Acute pyelonephritis / focal renal infection

00Overview

急診與臨床上的急性腎盂腎炎（Acute pyelonephritis, APN）與局部腎臟感染（Focal renal infection / Acute focal bacterial nephritis / Lobar nephronia），其影像核心任務並不是為了「診斷」每一個典型的泌尿道感染。對絕大多數 uncomplicated APN，臨床症狀與尿液檢驗即可確診並開始治療。影像檢查的真正戰場在於：當病人對抗生素反應不佳（通常超過 48–72 小時）、具有高風險背景（糖尿病、免疫低下、單一腎臟），或者臨床懷疑有嚴重併發症時，快速找出真正的 underlying cause。

這個主題的核心挑戰在於建立 pattern-based 的鑑別邏輯：辨識典型的 striated nephrogram、區分單純感染與需要緊急引流的 pyonephrosis 或是高死亡率的 emphysematous pyelonephritis、並且能在影像上將 mass-like focal infection (lobar nephronia) 與 renal infarction 或 renal cell carcinoma (RCC) 精準分流。你的報告不只要寫出「發炎」，更要明確交代是否有 obstruction、是否已經液化成 abscess、以及是否需要進一步的 urological / IR intervention。

01Critical concepts

• 臨床診斷優先： 針對第一次發作、沒有共病症的年輕女性（uncomplicated APN），ACR Appropriateness Criteria 甚至建議 不要 進行常規影像檢查。只有在「complicated factors」存在或「treatment failure」時，CT 才是主角。
• Striated nephrogram： 這是 APN 在 contrast-enhanced CT（尤其是 nephrographic phase）上最經典的表現。它的病理基礎是發炎碎屑與膿液造成 tubular obstruction 以及 interstitial edema，導致 contrast 通過 nephron 的速度變慢，形成放射狀的亮暗相間條紋。
• Non-contrast CT 的盲區： 無顯影劑的 CT 非常適合抓結石與氣體，但對 parenchymal infection 的敏感度極差。如果非對比電腦斷層看起來「正常」，絕對不能排除 APN。高達 25% 的確診 APN 病人，其打藥後的 CT 也可能是完全正常的。
• Focal pyelonephritis (Lobar nephronia)： 這是從瀰漫性發炎走向成熟膿瘍（frank abscess）的「中間過渡期」。在影像上表現為沒有液化、低顯影（hypoenhancing）的 wedge-shaped 或 mass-like 實質病灶。它極度容易被誤認為 RCC 或 renal infarction。
• 致命的併發症： 在急診看 APN 影像，一定要強迫自己尋找兩個不能漏的 emergency：Pyonephrosis（化膿性腎盂積水，需緊急減壓引流） 以及 Emphysematous pyelonephritis（氣腫性腎盂腎炎，常需緊急手術或經皮引流）。
• 延遲相位的 Flip-flop sign： 在 delayed (excretory) phase 影像中，原本因為水腫而呈現 hypodense 的感染區域，對比劑會逐漸在阻塞的腎小管中累積，轉而變成相對高密度（hyperdense），這是發炎的特徵之一。

01正常 anatomy / 常用 modality

Key anatomy to anchor

• Renal parenchyma： 分為 cortex 與 medulla。發炎常沿著 medullary rays 呈放射狀向皮質延伸，形成 wedge-shaped 缺陷。
• Collecting system： 包含 calyces、renal pelvis 與 ureter。正常的 urothelium 很薄且不顯著增強；發炎時會出現 urothelial thickening 與 enhancement。
• Perinephric space： 腎臟周圍的脂肪層，受 Gerota's fascia 與 Zuckerkandl's fascia 包覆。發炎時極易出現 perinephric fat stranding。
• Vascular supply： 腎臟是 end-organ 血液供應，capsular artery 會提供少數的 subcapsular cortex 側枝循環，這是區分 infarction 與 infection 的關鍵解剖基礎。

