SPECT腎動(dòng)態(tài)顯像方法及其影響因素

陳 煒 梁 穎 耿建華

單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(single photon emission computed tomography，SPECT)锝99-二乙三胺乙酸(technetium-99m-diethylenetriaminepentaacetic acid，99Tcm-DTPA)腎動(dòng)態(tài)顯像能同時(shí)進(jìn)行顯像和測(cè)定腎小球?yàn)V過(guò)率(glomerular filtration rate，GFR)值，在臨床上被廣泛應(yīng)用[1-3]。但多種檢查方法及影響因素均對(duì)GFR的測(cè)定有一定影響[4-7]。通過(guò)闡述SPECT腎動(dòng)態(tài)顯像方法及其影響因素，為臨床應(yīng)用提供借鑒。

1 SPECT 99Tcm-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像圖像采集

1.1 GFR值

GFR是指單位時(shí)間內(nèi)從腎小球?yàn)V過(guò)的血漿容量(ml/min)，是評(píng)價(jià)腎臟功能的重要指標(biāo)，也被認(rèn)為是評(píng)估腎功能最好的指標(biāo)[8]。準(zhǔn)確評(píng)估GFR對(duì)判斷慢性腎臟病的分期、早期發(fā)現(xiàn)腎功能不全、評(píng)估腎功能狀態(tài)、觀察干預(yù)治療效果及調(diào)整經(jīng)腎臟代謝藥物的劑量、判斷開(kāi)始腎臟代替治療時(shí)機(jī)均具有重要價(jià)值，也可以作為判斷腎移植術(shù)后并發(fā)癥的客觀指標(biāo)[9]。SPECT腎動(dòng)態(tài)顯像法已廣泛用于健康人及活體腎臟移植術(shù)前、術(shù)后供體和受體的GFR評(píng)估[10-13]。

1.2 顯像藥物

腎動(dòng)態(tài)顯像劑應(yīng)具備4個(gè)特性[14]：①完全從腎小球?yàn)V過(guò)；②不被破壞、吸收及分泌；③具有生理惰性；④不與血漿蛋白結(jié)合(或少量、僅少量、微量結(jié)合)。其原因是若某種物質(zhì)完全從腎小球?yàn)V過(guò)，但不被腎小管重吸收和分泌，則該物質(zhì)單位時(shí)間內(nèi)從腎小球?yàn)V過(guò)的容量就代表了單位時(shí)間內(nèi)從腎小球?yàn)V過(guò)的血漿容量。眾多的腎動(dòng)態(tài)顯像劑中99Tcm-DTPA最為常用，99Tcm-DTPA屬腎小球?yàn)V過(guò)型顯像劑，分子量為500，血漿蛋白結(jié)合為3%～5%，靜脈注射2～3 h后只會(huì)有＜10%的顯像劑存在于血液內(nèi)，90%以上都被腎小球?yàn)V過(guò)。

1.3 顯像藥物注射方法

準(zhǔn)備顯像劑時(shí)選擇＜5 ml注射器，注射針頭為7號(hào)，優(yōu)選肘部直通血管(肘靜脈血管)，采用彈丸式注射99Tcm-DTPA 3～10 mci(111～370 MBq)，注射藥物的多少取決于SPECT設(shè)備的靈敏度。注射的質(zhì)量是決定顯像質(zhì)量的第一步關(guān)鍵因素，若注射到靜脈外(打漏)，則必然會(huì)影響凈注射量的計(jì)算，最后測(cè)得的GFR值比正常規(guī)范方法所得值要低。若出現(xiàn)這種情況，患者必需隔日后重新做腎動(dòng)態(tài)檢查。

1.4 圖像采集及采集條件

(1)圖像采集。腎動(dòng)態(tài)顯像現(xiàn)均采用雙探頭SPECT，放射性顯像劑99Tcm-DTPA放射化學(xué)活度＞95%。受檢者在檢查前30 min飲用500～800 ml的飲用水(10 ml/kg)，檢查前排尿排空膀胱。①先對(duì)裝99Tcm-DTPA的注射器用SPECT計(jì)數(shù)10 s，將注射器置于SPECT雙探頭前位、后位同等距離處進(jìn)行影像采集；②將受檢者雙腎置于SPECT雙探頭中央，一側(cè)肘靜脈采用彈丸式注射99Tcm-DTPA后，即刻進(jìn)行前位、后位影像采集；③動(dòng)態(tài)影像采集完成后，將注射器殘余藥物計(jì)數(shù)10 s，采集條件與滿針相同。

