切除的腫物體積，切除的正常腎組織體積為V(正常)=V切除物-V腫瘤，所有數(shù)據(jù)來自術(shù)后病理報告。

統(tǒng)計方法采用混合效應(yīng)模型單因素和多因素分析各變量的不同分組間術(shù)后不同時間點(diǎn)(1、3、5年)腎功能水平和術(shù)后腎功能的變化率(術(shù)后eGFR/術(shù)前eGFR)?；旌闲?yīng)能模型被廣泛應(yīng)用與生物醫(yī)學(xué)和衛(wèi)生統(tǒng)計研究，其優(yōu)勢是能分析重復(fù)測量的數(shù)據(jù)并對刪失數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊計算補(bǔ)充，但因其不能分析比較連續(xù)變量，因此在此研究中我們需提前為需分析的連續(xù)變量(WIT、術(shù)前eGFR、切除正常腎組織體積)根據(jù)臨床意義進(jìn)行分組。此外，我們還應(yīng)用Cox風(fēng)險回歸方法分析術(shù)后eGFR的擬合曲線和預(yù)測方程。

2 結(jié)果

75例孤立腎RCC患者手術(shù)時年齡33～77歲，平均(62.58±8.35)歲。平均術(shù)前腎功能(n=83)(57.41±13.01)ml/min per 1.73 m2，按照慢性腎病(chronic kidney disease, CKD)分期標(biāo)準(zhǔn)分為三組，CKDⅡ組40例(48.19%)，CKD Ⅲ組42例(50.60%)，CKD Ⅳ組1例(1.20%)。根據(jù)臨床WIT分為零缺血、0～20、20～30和≥30 min四組，WIT=0 min 19例(24.05%)，0

所有ARF經(jīng)過保守治療或最長3個月的臨時透析均得到恢復(fù)，無長期透析病例；所有收集到術(shù)后病理報告的病例中(72例)，平均1.36個腫瘤，最多為5個，單個腫瘤組例數(shù)為58(80.56%)，多個腫瘤組例數(shù)為14(19.44%)；平均腫瘤最大徑是3.38 cm，最大腫瘤直徑為12 cm。

術(shù)后eGFR的散點(diǎn)圖和平均腎功能擬合曲線見圖1。從圖1中我們可以觀察到術(shù)后腎功能水平迅速下降，約在術(shù)后1個月時降至最低點(diǎn)，隨后逐漸上升，約在術(shù)后6個月時升至高點(diǎn)，隨即又出現(xiàn)了一個非常緩慢的下降曲線，約在術(shù)后12個月時，曲線趨于穩(wěn)定。

圖1 術(shù)后腎功能散點(diǎn)圖和平均腎功能擬合曲線

術(shù)后eGFR的散點(diǎn)圖和直線回歸見圖2。從圖2分析中，我們得到術(shù)后腎功能的預(yù)測方程：eGFR= 48.28 + 0.03×月數(shù)。從此方程中我們可以了解到，PN術(shù)后腎功能水平的恢復(fù)，是一個緩慢而又持續(xù)的過程。

圖2 術(shù)后腎功能散點(diǎn)圖和回歸直線(虛線為95%CI)

術(shù)后12、36、60和120個月的平均腎功能水平分別為48.9、48.8、52.8 和 52.2 ml/min per 1.73 m2。以術(shù)后長期(≥1年)腎功能水平(eGFR數(shù)值)為觀察目標(biāo)的單因素和多因素分析結(jié)果見表1。從表中我們觀察到不同術(shù)前腎功能基線水平的各組在術(shù)后12個月時具有非常顯著地差異(P=0.01)，但在術(shù)后36個月和60個月時失去了差異；此外圍手術(shù)期的ARF事件強(qiáng)烈且持續(xù)影響術(shù)后的腎功能水平(12個月P=0.001，60個月P=0.03)；而WIT各組和切除的正常腎組織體積各組在整個隨訪期均無差異。

相比較術(shù)前基線腎功能水平，術(shù)后12、36、60和120個月腎功能的變化率分別是85.8% (36.6%～162.1%)、83.7% (27.0%～166.8%)、88.9% (34.8%～148.8%)和91.9% (17.2%～164.1%)。以術(shù)后長期(≥1年)腎功能變化(術(shù)后eGFR/術(shù)前eGFR)為觀察目標(biāo)的單因素和多因素結(jié)果見表2。從表2中我們觀察到WIT(P=0.049)和術(shù)前腎功能基線水平(P=0.049)僅在術(shù)后12個月時輕微影響術(shù)后腎功能的變化；而圍手術(shù)期ARF事件在術(shù)后12個月時強(qiáng)烈影響術(shù)后腎功能的變化(P<0.01)，但在術(shù)后36個月和60個月時失去影響；唯有切除的正常腎組織體積各組在整個隨訪期均保持顯著差異(12個月P=0.03，36個月P<0.01，60個月P<0.01)。

