Методика оценки раздельной функции почек при компьютерной томографии: ретроспективное исследование

ВВЕДЕНИЕ: Точное определение процентного вклада почек в их общую функцию — важный показатель при выборе клинической тактики при трансплантации почки и хирургических вмешательств. Возможность использования для этого нефросцинтиграфии или сложных альтернативных лучевых методов имеется не всегда.

ЦЕЛЬ: Разработка и валидация методов оценки раздельной функции почек при стандартном КТ-исследовании с контрастированием, основанных на специализированных программах автоматической сегментации или на данных ручных измерений.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ: В исследование включены результаты КТ забрюшинного пространства с контрастированием 243 пациентов. У 100 из них имелись данные нефросцинтиграфии. Для автоматической сегментации паренхимы почек в нефрографическую фазу использовалось ПО Vitrea Advanced Visualization. Получали данные об объеме (V) и средней плотности (HU). Значения плотности паренхимы почки в нативную фазу проводили ручным методом. Раздельный вклад почек определяли на основании процентного соотношения «массы» контрастного препарата в паренхиме каждой почки, рассчитываемой как произведение объема паренхимы на средние значения ее плотности. Полученные результаты были сопоставлены с данными нефросцинтиграфии.

Для разработки методики расчета объема паренхимы почки ручным методом, проводили измерение трех линейных размеров почек (ширина, толщина и длина) и трех значений толщины паренхимы. Средние значения плотности паренхимы почки получали на основании трех измерений круглым ROI на различном уровне.

Статистика: Результаты, полученные в ходе исследования, были обработаны с применением методов статистической оценки (корреляционный и ковариационный анализ).

РЕЗУЛЬТАТЫ: С использованием данных о значениях объема паренхимы почки, полученные при автоматической сегментации, с помощью регрессионного анализа была получена формула расета объема паренхимы на основе учета шести линейных размеров почек с дополнительными коэффициентами: V=1/1000(0,92xyT–0,07y³+0,07yz²+0,19z²T), продемонстрировавшая высокую положительную корреляцию и точность метода (коэффициент корреляции — 0,99 (p<0,001), коэффициент ковариации — 0,94 (p<0,001)). При сравнении двух способов определения средних значений плотности паренхимы почек (круглыми ROI и с помощью ручного обведения на корональном срезе) выбран метод измерения круглыми ROI, показавший несколько большую корреляцию с данными, полученными при автоматической сегментации (коэффициент корреляции — 0,988 (p<0,001); коэффициент ковариации — 0,76 (p<0,001)).

ОБСУЖДЕНИЕ: Проведенные исследования подтвердили высокую эффективность двух предложенных методик оценки раздельной функции почек на основе стандартного КТ с контрастированием.

Автоматизированный метод продемонстрировал очень высокую корреляцию с результатами динамической нефросцинтиграфии. Это открывает перспективу для замены радионуклидного исследования в ряде клинических ситуаций, что снизит лучевую нагрузку и упростит обследование пациентов.

Альтернативный ручной метод, основанный на линейных измерениях почки и плотности ее паренхимы, также показал высокую точность. Метод является клинически ценным решением для медицинских учреждений, не имеющих дорогостоящего специализированного ПО для 3D-сегментации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанные автоматизированный метод сегментации паренхимы почек и альтернативный метод, основанный на ручном измерении, позволяют без дополнительной лучевой и финансовой нагрузки на пациента получить данные о раздельной функции почек в процессе обычного КТ-исследования с контрастированием.

1. Levey A.S., Stevens L.A., Schmid C.H., Zhang Y.L., Castro A.F. 3rd et al.; CKD-EPI (Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration). A new equation to estimate glomerular filtration rate // Ann. Intern. Med. 2009. May 5. Vol. 150, No. 9. Р. 604–612. doi: 10.7326/0003-4819-150-9-200905050-00006.

2. Lamb E.J., Tomson C.R., Roderick P.J. Clinical Sciences Reviews Committee of the Association for Clinical Biochemistry. Estimating kidney function in adults using formulae // Ann. Clin. Biochem. 2005. Sep. Vol. 42 (Pt 5). Р. 321–345. doi: 10.1258/0004563054889936.

3. Каюков И.Г., Галкина О.В., Тимшина Е.И., Зубина И.М., Михеева А.Ю., Бердичевский Г.М. Креатинин в современной оценке функционального состояния почек (обзор литературы и собственные данные) // Нефрология. 2020. Т. 24, № 4. С. 21–36. https://doi.org/10.36485/1561-6274-2020-24-4-21-36.