(2)采集條件。采集能峰140 keV，能窗20%；第一時(shí)相1幀/2 s，共采集30幀；第2時(shí)相1幀/15 s，共采集48幀。

2 SPECT數(shù)據(jù)處理及GFR值計(jì)算

2.1 腎動(dòng)態(tài)顯像Gates法測(cè)定GFR值

依據(jù)Gates法提取放射性計(jì)數(shù)，圖像采集完成后，先利用感興趣區(qū)(region of interest，ROI)技術(shù)在后位圖像上均勾畫(huà)左、右腎輪廓及本底區(qū)ROI，然后在應(yīng)用儀器的常規(guī)處理程序中輸入身高、體重對(duì)所得圖像進(jìn)行處理，利用Gates計(jì)算公式計(jì)算出GFR值。

2.1.1 Gates單探頭法測(cè)量計(jì)算GFR值

Gates單探頭法GFR計(jì)算為公式1[15]：式中μ為99Tcm的射線在軟組織中線性衰減系數(shù)，取值為0.153/cm[16]；RX、LX分別為右側(cè)、左側(cè)腎臟深度(cm)(使用Tonnesen[16]公式計(jì)算獲得)；滿、空針計(jì)數(shù)分別為注射前、后注射器計(jì)數(shù)，e為常數(shù)。

2.1.2 Gates雙探頭幾何均數(shù)法測(cè)量(GFRGM)計(jì)算GFR值

借助ROI技術(shù)勾畫(huà)雙腎輪廓和本底R(shí)OI，提取前、后位圖像上雙腎及本底R(shí)OI的時(shí)間-放射性計(jì)數(shù)曲線，得到2～3 min時(shí)段雙腎及本底的放射性計(jì)數(shù)。先由滿、空針的前、后位圖像計(jì)數(shù)差計(jì)算檢查床的透射率，并由此對(duì)后位圖像中各ROI計(jì)數(shù)進(jìn)行床的衰減校正。隨后計(jì)算各腎前、后位ROI的凈計(jì)數(shù)(減去各自本底計(jì)數(shù))，并由各腎前、后位凈計(jì)數(shù)計(jì)算其幾何均值。Gates雙探頭幾何均數(shù)法GFR計(jì)算為公式2：式中下標(biāo)GM為幾何均值，d為腎區(qū)身體厚度(cm)，μ的取值分兩種情況：①同目前公認(rèn)值μ＝0.12/cm，此值近似99Tcm射線在軟組織中的線性衰減系數(shù)實(shí)際值，稱(chēng)為雙探頭GM1法(GFRGM1)[17]；②同Gates單探頭法中μ＝0.153/cm，稱(chēng)為雙探頭GM2法(GFRGM2)。

2.2 雙血漿法測(cè)定GFR值

受檢者在注射99Tcm-DTPA2 h、4 h后分別采集肘靜脈血4 ml，并予肝素抗凝，2000 r/min離心，然后將血漿分離出來(lái)。采用移液管精確取出1 ml血清，用放射免疫γ計(jì)數(shù)儀測(cè)量放射性計(jì)數(shù)并計(jì)算，其中測(cè)量時(shí)間為60 s。雙血漿法測(cè)定GFR值計(jì)算為公式3[18]：式中D為注入體內(nèi)藥物的放射性計(jì)數(shù)；T1為第1次采血時(shí)間(min)，P1為T(mén)1時(shí)的放射性計(jì)數(shù)；T2為第2次采血時(shí)間(min)，P2為T(mén)2時(shí)的放射性計(jì)數(shù)。

3 Gates單雙探頭幾何均數(shù)法與雙血漿法GFR均值比較

相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，單、雙探頭GM1當(dāng)μ=0.12/cm時(shí)與雙血漿法均值無(wú)明顯差異，顯示單探頭和雙探頭GM1法與雙血漿法從GFR均值上有較好的一致性，差異無(wú)顯著性[19]；單探頭和雙探頭GM法之間均有明顯差異，當(dāng)μ=0.153/cm時(shí)，雙探頭GM2法的GFR均值遠(yuǎn)大于雙血漿法，顯示Gates雙探頭幾何均數(shù)法當(dāng)μ=0.153/cm時(shí)，GFR值是不合理的。

