ISSN 1728-2985
ISSN 2414-9020 Online

Comparison of functional magnetic resonance urography and dynamic renal scintigraphy in the functional assessment of ureteropelvic junction obstruction in children

V.V. Sizonov, M.I. Kogan, A.KH-A. Shidaev, V.A. Redkin, V.M. Orlov, K.P. Piskunov

1) Rostov Medical State University, Rostov-on-Don, Russia; 2) Regional Children’s Clinical Hospital, Rostov-on-Don, Russia; 3) Clinical and Diagnostic Center «Zdorovie», Rostov-on-Don, Russia
Purpose. In order to determine the role and significance of functional magnetic resonance urography (fMRU) in the diagnosis of ureteropelvic junction obstruction (UPJO), a comparative analysis of the results of fMRU and dynamic renal scintigraphy (DRS) was carried out. Materials and methods. From January 2017 to December 2019, fMRU and diuretic DRS were performed in 36 patients (mean age 89±63 months). Boys - 26 (72.2%), girls – 10 (27.8%). Left-sided hydronephrosis was detected in 23 (63.9%) children, right-sided in 12 (33.3%) patients, and bilateral lesions in 1 (2.8%) patient (2 renal units (RU)). Antenatal hydronephrosis was detected in 9 (25%) patients, and postnatally in 27 (75%) patients. According to ultrasound data, grade II hydronephrosis occurred in 11 (29.8%) RU, grade III - in 21 RU (56.7%), and grade IV – in 5 RU (13.5%) according to the SFU classification. A diuretic test was performed in 26 patients. Results. Median and quartiles of differential renal function (DRF) according to fMRU data on the affected side were 37% [29; 43], and according to DRS - 46% [40;49]. When performing fMRU, a positive diuretic test was detected in 20 patients, 5 patients – negative and 1 patient – doubtful, and according to the DRS data, 12 patients had a positive test, 10 patients – negative and 4 patients – doubtful. Differences in DRF between fMRU and DRS varied between 0.7-33%. The average value of differences in DRF on the affected side was 11.3±8.5%. When comparing the results of DRF on the affected side, a moderate correlation was found on the Cheddock scale (r=0.59, p<0.05) between fMRU and DRS data. In comparison of the DRF using the Wilcoxon test, statistically significant differences were revealed (p<0,05). Summary. Our experience demonstrates the high potential of fMRU in terms of replacing the classical methods of diagnosis of UPJO in children, taking into account the high correlation coefficients between the results of fMRU and DRS. Standardization of the fMRU protocol will increase the diagnostic relevance of information and in the future will make fMRU the only necessary study to determine management tactics for patients with UPJO.

Keywords

Keyword: hydronephrosis
ureteropelvic junction obstruction
children
functional magnetic resonance urography
dynamic renal scintigraphy

Введение. Гидронефроз на фоне обструкции пиелоуретерального сегмента (ОПУС) – одна из наиболее распространенных аномалий верхних мочевыводящих путей (ВМП) у детей [1]. Ведущую роль в скрининге гидронефроза, как и в последующем динамическом наблюдении, занимает ультразвуковое исследование (УЗИ), широкое применение которого обеспечило максимально раннее, прежде всего антенатальное, его выявление [2]. Большое значение в определении тактики ведения пациента помимо клинических проявлений имеет степень расширения лоханки и оценка функционального состояния почки.

С этой целью в диагностике гидронефроза используют изотопные исследования.

До недавнего времени основным методом визуализации гидронефроза считалась экскреторная урография (ЭУ). Недостатком ЭУ является диуретический эффект контрастного вещества, усиливающего степень дилатации чашечно-лоханочной системы (ЧЛС) на рентгенограммах и большая лучевая нагрузка на ребенка, особенно негативная для новорожденных и детей грудного периода.

В силу ряда ограничений и неоднозначности в трактовке результатов ЭУ практически утратила в настоящее время свое значение в качестве основного метода диагностики гидронефроза у детей, но, к сожалению, она все же выполняется во многих лечебных учреждениях нашей страны.

В силу тех же обстоятельств и спиральная компьютерная томография (СКТ), которая дает всеобъемлющую анатомическую оценку состояния ВМП, позволяет исключать уролитиаз, оценивать уровень обструкции ВМП, ограниченно применяется в отношении детей раннего возраста.