4. Shlipak M.G., Matsushita K., Ärnlöv J., Inker L.A., Katz R., Polkinghorne K.R., Rothenbacher D., Sarnak M.J., Astor B.C., Coresh J., Levey A.S., Gansevoort R.T. CKD Prognosis Consortium. Cystatin C versus creatinine in determining risk based on kidney function // N. Engl. J. Med. 2013. Sep 5. Vol. 369, No. 10. P. 932– 943. doi: 10.1056/NEJMoa1214234.

5. Wesolowski M.J., Conrad G.R., Šámal M., Watson G., Wanasundara S.N., Babyn P., Wesolowski C.A. A simple method for determining split renal function from dynamic (99m)Tc-MAG3 scintigraphic data // Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 2016. Mar. Vol. 43, No. 3. Р. 550–558. doi: 10.1007/s00259-015-3216-1.

6. Weyer K., Nielsen R., Petersen S.V., Christensen E.I., Rehling M., Birn H. Renal uptake of 99mTc-dimercaptosuccinic acid is dependent on normal proximal tubule receptor-mediated endocytosis // J. Nucl. Med. 2013. Jan. Vol. 54, No. 1. Р. 159–165. doi: 10.2967/jnumed.112.110528.

7. Tartaglione G., D’Addessi A., De Waure C., Pagan M., Raccioppi M., Sacco E., Cadeddu C., Vittori M., Bassi PF., Ferretti A., Al-Nahhas A., Rubello D. (99m)TcMAG3 diuretic renography in diagnosis of obstructive nephropathy in adults: a comparison between F-15 and a new procedure F+10(sp) in seated position // Clin. Nucl. Med. 2013. Vol. 38, No. 6. Р. 432–436.

8. Dawson P., Peters M. Dynamic Contrast Bolus Computed Tomography for the Assessment of Renal Function // Investigative Radiol. 1993. Vol. 28, No. 11. Р. 1039–1042. https://doi.org/10.1097/00004424-199311000-00014.

9. Tsushima Y., Blomley M.J., Okabe K. et al. Determination of glomerular filtration rate per unit renal volume using computerized tomography: correlation with conventional measures of total and divided renal function // J. Urol. 2001. Vol. 165. Р. 382–385. https://doi.org/10.1097/00005392-200102000-00007.

10. Summerlin A.L., Lockhart M.E., Strang A.M., Kolettis P.N., Fineberg N.S., Smith J.K. Determination of split renal function by 3D reconstruction of CT angiograms: a comparison with gamma camera renography // AJR Am. J. Roentgenol. 2008. Nov. Vol. 191, No. 5. Р. 1552–1558.

11. Diez A., Powelson J., Sundaram C.P., Taber T.E., Mujtaba M.A., Yaqub M.S., Mishler D.P., Goggins W.C., Sharfuddin A.A. Correlation between CT-based measured renal volumes and nuclear-renography-based split renal function in living kidney donors. Clinical diagnostic utility and practice patterns // Clin. Transplant. 2014. Jun. Vol. 28, No. 6. Р. 675–682.

12. Wahba R., Franke M., Hellmich M., Kleinert R., Cingöz T., Schmidt M.C., Stippel D.L., Bangard C. Computed Tomography Volumetry in Preoperative Living Kidney Donor Assessment for Prediction of Split Renal Function // Transplantation. 2016. Jun. Vol. 100, No. 6. Р. 1270–1277.

13. Houbois C., Haneder S., Merkt M., Morelli J.N., Schmidt M., Hellmich M., Mueller R.U., Wahba R., Maintz D., Puesken M. Can computed tomography volumetry of the renal cortex replace MAG3-scintigraphy in all patients for determining split renal function? // Eur. J. Radiol. 2018. Vol. 103. Р. 105–111.

14. Soga S., Britz-Cunningham S., Kumamaru K.K., Malek S.K., Tullius S.G., Rybicki F.J. Comprehensive comparative study of computed tomography-based estimates of split renal function for potential renal donors: modified ellipsoid method and other CT-based methods // J. Comput. Assist Tomogr. 2012. Vol. 36, No. 3. Р. 323–329.

15. Shi W., Liang X., Wu N., Zhang H., Yuan X., Tan Y. Assessment of Split Renal Function Using a Combination of Contrast-Enhanced CT and Serum Creatinine Values for Glomerular Filtration Rate Estimation // AJR Am. J. Roentgenol. 2020. Vol. 215, No. 1. Р. 142–147.