腎動(dòng)態(tài)顯像Gates法與雙血漿法檢測(cè)結(jié)果有較好的相關(guān)性，GFR均值無(wú)明顯偏差，表明腎動(dòng)態(tài)檢測(cè)GFR值這兩種方法具有較好的一致性，均可用于不同腎功能損傷腎臟疾病患者GFR值的測(cè)定，有較好的準(zhǔn)確性。

4 測(cè)定GFR值的影響因素

不同患者體型、年齡、血漿蛋白結(jié)合、腎臟ROI的勾畫(huà)、腎臟深度的測(cè)定、放射性計(jì)數(shù)的測(cè)定、注射放射藥物的質(zhì)量、本底校正以及衰減校正等均影響Gates法和雙血漿法測(cè)定的GFR值。

4.1 不同年齡段對(duì)GFR值的影響

隨著年齡的變化，正常人群的GFR值也在發(fā)生變化，因年齡與腎臟深度有很大的相關(guān)性，年齡的增長(zhǎng)，脂肪組織呈向心性分布，肌肉組織減少，正常人群的GFR值隨年齡變化很大，20～60歲，年齡每增長(zhǎng)10歲GFR值會(huì)降低4 ml/min[20]。兒童及老年人因其生理上的特殊性，GFR值的測(cè)定使用經(jīng)體表面積標(biāo)化的GFR(即NGFR)，NGFR=GFR×1.73 m2/SA(SA為體表面積)。

在兒童核素腎動(dòng)態(tài)顯像檢查中，常忽略腎臟中心和皮膚之間的組織衰減。若只考慮軟組織衰減，腎臟深度在兒童核素腎動(dòng)態(tài)顯像檢查中每變化1 cm，GFR結(jié)果就會(huì)變化14%。臨床工作中，用核醫(yī)學(xué)側(cè)位顯像測(cè)定兒童腎臟深度校正檢查結(jié)果。

4.2 血漿蛋白對(duì)GFR值的影響

腎動(dòng)態(tài)顯像檢查中，理想的顯像劑是不與血漿蛋白結(jié)合，而99Tcm-DTPA在血漿中與白蛋白有一定程度結(jié)合，可達(dá)3%～5%，這種結(jié)合效應(yīng)使測(cè)得的腎小球?yàn)V過(guò)率比真實(shí)值降低約10%[21-22]。這一效應(yīng)造成測(cè)定GFR值降低的主要機(jī)制是：①結(jié)合物分子量增大，通過(guò)濾過(guò)膜難度增加，難以通過(guò)；②結(jié)合物帶負(fù)電荷，濾過(guò)膜也帶負(fù)電荷，之間互相排斥，從而腎小球?yàn)V過(guò)的99Tcm-DTPA減少，造成測(cè)定結(jié)果偏差?；颊逩FR值越大，未結(jié)合的顯像劑排出體外的速度越快，剩余的顯像劑與血漿蛋白結(jié)合所占的比例增長(zhǎng)越快，測(cè)得GFR值誤差就越大[23]；對(duì)此最好的解決方法是測(cè)定每批顯像劑的血漿蛋白結(jié)合率，然后對(duì)測(cè)得的GFR值進(jìn)行校正。

但有研究表明，臨床測(cè)定GFR主要是進(jìn)行個(gè)體間或個(gè)體自身的對(duì)比，且99Tcm-DTPA結(jié)合率穩(wěn)定，因此一般對(duì)實(shí)際測(cè)值不進(jìn)行校正，只是在分析實(shí)際測(cè)值的臨床意義時(shí)予以注意。

4.3 腎臟及ROI選擇對(duì)GFR值的影響

進(jìn)行腎動(dòng)態(tài)顯像檢查，均以腎臟攝取放射性顯像劑的量測(cè)定腎功能，因此，腎動(dòng)態(tài)顯像中GFR值的計(jì)算和腎圖曲線等均建立在ROI基礎(chǔ)上，ROI分為腎臟ROI和本底R(shí)OI。