Core modalities

• CT Abdomen/Pelvis with IV contrast： 第一線的黃金標準（針對 complicated cases）。必須包含 Nephrographic phase（約 90–100 秒），這是評估 renal parenchyma perfusion defects 與 focal infection 最敏感的時機。若懷疑 obstruction，需加上 delayed excretory phase。
• Non-contrast CT： 僅用於急診懷疑 renal colic 或結石阻塞時。對於單純的 parenchymal infection 診斷價值極低，但能用來抓高密度的 hemorrhage 或 emphysematous 氣體。
• Ultrasound (US)： 作為孕婦與兒童的第一線影像工具。它對於 ruling out hydronephrosis（排除阻塞）非常有用，但在 uncomplicated APN 早期，超音波往往是正常的（高達 75% 無明顯異常）。可見徵象包含 renal enlargement、loss of corticomedullary differentiation 或 focal hypoechoic areas。
• MRI (DWI/ADC)： 具有極高的敏感度。受感染的發炎區域會展現強烈的 restricted diffusion（DWI 高訊號，ADC 低訊號）。主要保留給對碘顯影劑過敏、孕婦或複雜性病例的進階評估。

02常見 pattern 分類

Striated nephrogram pattern

• Definition： 在打藥後的 nephrographic phase，腎實質出現多條放射狀、楔形、相間的高低密度條紋（alternating linear bands of high and low attenuation），從 renal papilla 一路延伸到 cortex。
• Why it matters： 這是 APN 最經典的影像標記。它的出現直接反映了發炎導致的 tubular obstruction 與 interstitial edema。在急診，看到這個 pattern 幾乎可以直接將診斷定錨在急性感染。
• What it points toward： 指向典型、未產生嚴重液化與壞死的急性腎盂腎炎。若在 delayed phase 觀察，這區塊可能會出現 "nephrographic reversal"（原本低密度的區域變為高密度）。
• Common trap： 若只做 purely arterial phase 或 cortico-medullary phase（約 30–40 秒），這個徵象會非常不明顯而容易被漏看。此外，renal vein thrombosis 或 urinary tract obstruction 也可能產生類似的 striated nephrogram，必須結合臨床表現（發燒、白血球升高）來判斷。

Focal hypoenhancing wedge / mass-like pattern (Lobar Nephronia)

• Definition： 局部、邊界不清的低顯影（hypoenhancing）實質病灶，通常呈現 wedge-shaped 或圓形 mass-like，且內部 沒有 明顯的液化或囊性壞死（no central fluid attenuation）。
• Why it matters： 這是 acute focal bacterial nephritis（亦稱 lobar nephronia），代表局部感染較為嚴重，是從單純發炎演變為 frank abscess 的中間過度狀態。它的重要性在於，這類病人通常需要更長療程的靜脈抗生素，且容易被誤診為腫瘤或梗塞。
• What it points toward： 強烈暗示嚴重的局部細菌感染，必須密切追蹤以防止進展為 abscess。
• Common trap： 這是急診影像上最常翻車的陷阱。它極容易被誤判為 Renal Cell Carcinoma (RCC) 或 Renal infarction。切勿在急性發炎期貿然建議切片 (biopsy) 或手術；正確的做法是給予抗生素治療，並在 6–12 週後安排 follow-up CT 以確認病灶縮小或消失。

Gas in renal parenchyma or collecting system pattern

• Definition： 在腎臟實質內部（Type 1）、集尿系統或腎周脂肪（Type 2）中出現異常的氣體密度（air attenuation）。
• Why it matters： 看到腎臟裡面有氣體，絕對是紅色警戒。這代表 Emphysematous pyelonephritis (EPN) 或 Emphysematous pyelitis，是一種由產氣細菌（如 E. coli）引起的壞死性、毀滅性感染，死亡率極高。
• What it points toward： 指向極重度感染，絕大多數發生在血糖控制不良的糖尿病患者或免疫低下族群。
• Common trap： 容易把近期泌尿科器械介入（如 placement of double-J stent, nephrostomy）造成的醫源性氣體誤認為 EPN。必須仔細對照過去病史與臨床敗血症狀。EPN 不是單純靠抗生素就能解決的，通常需要緊急 percutaneous drainage 甚至 emergency nephrectomy。