3 討論

腎臟是一個高度氧依賴器官，PN術(shù)中腎動脈暫時阻斷是一個缺氧再灌注過程，引發(fā)級聯(lián)放大效應(yīng)的腎臟損傷。缺血損傷可誘發(fā)釋放血管緊張素Ⅱ、類二十烷酸和多種細(xì)胞因子導(dǎo)致小動脈收縮，加重腎臟細(xì)胞的缺氧，進(jìn)而氧化磷酸化過程終止并致使細(xì)胞內(nèi)三磷酸腺苷損耗下降，間質(zhì)內(nèi)水分被動擴(kuò)散至細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)致細(xì)胞腫脹；而解除阻斷后，隨血流灌注進(jìn)入細(xì)胞的炎性因子和自由基又進(jìn)一步導(dǎo)致腎臟細(xì)胞的損傷和壞死。因此，血管收縮、內(nèi)皮損傷和腎小管的損傷可導(dǎo)致腎功能障礙伴隨腎臟細(xì)胞的損害、eGFR的下降和尿產(chǎn)物的改變[9，10]。

表1 影響術(shù)后長期腎功能水平(術(shù)后eGFR數(shù)值)的風(fēng)險因子

表2 影響術(shù)后長期腎功能恢復(fù)(腎功能的改變：術(shù)后/術(shù)前)的風(fēng)險因子

PN手術(shù)后腎功能的恢復(fù)和腎臟所能耐受的最長阻斷時間一直是泌尿外科臨床研究的熱點(diǎn)問題，Parekh等在目前唯一的一項評價術(shù)后腎功能和病理改變的前瞻性研究中，比較了熱缺血(27例，平均缺血時間32.3 min)和冷缺血(13例，平均缺血時間48.0 min)兩種不同臨時阻斷方法，術(shù)后圍手術(shù)期血和尿中腎功能標(biāo)志物的變化，以及阻斷前、阻斷結(jié)束和再灌注后5 min腎臟病理活檢的電鏡下病理改變，結(jié)果不同的阻斷方法和時間均未造成急性腎功能的損失，術(shù)后僅有中度的一過性的血清肌酐的升高，術(shù)后僅有中度的電鏡下病理改變，以及術(shù)后腎功能的改變與臨時阻斷時間并無明顯關(guān)聯(lián)。這項研究令人驚訝的證明人類腎臟能夠耐受30～60 min的缺血時間[11]。但是這項研究的研究人群是具有正常對側(cè)腎臟的患者，因此，術(shù)后腎功能水平有可能被對側(cè)腎臟所代償；此外，再灌注后5 min時腎臟活檢，有可能缺血再灌注造成的病理結(jié)構(gòu)的損傷尚未開始或未達(dá)到最大。

在我們的研究中，WIT各分組間無論在腎功能水平還是腎功能術(shù)前術(shù)后變化方面，在各個隨訪時間點(diǎn)均無明顯差異，證明WIT與術(shù)后腎功能無直接的關(guān)聯(lián)。同時我們發(fā)現(xiàn)圍手術(shù)期急性腎功能衰竭(acute renal failure，ARF)事件作為新發(fā)現(xiàn)的風(fēng)險因子與術(shù)后腎功能無論水平還是變化都有關(guān)聯(lián)，而且長時間的缺血能導(dǎo)致術(shù)后的ARF。因此，我們進(jìn)一步應(yīng)用卡方檢驗分析了每5 min分組的WIT與圍手術(shù)期ARF事件的關(guān)聯(lián)(表3)。從這個分析中我們可以看到當(dāng)WIT的分組時間節(jié)點(diǎn)介于20～35 min時，組間對圍手術(shù)期ARF事件的影響存在差異。因此，我們認(rèn)為，雖然WIT不直接影響術(shù)后腎功能，但依然可以通過影響圍手術(shù)期ARF事件間接地影響術(shù)后腎功能。WIT應(yīng)力求控制在15 min以內(nèi)，并嚴(yán)格限制在40 min以內(nèi)。

表3 WIT(每5 min分組)與ARF的卡方分析

在我們的研究中，反映存留腎臟體積的指標(biāo)——切除的正常腎組織體積能夠強(qiáng)烈且持續(xù)的影響術(shù)后長期腎功能的變化，術(shù)后/術(shù)前eGFR的比值因為消除了術(shù)前腎功能基線水平的影響，反映的是腎臟功能恢復(fù)的水平或能力。而術(shù)前腎功能水平即腎臟的質(zhì)量則與術(shù)后長期腎功能的水平有顯著關(guān)聯(lián)。因此腎臟的數(shù)量和質(zhì)量，作為影響術(shù)后長期腎功能的危險因素，存留腎單位的數(shù)量影響的是術(shù)后長期腎功能恢復(fù)的能力，而術(shù)前腎臟的質(zhì)量影響的則是術(shù)后長期腎功能的水平。