腎臟ROI是對(duì)至少1 min內(nèi)的腎臟圖像進(jìn)行疊加后，手動(dòng)勾畫(huà)所需要的腎臟區(qū)域，疊加出來(lái)的圖像擁有更好的信噪比。腎臟ROI的勾畫(huà)應(yīng)根據(jù)目的不同有選擇進(jìn)行：①若要評(píng)估腎臟的相對(duì)功能，則需包含全部腎單位，要勾畫(huà)出完整的腎臟；②若要研究腎實(shí)質(zhì)，則應(yīng)只勾畫(huà)出腎實(shí)質(zhì)，如果勾畫(huà)了集合系統(tǒng)，最后的結(jié)果必然有一定的誤差；③若要研究尿路系統(tǒng)，則應(yīng)增加勾畫(huà)集合系統(tǒng)[24]。

本底R(shí)OI是指腎臟前后軟組織攝取的放射性計(jì)數(shù)。在腎動(dòng)態(tài)顯像中，放射性計(jì)數(shù)并不全是腎臟攝取，腎臟前后軟組織也攝取了一定的放射性計(jì)數(shù)，腎臟的放射性計(jì)數(shù)凈攝取量應(yīng)去除這部分放射性計(jì)數(shù)。在手動(dòng)勾畫(huà)圖像過(guò)程中時(shí)，前后是重疊的，沒(méi)辦法直接減除這一部分的放射性計(jì)數(shù)。臨床工作中發(fā)現(xiàn)，腎旁本底R(shí)OI與腎臟前后軟組織的放射性計(jì)數(shù)非常相近，可以通過(guò)測(cè)定腎旁本底R(shí)OI的放射性計(jì)數(shù)來(lái)替代腎臟前后軟組織的放射性計(jì)數(shù)[25]。ROI的形狀有2種：圓形，包繞全腎；半月形，避開(kāi)肝脾及髂動(dòng)脈后選擇腎臟外下緣。研究表明半月形ROI比圓形ROI得到的GFR值更準(zhǔn)確[26]。

腎臟ROI和本底R(shí)OI的設(shè)置及大小對(duì)GFR有很大影響。本底R(shí)OI設(shè)置于腎臟正下方0～16個(gè)像素距離范圍內(nèi)、20～160個(gè)像素大小可減少本底距離和大小對(duì)GFR的影響。

4.4 腎臟深度對(duì)GFR值的影響

探頭和腎臟間的軟組織會(huì)造成腎臟放射性計(jì)數(shù)的衰減，需根據(jù)腎臟的深度進(jìn)行校正。腎臟深度指從皮膚到腎臟中心的距離。在成人核素腎動(dòng)態(tài)顯像檢查中腎臟深度變化1 cm，所得GFR值將出現(xiàn)16%的差異[22]。腎臟深度的測(cè)定常用3種方法：①利用核醫(yī)學(xué)側(cè)位顯像進(jìn)行測(cè)量；②Tonnesen法，利用體重與身高之比來(lái)估算；③利用B超測(cè)定。

Gates認(rèn)為測(cè)定GFR的最佳條件組合為：①畫(huà)半月形本底R(shí)OI；②對(duì)GFR進(jìn)行深度校正；③注射顯像劑后2～3 min時(shí)測(cè)定腎臟的放射性攝取，此時(shí)的數(shù)據(jù)最能代表腎臟功能。Gates法中腎臟深度根據(jù)患者的體重和身高(Tonnesen法[16])估算，左腎和右腎深度計(jì)算分別為公式4和公式5[14]：

式中體重單位為kg，身高單位為cm。

上述公式顯示，身高的改變與GFR值呈負(fù)相關(guān)變化，體重的改變與GFR值呈正相關(guān)變化。通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行身高、體重值增減處理后，發(fā)現(xiàn)身高、體重值不同，腎臟深度估算值就不同，左、右腎的分腎GFR值占總比率不變，但總GFR值有所改變，且身高或體重改變5個(gè)單位以上，GFR值就出現(xiàn)顯著性差異。

Taylor等[27]研究認(rèn)為，Tonnesen法是在患者坐位時(shí)，B超探頭以傾斜的角度用測(cè)定值推導(dǎo)出來(lái)的，容易低估腎臟深度，應(yīng)該在仰臥位時(shí)測(cè)定腎臟深度，同時(shí)考慮年齡因素，左腎和右腎深度計(jì)算分別為公式6和公式7：

