急性肾损伤（acute kidney injury,AKI）定义为血清肌酐（serum creati-nine,SCr）水平的快速上升和/或尿量减少。住院患者的 AKI 发病率约10%～15%,重症医学科（intensive care unit,ICU）患者的AKI发病率可高达50%。AKI是一种异质性疾病,常作为其他疾病（如心力衰竭、肝功能衰竭、脓毒症等）的并发症出现,AKI可进一步引起电解质酸碱平衡紊乱、容量过负荷、代谢功能障碍以及损害中性粒细胞功能而降低患者抗感染能力,从而导致患者的死亡率增加。因此,AKI早期、快速的诊断和治疗是引起AKI或与AKI相关的各种综合征管理的重要组成部分。目前的国际指南主要以SCr和尿量作为AKI的诊断及分期标准。然而,SCr升高或少尿发生会延迟,在肾小球滤过率（glomerular filtration rate,GFR）急性下降后的数小时内可能不会出现。此外,AKI的异质性特点也并没有反映在目前的诊断方法中。因此,寻找重症患者（尤其是特定病因患者）肾实质损伤或肾功能受损的早期指标具有很好的临床意义。重症超声无创、轻便、可重复、允许床旁检查,有研究显示肾能量多普勒超声（power Doppler ultrasound,PDU）半定量法、肾灌注彩色多普勒半定量评分（semi-quant-itative renal perfusion,SQP）以及肾动脉阻力指数（renal resistive index,RRI）可帮助评价肾脏灌注及肾功能情况,随着床旁超声在重症患者中的应用越来越广泛而具有良好的应用前景。基于此,本研究采用前瞻性观察性研究方法纳入2018-01至2019-08于沧州市中心医院急诊ICU住院的重症患者178例作为研究对象,分析RRI及肾PDU评分对重症患者AKI严重程度的评估价值,并依据心脏指数（cardiac index,CI）水平和病因进行亚组分析探讨;此外,通过腹腔注射脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）建立脓毒症AKI小鼠模型探索LPS给药后RRI及SQP的时序表现及其与肾脏损伤程度和肾组织一氧化氮（nitric oxide,NO）水平的时间关系。因此,共进行了下列五部分的研究分析。第一部分 肾动脉阻力指数及肾能量多普勒半定量评分对重症患者急性肾损伤严重程度的评估价值目的:探讨RRI及肾PDU半定量评分对ICU重症患者AKI严重程度的评估价值。方法:采用前瞻性观察性研究方法,纳入2018-01至2019-08于沧州市中心医院急诊ICU住院的重症患者178例作为研究对象,记录一般资料,包括性别、年龄、体重指数、基础疾病、主要诊断等,入ICU 6小时内进行RRI及肾PDU评分测量,同时通过经胸心脏超声进行CI测定。入ICU24小时内行急性生理学与慢性健康状况（acute physiology and chronic health evaluation,APACHE）-Ⅱ 评分和序贯器官衰竭（sequential organ failure assessment,SOFA）评分评估,入 ICU 第 5 天通过（Kidney Disease:Improving Global Outcomes,KDIGO）标准进行肾功能评估。通过行列卡方检验、单因素方差分析或非参数检验比较无AKI、AKI 1期、AKI 2期及AKI 3期各组间一般资料、肾功能指标及肾脏超声指标的差异。通过有序Logistic回归筛选出不同AKI分期的独立危险因素。绘制受试者工作特征（receiver operator characteristic,ROC）曲线评估 RRI 及肾 PDU 半定量评分对AKI 3期的预测价值。