目前對于術(shù)后長期腎功能的時間節(jié)點(diǎn)劃分沒有明確的定義，各個研究中存在較大的差異，從術(shù)后1個月到術(shù)后1年不等[6, 7, 12]。在我們的研究中，通過術(shù)后平均腎功能擬合曲線，我們可以觀察到術(shù)后1年左右腎功能趨于平穩(wěn)。因此建議將長期術(shù)后腎功能的劃分時間點(diǎn)定為術(shù)后1年。

我們的研究也存在一些不足，回顧性單中心的研究造成了一些偏差；近30年的研究跨度造成在病例選擇、手術(shù)技術(shù)、圍手術(shù)期治療方面存在偏差；孤立腎雖然消除了對側(cè)腎臟的代償，但也使手術(shù)適應(yīng)證出現(xiàn)了偏差；利用橢球體體積公式計算切除的正常腎組織體積雖然較Thompson的術(shù)者估計的方法更為客觀和準(zhǔn)確，但仍然不能準(zhǔn)確的測量存留的功能性腎臟體積。這些都需要在后續(xù)的前瞻性多中心研究中避免或?qū)で蟾玫慕鉀Q方法。

總之，術(shù)前腎臟質(zhì)量和術(shù)后腎臟的體積是最重要的術(shù)后長期腎功能的風(fēng)險因子，術(shù)前腎臟基線水平?jīng)Q定術(shù)后腎功能的水平，術(shù)后存留的腎臟體積決定術(shù)后腎功能恢復(fù)的能力；圍手術(shù)期ARF事件是新發(fā)現(xiàn)的術(shù)后長期腎功能的風(fēng)險因子；WIT雖然與術(shù)后長期腎功能無直接關(guān)聯(lián)，但可以通過增加圍手術(shù)期ARF事件的風(fēng)險間接影響術(shù)后腎功能的水平和恢復(fù)能力，WIT時間應(yīng)力求控制在15 min以內(nèi)，并嚴(yán)格限制在40 min以內(nèi)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] D'Armiento M, Damiano R, Feleppa B, et al. Elective conservative surgery for renal carcinoma versus radical nephrectomy: a prospective study. Br J Urol, 1997,79(1):15-19.

[2] Zini L, Perrotte P, Capitanio U,et al. Radical versus partial nephrectomy: effect on overall and noncancer mortality. Cancer, 2009,115(7):1465-1471.

[3] Weight CJ, Larson BT, Fergany AF, et al. Nephrectomy induced chronic renal insufficiency is associated with increased risk of cardiovascular death and death from any cause in patients with localized cT1b renal masses. J Urol, 2010,183(4):1317-1323.

[4] Crépel M, Jeldres C, Perrotte P, et al. Nephron-sparing surgery is equally effective to radical nephrectomy for T1BN0M0 renal cell carcinoma: a population-based assessment. Urology, 2010,75(2):271-275.

[5] Patil MB, Lee DJ, Gill IS. Eliminating global renal ischemia during partial nephrectomy: an anatomical approach. Curr Opin Urol, 2012,22(2):83-87.

[6] Lane BR, Russo P, Uzzo RG, et al. Comparison of cold and warm ischemia during partial nephrectomy in 660 solitary kidneys reveals predominant role of nonmodifiable factors in determining ultimate renal function. J Urol, 2011,185(2):421-427.

[7] Thompson RH, Lane BR, Lohse CM, et al. Renal function after partial nephrectomy: effect of warm ischemia relative to quantity and quality of preserved kidney. Urology, 2012,79(2):356-360.

[8] Stevens LA, Schmid CH, Greene T, et al. Comparative performance of the CKD Epidemiology Collaboration (CKD-EPI) and the Modification of Diet in Renal Disease (MDRD) Study equations for estimating GFR levels above 60 mL/min/1.73 m2. Am J Kidney Dis, 2010,56(3):486-495.

[9] Derweesh IH, Novick AC. Mechanisms of renal ischaemic injury and their clinical impact. BJU Int, 2005,95(7):948-950.

[10] Simmons MN, Schreiber MJ, Gill IS. Surgical renal ischemia: a contemporary overview. J Urol, 2008,180(1):19-30.

[11] Parekh DJ, Weinberg JM, Ercole B, et al. Tolerance of the human kidney to isolated controlled ischemia. J Am Soc Nephrol, 2013,24(3):506-517.

[12] Wszolek MF, Kenney PA, Lee Y, et al. Comparison of hilar clamping and non-hilar clamping partial nephrectomy for tumours involving a solitary kidney. BJU Int, 2011,107(12):1886-1892.