式中體重單位kg，身高單位cm。

患者的體位對(duì)測(cè)定腎臟深度有一定影響，當(dāng)患者仰臥位時(shí)兩腎深度之間的差距縮小，這種差距的減小有利于減小GFR測(cè)定值的誤差。當(dāng)患者由仰臥位轉(zhuǎn)為坐位時(shí)，腎臟會(huì)向前向下移位，兩腎深度之間的差距會(huì)增大。由此可見(jiàn)，Tonnesen法提供的腎臟深度沒(méi)有仰臥位準(zhǔn)確。

4.5 顯像劑注射質(zhì)量和劑量對(duì)GFR值的影響

注射顯像劑的質(zhì)量好壞，能本質(zhì)上影響GFR值，只有高質(zhì)量的“彈丸式”注射才能保證測(cè)得準(zhǔn)確的GFR值。高質(zhì)量的顯像劑要求體積為0.5～1.0 ml；高質(zhì)量的注射要求注射部位無(wú)顯像劑滲漏情況發(fā)生，顯像劑滲漏必然影響凈注射量的計(jì)算，測(cè)得GFR值比正常規(guī)范方法所得值要低。如出現(xiàn)這種情況，患者必需隔日后重新做腎動(dòng)態(tài)檢查，且注射器在檢查前后放射性計(jì)數(shù)測(cè)定相同的條件下進(jìn)行，尤其是注射前后的注射器不能混淆，否則因活度不同致計(jì)數(shù)率不同而影響結(jié)果。注射的顯像劑劑量大小對(duì)GFR值的影響較小，正常劑量為111～370 MBq，當(dāng)注入劑量過(guò)小時(shí)GFR值略偏低；當(dāng)注入劑量過(guò)高時(shí)，GFR測(cè)定值略偏高。

4.6 儀器、操作技術(shù)和患者的準(zhǔn)備情況對(duì)GFR值的影響

患者在檢查前做好充分準(zhǔn)備，保持血漿流量在正常的生理狀態(tài)，檢查過(guò)程中保持平靜，堅(jiān)決避免急促呼吸以免引起體位改變。技術(shù)人員應(yīng)具備優(yōu)良的靜脈穿刺技術(shù)以確保顯像劑順利注射進(jìn)患者體內(nèi)。99Tcm-DTPA體積在0.5～1.0 ml(正常劑量為74～185 MBq)。晶體的厚度、準(zhǔn)直器的類(lèi)型等都能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，不同型號(hào)的設(shè)備光電倍增管數(shù)量和晶體數(shù)量及均勻性校正線路等不同，都能對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生不同影響。

上述因素較為常見(jiàn)，且對(duì)GFR的測(cè)定結(jié)果影響較大，在其他諸如患者腎臟疾病的嚴(yán)重程度和腎臟形態(tài)的變化因素中，99Tcm在軟組織中的衰減系數(shù)可能會(huì)由于γ光子的散射而減小，因此實(shí)際值約為0.10～0.14／cm，99Tcm在軟組織中的衰減系數(shù)的變化會(huì)影響99Tcm-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像測(cè)定GFR的結(jié)果[27]。

5 展望

腎動(dòng)態(tài)顯像Gates法與雙血漿法均可應(yīng)用于不同腎功能損傷患者分腎GFR的測(cè)定，有研究顯示，雙血漿法更適用于腎儲(chǔ)備功能的測(cè)定[28]。將兩種方法檢測(cè)結(jié)果的平均值作為最后的腎功能評(píng)估結(jié)果可以更準(zhǔn)確地反映患者實(shí)際的分腎功能。

GFR是評(píng)價(jià)腎小球?yàn)V過(guò)功能的重要指標(biāo)，同時(shí)有助于判斷腎臟分期和評(píng)估腎功能狀態(tài)，在臨床診治方面均有重要意義[29-30]。目前，主要問(wèn)題在于確定GFR臨界值，由于存在諸多的影響因素，導(dǎo)致測(cè)定GFR值沒(méi)有確定性。希望在以后的科研工作中，能根據(jù)上述影響因素及特點(diǎn)對(duì)大量病例進(jìn)行分組，逐組統(tǒng)計(jì)分析，從而得出較為準(zhǔn)確的GFR值，更好地指導(dǎo)臨床工作。