结果:入组的178例重症患者中,71例患者未发生AKI（71/178,39.9%）,31 例发生 AKI 1 期（31/178,17.4%）,25 例发生 AKI 2 期（25/178,14.0%）,51例发生AKI 3期（51/178,28.7%）。一般资料及肾功能指标中,在不同AKI分期（无AKI、AKI 1期、AKI 2期及AKI 3期）各组间存在统计学差异的指标包括:年龄、是否合并冠心病、动脉乳酸水平、是否应用血管活性药物、是否应用机械通气、APACHE-Ⅱ评分、SOFA评分、28天死亡率、血钾、SCr、尿量及是否应用连续性肾脏替代治疗（continuous renal replacement therapy,CRRT）（P＜0.05）。RRI 在不同 AKI 分期间具有统计学差异（P＜0.05）,无AKI患者的RRI最低,AKI 3期患者的RRI最高,两组间具有统计学差异（P＜0.05）,AKI 1期及AKI 2期患者的RRI水平高于无AKI患者而低于AKI 3期患者,AKI 1期及AKI 2期两组间的差异无统计学意义（P＞0.05）。肾PDU半定量评分在不同AKI分期间具有统计学差异,随着AKI严重程度逐渐加重,肾PDU半定量评分呈逐渐下降趋势（P＜0.05）,除AKI 1期与AKI 2期两组之间无统计学差异外,余两两之间均有统计学差异（P＜0.05）。有序Logistic回归分析显示,氧合指数、SCr、尿量及肾PDU半定量评分是AKI严重程度的独立危险因素。ROC曲线分析显示,RRI及肾PDU半定量评分对AKI3期具有预测价值[RRI:曲线下面积（area under the curve,AUC）=0.763,95%可信区间 0.692-0.825,P＜0.001;PDU评分:AUC=0.777,95%可信区间 0.709-0.836,P＜0.001]。小结:RRI及肾PDU评分在不同AKI分期间存在统计学差异,且肾PDU评分是AKI严重程度的独立危险因素;RRI及肾PDU评分对AKI 3期具有预测价值。第二部分 重症患者肾动脉阻力指数及肾能量多普勒半定量评分的相关因素分析目的:重症患者中RRI及PDU评分可能受多种肾内肾外因素影响,从而限制了其对AKI的评估价值。本部分研究旨在探讨重症患者RRI及肾PDU半定量评分的相关因素。方法:采用前瞻性观察性研究方法,纳入2018-01至2019-08于沧州市中心医院急诊ICU住院的重症患者148例作为研究对象（排除未获得CI水平患者30例）,记录一般资料,入ICU 6小时内进行RRI及肾PDU评分测量,同时通过经胸心脏超声进行CI测定,并同时采集心率、平均动脉压、脉压差、是否应用血管活性药物、是否应用机械通气及氧合指数等指标。入ICU第5天通过KDIGO标准进行肾功能评估。通过相关性分析筛选出RRI或肾PDU评分的相关因素,符合正态分布的计量资料采用Pearson相关性分析,分类变量及不符合正态分布的计量资料采用Spearman相关性分析;然后应用二元Logistic回归分析RRI的独立相关因素;应用有序Logistic回归分析肾PDU评分的独立相关因素。结果:RRI的相关因素包括:年龄（r=0.394,P＜0.001）、体重指数（r=-0.215,P=0.011）、合并冠心病（r=0.186,P=0.027）、心率（r=0.185,P=0.028）、平均动脉压（r=-0.182,P=0.031）、脉压差（r=0.211,P=0.012）、是否应用机械通气（r=0.237,P=0.005）、是否应用血管活性药物（r=0.298,P＜0.001）、SCr（r=0.302,P＜0.001）、尿素氮（r=0.297,P＜0.001）、尿量（r=-0.291,P＜0.001）、肾 PDU 评分（r=-0.517,P＜0.001）及 AKI 分期（r=0.450,P＜0.001）。