В настоящий момент, по мнению большинства экспертов, УЗИ совместно с динамической нефросцинтиграфией (ДНСГ) считаются «золотым» стандартом в диагностике гидронефроза и имеют решающее значение в определении необходимости хирургической коррекции данного заболевания [1,3]. Однако, к сожалению, во многих регионах Российской Федерации изотопные исследования, особенно детей раннего возраста, не выполняются вообще.

Вышеизложенные ограничения различных методик выявления гидронефроза определили актуальность изучения роли функциональной магниторезонансной урографии (фМРУ) в диагностическом алгоритме гидронефроза как метода, позволяющего проводить морфологическую и функциональную оценку состояния почек и ВМП в одном исследовании [2].

По данным литературы, фМРУ является активно развивающейся и неуклонно набирающей популярность методикой в урологической диагностике. Ряд исследователей продемонстрировали ее высокую эффективность в выявлении уровня обструкции пересекающего пиелоуретеральный сегмент сосуда, удвоения ЧЛС [1, 4, 10, 12]. Отсутствие ионизирующего излучения, высокая анатомическая детализация почек и ВМП с возможностью одновременной функциональной оценки почечной паренхимы, ранее определяемой только радиоизотопным исследованием, служат основным преимуществом фМРУ перед другими методами исследования при гидронефрозе.

Целью нашего исследования стало проведение сравнительного анализа результатов фМРУ и ДНСГ у детей с гидронефрозом на фоне ОПУС с целью определения роли и значения фМРУ в диагностике ОПУС у детей.

Материалы и методы. С января 2017 по декабрь 2019 г. фМРУ и диуретическая динамическая нефросцинтиграфия выполнены 36 пациентам, их средний возраст составил 89±63 мес. Мальчиков было 26 (72,2%), девочек – 10 (27,8%). Левосторонний гидронефроз выявлен у 23 (63,9%) детей, правосторонний – у 12 (33,3%) , двустороннее поражение – у 1 (2,8%) пациента (2 почечные единицы [ПЕ]). Антенатально гидронефроз выявлен у 9 (25%) пациентов, постнатально – у 27 (75%). По данным ультразвукового исследования, гидронефроз II степени имел место в 11 (29,8%) ПЕ, III – в 21 (56,7%), IV степени – в 5 (13,5%) ПЕ по классификации SFU. Диуретическая проба проведена 26 пациентам.

Статическую и динамическую МРУ с диуретической пробой осуществляли на аппарате Toshiba Vantage Titan (1,5 ТЛ). Пациентам младше 5 лет процедуру проводили в состоянии медикаментозного сна. Протокол исследования включил Т1-WI GRE-локализатор (локализатор T1-взвешенной градиентной последовательности), Т2-WI 2D single shot FSE (двухмерная T2-взвешенная последовательность с ускоренным спин-эхо [одиночный снимок]) в аксиальной и коронарной проекциях, Т2-WI 2D FS (двухмерная T2-взвешенная последовательность с подавлением сигнала от жировой ткани) в аксиальной и сагиттальной проекциях, T1-WI 2D SE (двухмерная T1-взвешенная спин-эхо-последовательность) в аксиальной проекции. Для статической урографии применяли изотропную 3D-FSE (трехмерное ускоренное спин-эхо) с толщиной среза 1 мм в косо-коронарной проекции. Динамическую нефрографию выполняли 2D-односрезовой Fast FE (двумерное односрезовое сверхбыстрое градиентное эхо) толщиной 20 мм в косо-коронарной проекции. Одно сканирование занимало 2 с., интервал – 4 с. После 20 сканирований выполняли постконтрастную урографию при помощи 3D-GRE (трехмерная градиентная последовательность). Затем проводили внутривенное болюсное (скорость – 0,2 мл/с) введение препарата гадобутрол в дозировке 0,1 мл/кг с последующим введением 20 мл физиологического раствора. Через 10 мин вводили фуросемид в дозировке 0,5 мг/кг для детей старше 1 года и 0,1 мг/кг для детей младше 1 года. Через 10 мин по окончании исследования выполняли повторную постконтрастную урографию. Общее время процедуры составило 45–50 мин.