16. Аляев Ю.Г., Дзеранов Н.К., Хохлачев С.Б., Борисов В.В., Фиев Д.Н., Демидко Ю.Л., Проскура А.В., Юрова М.В. Новый метод оценки раздельной функции почек на основании данных мультиспиральной компьютерной томографии с контрастированием // Urology. 2018. № 2. С. 26–33. https://doi.org/10.18565/urology.2018.2.26-33.

17. Knox M.K., Rivers-Bowerman M.D., Bardgett H.P., Cowan N.C. Multidetector computed tomography with triple-bolus contrast medium administration protocol for preoperative anatomical and functional assessment of potential living renal donors // Eur. Radiol. 2010. Vol. 20, No. 11. Р. 2590–2599.

18. Lal H., Singh A., Prasad R., Yadav P., Akhtar J., Barai S., Mishra P., Bhadauria D., Kaul A., Prasad N., Verma P. Determination of split renal function in voluntary renal donors by multidetector computed tomography and nuclear renography: How well do they correlate? // SA J. Radiol. 2021. Vol. 25, No. 1. Р. 2009.

19. Fowler J.C., Beadsmoore C., Gaskarth M.T., Cheow H.K., Bernal R., Hegarty P., Bullock K.N., Taylor H., Dixon A.K., Peters A.M. A simple processing method allowing comparison of renal enhancing volumes derived from standard portal venous phase contrast-enhanced multidetector CT images to derive a CT estimate of differential renal function with equivalent results to nuclear medicine quantification // Br. J. Radiol. 2006. Vol. 79, No. 948. Р. 935–942. https://doi.org/10.1259/bjr/53140218.

20. Kang K.Y., Lee Y.J., Park S.C., Yang C.W., Kim Y.S., Moon I.S., Koh Y.B., Bang B.K., Choi B.S. A comparative study of methods of estimating kidney length in kidney transplantation donors // Nephrol. Dial. Transplant. 2007. Vol. 22, No. 8. Р. 2322–2327.

21. Rathore R.S., Mehta N., Pillai B.S., Sam M.P., Upendran B., Krishnamoorthy H. Variations in renal morphometry: A hospital-based Indian study // Indian J. Urol. 2016. Vol. 32, No. 1. Р. 61–64.

22. Breau R.H., Clark E., Bruner B., Cervini P., Atwell T., Knoll G., Leibovich B.C. A simple method to estimate renal volume from computed tomography // Can. Urol. Assoc. J. 2013. Vol. 7, No. 5–6. Р. 189–192.

23. Morrisroe S.N., Su R.R., Bae K.T., Eisner B.H., Hong C., Lahey S., Catalano O.A., Sahani D.V., Jackman S.V. Differential renal function estimation using computerized tomography based renal parenchymal volume measurement // J. Urol. 2010. Vol. 183, No. 6. Р. 2289–2293.

24. Rathi N., Attawettayanon W., Yasuda Y., Lewis K., Roversi G., Shah S., Wood A., Munoz-Lopez C., Palacios D.A., Li J., Abdallah N., Schober J.P., Strother M., Kutikov A., Uzzo R., Weight C.J., Eltemamy M., Krishnamurthi V., Abouassaly R., Campbell S.C. Point of care parenchymal volume analyses to estimate split renal function and predict functional outcomes after radical nephrectomy // Sci. Rep. 2023. Vol. 13, No. 1. Р. 6225.

25. Feder M.T., Blitstein J., Mason B., Hoenig D.M. Predicting differential renal function using computerized tomography measurements of renal parenchymal area // J. Urol. 2008. Vol. 180, No. 5. Р. 2110–2115.

26. Barbas A.S., Li Y., Zair M., Van J.A., Famure O., Dib M.J., Laurence J.M., Kim S.J., Ghanekar A. CT volumetry is superior to nuclear renography for prediction of residual kidney function in living donors // Clin. Transplant. 2016. Vol. 30, No. 9. Р. 1028–1035.

27. Kato F., Kamishima T., Morita K., Muto N.S., Okamoto S., Omatsu T., Oyama N., Terae S., Kanegae K., Nonomura K., Shirato H. Rapid estimation of split renal function in kidney donors using software developed for computed tomographic renal volumetry // Eur. J. Radiol. 2011. Vol. 79, No. 1. Р. 15–20.