以RRI为因变量（定义为RRI＜0.700或RRI≥0.700）,纳入上述指标进行二元Logistic回归分析发现,只有年龄和肾PDU评分是RRI的独立相关因素。肾PDU评分的相关因素包括:年龄（r-0.254,P=0.002）、合并冠心病（r=-0.221,P=0.007）、心率（r=-0.184,P=0.025）、CI（r=0.193,P=0.019）、是否应用机械通气（r=-0.221,P=0.007）、是否应用血管活性药物（r=-0.287,P＜0.001）、乳酸（r=-0.224,P=0.006）、SCr（r=-0.412,P=0.001）、尿素氮（r=-0.334,P＜0.001）、尿量（r=0.449,P＜0.001）、RRI 及 AKI 分期（r=-0.599,P＜0.001）。以肾PDU半定量评分作为因变量（分别为0,1,2,3）,纳入上述指标进行有序Logistic回归分析发现,只有CI、乳酸、RRI及AKI分期是肾PDU评分的独立相关因素。小结:年龄和肾PDU评分是RRI的独立相关因素;CI、乳酸、RRI及AKI分期是肾PDU评分的独立相关因素。第三部分 肾动脉阻力指数及肾能量多普勒半定量评分对心脏指数减低和心脏指数保持重症患者发生严重急性肾损伤的预测价值目的:RRI及肾PDU评分均为肾灌注指标,且CI是肾PDU评分的独立相关因素,RRI及PDU评分对AKI的评估价值可能受CI水平的影响。本部分研究旨在探讨RRI及肾PDU半定量评分对CI减低和CI保持重症患者发生AKI 3期的预测价值。方法:采用前瞻性观察性研究方法,纳入2018-01至2019-08于沧州市中心医院急诊ICU住院的重症患者148例作为研究对象（排除未获得CI水平患者30例）,记录一般资料,入ICU 6小时内进行RRI及肾PDU评分测量,同时通过经胸心脏超声进行CI测定。入ICU第5天通过KDIGO标准进行肾功能评估。将所有患者按照CI水平分为CI减低患者[CI＜3L·min-1·（m2）-1]和 CI 保持患者[CI＞3L·min-1·（m2）-1]分别进行分析。通过卡方检验、t检验或非参数检验比较AKI 0-2期组和AKI 3期组两组间一般资料、肾功能指标及肾脏超声指标的差异。绘制ROC曲线评估RRI及肾PDU半定量评分对AKI 3期的预测价值。小结:148例重症患者包括80例CI减低患者和68例CI保持患者。AKI 3期组和AKI 0-2期两组间各指标比较发现,APACHE-Ⅱ评分、SOFA评分、动脉乳酸水平、是否应用机械通气、是否应用血管活性药物和第28天死亡率只在CI降低患者中具有统计学差异（P＜0.05）,而在CI保持患者中无统计学差异（P＞0.05）。尿量、SCr、RRI、肾PDU评分及是否应用CRRT在CI减低患者和CI保持患者中均有统计学差异（P＜0.05）。在CI减低和CI保持两组患者之间,入ICU主要诊断是否为脓毒症或是否为急性心力衰竭具有统计学差异（P＜0.05）。ROC曲线分析显示,RRI在所有患者（AUC=0.753,95%可信区间为0.674-0.822,P＜0.001）、CI降低患者（AUC=0.761,95%置信区间为 0.650-0.851,P＜0.001）、CI 保持患者（AUC=0.786,95%置信区间为 0.665-0.878,P＜0.001）对 AKI 3 期的预测价值相似。肾PDU评分可以有效预测CI降低患者是否发生AKI 3期（AUC=0.872,95%可信区间为0.778-0.936,P＜0.001）,最佳临界值为≤1（敏感性为69.6%,特异性为89.5%,约登指数为0.590,准确率为83.8%）。然而,在CI保持患者中,肾PDU评分不能预测AKI 3期（AUC=0.669,95%置信区间为 0.544-0.778,P=0.071）。