Результаты исследования использовали для построения графиков накопления и выведения контрастирующего препарата при помощи программного обеспечения рабочей станции томографа. В дальнейшем вычисление раздельной почечной функции в области интереса выполняли на отдельном персональном компьютере с помощью OpenOffice Calc. Для данной цели применяли усреднение методом наименьших квадратов области линейного нарастания сигнала паренхимы почек и последующего умножения на площадь области интереса. Полученные данные для одной почки в дальнейшем нормировали к сумме значений обеих почек для получения раздельной почечной функции в процентах.

фМРУ дает возможность определять объемную и дифференциальную почечную функцию (ДПФ) методом Patlak-Rutlenda. Объемная дифференциальная почечная функция изучена в сравнении с нормативными значениями. Оператор определял максимальное накопление контрастного препарата в момент начала его перехода в просвет ЧЛС. Patlak-дифференциальную почечную функцию рассчитывали на основании показателей скорости клубочковой фильтрации, что имеет преимущество перед другими методами при двусторонней обструкции и наличии выраженного нефросклероза.

Второй функциональной характеристикой МРТ является время почечного перехода (RTT – Renal Transit Time) которое соответствует интервалу времени от момента начала перемещения контраста из почечной паренхимы в проксимальный отдел мочеточника. Если RTT меньше 245 с , обструкции в области ПУС нет, если RTT в интервале 245–490 с – проба сомнительная, пациент нуждается в динамическом наблюдении с целью мониторинга ДПФ. При удлинении RTT более 490 с – обструкция в области ПУС считается доказанной.

Статистический анализ и обработку полученных данных проводили с использованием программного обеспечения «STATISTICA. 10» (версия 10, StatSoft, Inc, Tulsa, USA).

92-1.jpg (38 KB)В качестве описательной статистики для исчисляемых параметров использовали медианы, квартильный размах [Q1; Q3], средние значения, среднее отклонение. При проверке на нормальность использовали критерии Шапиро–Уилка, Колмагорова–Смирнова. С целью сравнения исчисляемых переменных применяли критерий Вилкоксона. Для изучения связи между полученными данными использовали параметрический критерий Пирсона (χ2), а также непараметрический метод оценки корреляционный связи Спирмена (r).

Результаты. Медиана и квартили ДПФ, по данным фМРУ, на пораженной стороне составили 37% [29;43], по данным ДНСГ, – 46% [40;49] (рис. 1). По данным ДНСГ, у 12 пациентов проба была положительной, у 10 – отрицательной и у 4 пациентов – сомнительной.

Получены следующие различия ДПФ между фМРУ и ДНСГ: различия менее чем на 5% выявлены у 10 (27,78%) пациентов, от 5 до 10% – 11 (30.56%), от 10 до 20% – у 8 (22.22%) , более чем на 20% – у 7 (19,44%) пациентов.

В целом различия в ДПФ между фМРУ и ДНСГ варьировались в пределах 0,7–33%. Среднее значение в различиях ДПФ на стороне поражения составило 11,3±8,5%. При сравнении результатов ДПФ на пораженной стороне выявлена умеренная корреляционная связь между данными фМРУ и ДНСГ по шкале Чеддока (r=0,59; p<0,05). Сравнение данных ДПФ по критерию Вилкоксона выявило статистически значимые различия между двумя исследованиями (р<0,05).

Исследования в точечной диаграмме (рис. 2) расположены в хронологическом порядке относительно даты выполнения фМРУ для уточнения возможного влияния опыта исследователя на соответствие результатов выполнения фМРУ данным ДНСГ. Установлено, что в процессе накопления опыта выполнения фМРУ абсолютные значения различий в значениях ДПФ не уменьшаются, более того, после 25-го исследования отмечена тенденция к увеличению значений разницы ДПФ по результатам фМРУ и ДНСГ. Таким образом, опыт исследователя не приводит к повышению вероятности совпадения данных, полученных при проведении фМРУ и ДНСГ.

92-2.jpg (78 KB)

При выполнении фМРУ положительная диуретическая проба выявлена у 20 пациентов, у 5 – отрицательная и у 1 пациента – сомнительная. На точечной диаграмме (рис. 3) отображены результаты диуретической пробы, в которых отмечено расхождение и совпадение данных фМРУ и ДНСГ.