小结:RRI在CI减低及CI保持患者中对AKI 3期的预测价值相似;肾PDU评分可以有效预测CI降低患者是否发生AKI 3期,但在CI保持患者中无预测价值。第四部分 肾动脉阻力指数及肾能量多普勒半定量评分对急性心力衰竭和脓毒症患者发生严重急性肾损伤的预测价值目的:因第三部分研究中CI减低或CI保持两种人群的急性心力衰竭和脓毒症的比例存在显著差异,RRI或肾PDU评分在这两种人群中的不同表现是否基于病因的差异呢?本部分研究旨在探讨急性心力衰竭和脓毒症患者中,RRI及肾PDU半定量评分对AKI 3期的预测价值。方法:采用前瞻性观察性研究方法,纳入2018-01至2019-08于沧州市中心医院急诊ICU住院的急性心力衰竭患者70例及脓毒症患者60例作为研究对象,记录一般资料,入ICU 6小时内行RRI及肾PDU评分测量。入ICU第5天通过KDIGO标准进行肾功能评估。分别于急性心力衰竭或脓毒症患者中,通过卡方检验、t检验或非参数检验比较AKI 0-2期组和AKI 3期组两组间一般资料、肾功能指标及肾脏超声指标的差异。绘制ROC曲线分别评估急性心力衰竭和脓毒症患者中RRI及肾PDU半定量评分对AKI 3期的预测价值。结果:在急性心力衰竭患者中,APACHE-Ⅱ评分、SOFA评分、乳酸、是否应用血管活性药物、是否应用机械通气、28天死亡率、SCr、尿量和是否应用CRRT在AKI 0-2期及AKI 3期之间有统计学差异（P＜0.05）。在脓毒症患者中,只有SCr、尿量和是否应用CRRT在两组间具有统计学差异（P＜0.05）。急性心力衰竭患者中,RRI和肾PDU评分在AKI 0-2期及AKI3期两组间均具有统计学差异（P＜0.05）;脓毒症患者中,RRI在两组间有统计学差异（P＜0.05）,而肾PDU评分无统计学差异（P＞0.05）。ROC曲线分析显示,肾PDU评分在急性心力衰竭患者中预测AKI 3期表现优异（AUC=0.913,95%可信区间为 0.821-0.967,P＜0.001）,最佳临界值为≤1,敏感性为80.8%,特异性为93.2%,约登指数为0.740;而在脓毒症患者中对AKI 3期没有预测价值（AUC=0.550,95%可信区间为0.416-0.679,P=0.565）;且肾PDU评分在急性心衰患者中对AKI 3期的预测价值显著优于脓毒症患者中（P＜0.001）。RRI对AKI 3期的预测价值在急性心力衰竭患者中（AUC=0.845,95%可信区间为0.731-0.924,P＜0.001）亦优于脓毒症患者中（AUC=0.678,95%可信区间为 0.544-0.794,P=0.015）,但 AUC 差异无统计学意义（P=0.066）。小结:RRI预测脓毒症患者发生AKI 3期表现不佳,在急性心力衰竭患者中表现较好。肾PDU评分可以有效预测急性心力衰竭患者发生AKI 3期,但对脓毒症患者无预测价值。第五部分 肾动脉阻力指数及肾灌注彩色多普勒半定量评分在脂多糖诱导脓毒症相关急性肾损伤小鼠模型中的时序表现及其与肾脏损伤和肾组织一氧化氮水平的时间关系目的:临床研究表明,RRI及肾灌注半定量评分对脓毒症相关AKI的预测价值有限。脓毒症时NO大量释放,导致全身血管扩张及血流动力学紊乱,是否NO水平影响了 RRI及肾灌注半定量评分对AKI的评估价值呢?本部分研究旨在观察RRI及SQP在LPS诱导脓毒症相关AKI小鼠模型中的时序表现及其与肾脏损伤程度和肾组织NO水平的时间关系以期探索其内在机制。方法:本研究选用健康清洁级C57BL/6JNifdc雄性小鼠36只,随机分为6组:对照组及LPS 6小时、12小时、18小时、24小时、48小时组,每组6只。LPS组给予腹腔注射LPS10mg/kg,对照组给予腹腔注射同等剂量的生理盐水。对照组以及各时间点LPS组小鼠于相应时间点接受肾脏超声及超声心动图检查测量RRI、SQP评分及心输出量水平,超声检查结束即刻进行血浆标本及肾组织标本采集,检测血浆肌酐、尿素氮、肾损伤分子-1（kidney injury molecule,Kim-1）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）及白介素-1β（interleukin-1β,IL-1β）水平以及肾组织中 NO水平,苏木精-伊红（Hematoxylin-Eosin,HE）染色观察肾组织损伤情况,并通过蛋白免疫印迹和免疫组化的方法检测肾组织中诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase,iNOS）及磷酸化内皮型一氧化氮合酶（phosphor-endothelial nitric oxide synthase,p-eNOS）的表达水平及组织表达定位。结果:1.LPS 6小时组RRI显著下降（P＜0.05）,LPS 24小时组最低,LPS 48小时组明显升高,且显著高于对照组水平（P＜0.05）;肾收缩期峰流速、舒张期最低流速及肾SQP在各组之间无统计学差异（P＞0.05）。LPS 6小时组心输出量显著下降（P＜0.05）,LPS 24小时组最低,LPS 48小时组有所回升,但仍显著低于对照组水平（P＜0.05）。2.血浆肌酐、尿素氮、Kim-1及肾小管损伤评分在LPS 6小时组均出现显著升高（P＜0.05）,LPS 18小时组及LPS 24小时组最高,LPS 48小时组有所下降,但仍显著高于对照组水平（P＜0.05）。3.血浆TNF-α及IL-1β水平在LPS 6小时组显著升高（P＜0.05）,LPS 12小时组有所下降,LPS 48小时组降至对照组水平（P＞0.05）。4.肾组织NO及iNOS在LPS 6小时组显著升高（P＜0.05）,LPS 18小时组及LPS 24小时组水平最高,LPS 48小时组有所下降,但仍显著高于对照组水平（P＜0.05）。iNOS在肾组织中定位在肾间质和肾小球。肾组织p-eNOS在LPS 6小时组显著下降（P＜0.05）,LPS 12、18及24小时组持续处于低水平（P＜0.05）,LPS 48小时组回升至对照组水平（P＞0.05）。p-eNOS在肾组织中定位在肾小管以及肾小管周围血管。小结:脓毒症相关AKI时,RRI及SQP可能是肾损伤引起肾内血管阻力升高与NO引起肾内血管阻力降低综合作用的结果。此外,肾组织中NOS亚型在表达水平及表达部位存在差异,导致肾组织中NO的不均一分布,这可能是脓毒症相关AKI微循环功能障碍和局部灌注受损的原因之一。结论:1.RRI及肾PDU评分对重症患者发生AKI 3期具有预测价值,但预测价值欠佳。2.重症患者中,RRI的独立相关因素为年龄和肾PDU评分,肾PDU评分的独立相关因素为CI、乳酸、RRI及AKI分期。3.重症患者中,RRI及肾PDU评分对AKI3期的预测价值受CI水平的影响。RRI在CI减低与CI保持患者中对AKI 3期的预测价值相似;肾PDU评分可以有效预测CI减低患者是否发生AKI 3期,但在CI保持患者中无预测价值。4.重症患者中,RRI及肾PDU评分对AKI3期的预测价值受病因的影响。RRI在急性心衰患者中对AKI 3期的预测价值略优于脓毒症患者中,两者之间的差异接近有统计学意义;肾PDU评分可以有效急性心力衰竭患者是否发生AKI 3期,但在脓毒症患者中无预测价值。5.LPS诱导脓毒症相关AKI小鼠模型表明,肾SQP评分在对照组及LPS各时间点组无显著差异,RRI在LPS给药后呈先下降后上升趋势,而肾组织NO及iNOS呈先升高后降低趋势,与RRI变化趋势正好相反;因此,NO水平可能限制了 RRI及肾SQP评分在脓毒症相关AKI中的应用价值。