93-1.jpg (51 KB)Результаты на диаграмме 3 расположены в хронологическом порядке относительно даты выполнения диуретической пробы с целью оценки возможного влияния опыта исследователя на соответствие результатов диуретической пробы между двумя исследованиями. Как видно, результаты диуретической пробы по данным фМРУ и ДНСГ совпали у 15 пациентов. Анализ демонстрирует, что накопление опыта выполнения фМРУ не приводит к уменьшению частоты результатов, отличавшихся от данных, полученных при проведении ДНСГ, более того отмечается увеличение количества отличающихся результатов после 18-го исследования. При сравнении вероятности совпадения результатов у первых 13 пациентов, которым выполняли диуретические пробы при фМРУ и ДНСГ, и у следующих 13 больных с помощью критерия Хи-квадрат статистически значимых различий не выявлено (p>0.05).

Обсуждение. Изучение роли фМРУ в диагностике гидронефроза как метода, обеспечивающего высокое качество анатомической детализации почек и ВМП, оценку дифференциальной почечной функции (ДПФ), возможность проведения диуретической пробы, предопределяет растущую востребованность данного исследования в алгоритме диагностики обструктивной патологии ВМП у детей. Ограничения широкого использования фМРУ в качестве основного метода диагностики гидронефроза включают отсутствие опытных специалистов, владеющих соответствующими технологиями, высокую стоимость исследования, ограниченную доступность и необходимость седации [2, 11].

Поиск литературы демонстрирует крайне узкий перечень исследований по изучению корреляционных связей данных фМРУ с результатами других диагностических исследований при гидронефрозе у детей. М. Reither et al. [5] в своем исследовании оценили соответствие ДПФ, полученных при фМРУ, с результатами диуретической радиоизотопной ренографии и сообщили о высокой степени корреляции между данными двух исследований (r=0.95). Boss et al. [9] показали аналогичную степень корреляции (r=0.95) результатов фМРУ и динамической нефросцинтиграфии.

M. R. Perez-Brayfield et al. [6] пришли к выводу, согласно которому, МР-урография дает отличную детализацию анатомических структур мочевыводящих путей и ДПФ почек в одном исследовании без ионизирующего излучения, отметив высокую корреляцию (r2=0.93) ДПФ по данным фМРУ и почечной сцинтиграфии.

Rohrschneider et al. [7] на основании МРТ 62 пациентов с гидронефрозом отметили высокое качество визуализации в 96% случаев, а также значительную корреляцию (r=0.92) данных фМРУ и изотопного исследования.

McDaniel et al. [8] отметили высокую ценность фМРУ в выявлении ОПУС и особенно возможности выявления внешних причин обструкции ПУС, в частности пересекающего пиелоуретеральный сегмент сосуда, что, по мнению авторов, является одним из существенных преимуществ фМРУ по сравнению с другими методами исследований.

А. Leppert et al. [10] в своем исследовании сравнили предоперационные данные (УЗИ, ЭУ, МЦУГ, изотопная ренография и фМРУ) с интраоперационными данными и обнаружили, что фМРУ дает наиболее точную оценку локализации уровня обструкции мочевыводящих путей и морфологии почечной паренхимы. Авторы утверждают, что фМРУ демонстрирует более высокую точность среди всех методов визуализации. По мнению авторов, данное исследование позволит заменить ЭУ в диагностике гидронефроза.

Несмотря на огромные потенциальные возможности фМРУ, пока существуют ограничения широкого применения метода в клинической практике. К сожалению, отсутствие стандартизированных протоколов служит основой, ограничивающей точность и воспроизводимость результатов фМРУ [11, 13].

Однако внедрение фМРУ в диагностический алгоритм гидронефроза в ближайшем будущем даст хирургу, по нашему мнению, возможность на основании одного исследования определиться с показаниями к оперативному вмешательству при гидронефрозе на фоне ОПУС.

Выводы. Наш опыт демонстрирует высокие потенциальные возможности фМРУ в части замещения классических методов диагностики ОПУС у детей, принимая во внимание высокие коэффициенты корреляции между результатами фМРУ и ДНСГ. Стандартизация протокола выполнения фМРУ позволит повысить значимость диагностической информации и в перспективе, возможно, превратит фМРУ в единственно необходимое исследование для определения тактики ведения больных ОПУС.

About the Authors

Corresponding author: M.I. Kogan – M.D., Dr.Sc.(M), Full Professor; Head, Dept. of Urology and Human Reproductive Health (with the Pediatric Urology and Andrology course), Rostov State Medical University, Rostov-on-Don, Russia; e-mail: dept_kogan@mail.ru

Similar Articles