Dilated obstructed collecting system with debris pattern

• Definition： 影像上呈現 hydronephrosis（腎盂與腎盞擴張），同時伴隨 urothelial thickening、enhancement、perinephric fat stranding，有時在擴張的集尿系統內可見高密度的發炎碎屑或 fluid-debris level。
• Why it matters： 這是 Pyonephrosis（化膿性腎盂積水） 的典型表現。這意味著「充滿膿液的系統被塞住了」，是一個不折不扣的 surgical emergency。
• What it points toward： 指向上尿路阻塞（最常見是 ureteral calculus 結石，或是腫瘤壓迫）合併嚴重的上方感染。因為系統阻塞，全身性的靜脈抗生素根本無法穿透進入膿液中發揮作用。
• Common trap： 在 non-contrast CT 上，由於無法評估 urothelial enhancement，極容易將其淡化為「單純的 hydronephrosis」。在急診，只要是發燒、敗血症的病人合併 hydronephrosis，在證明不是之前，都必須當作 pyonephrosis 處理，必須立刻照會泌尿科進行緊急減壓（PCN 或 JJ stent）。

03Top common diagnoses

• Uncomplicated Acute Pyelonephritis： 典型的 diffuse 發炎，以 striated nephrogram 或局部 swelling 表現。
• Acute Focal Bacterial Nephritis (Lobar nephronia)： 局部的 mass-like 或 wedge-shaped 低顯影區，尚未液化。
• Renal Abscess： 發炎進展到組織壞死，形成具有 thick, enhancing rim 與 central fluid/necrotic attenuation 的膿瘍。
• Pyonephrosis： 阻塞的集尿系統內充滿膿液。
• Emphysematous Pyelonephritis： 實質內產氣的壞死性感染。

04Cannot-miss diagnosis / emergency

05高頻 mimics 與 discriminators

Focal Pyelonephritis (Lobar Nephronia) vs Renal Infarction

• Why they get confused： 兩者在 contrast-enhanced CT 上都表現為 wedge-shaped、hypoenhancing 的周邊皮質缺陷。患者都可能帶著急性側腰痛（flank pain）來到急診。
• Most useful discriminators：
  • Cortical Rim Sign： 這是最關鍵的鑑別點。在 Renal infarction 中，由於 capsular collaterals 的血流供應，常常會有一層極薄（2–4 mm）的被膜下皮質保持正常的顯影（enhancement）。而在 Focal pyelonephritis 中，整個楔形區域（包含最外層的 subcapsular cortex）都會是 hypoenhancing，沒有這個保留的 rim。
  • Clinical context： Infarction 通常是「突發性、痛到撕心裂肺」，常缺乏發燒，且患者往往有 AFib 或 vascular disease 背景。Pyelonephritis 則是漸進性、伴隨發燒、畏寒與 pyuria。
• Common trap： 將 infarction 誤當作 APN 丟去打抗生素，而忽略了病人可能正在發生 systemic embolization；或者將 APN 誤當 infarction，進行不必要的血管攝影或抗凝血治療。

Acute Focal Bacterial Nephritis vs Renal Cell Carcinoma (RCC)

• Why they get confused： 在影像上，Lobar nephronia 表現為一個 solid, poorly enhancing mass，會使得腎臟外觀變形（contour bulge），有時周邊也會有不規則的 enhancement，極度類似 RCC 或其他腎臟腫瘤。
• Most useful discriminators：
  • Clinical picture： 雖然壞死的腫瘤也可能引起微燒，但明顯的 leukocytosis、bacteriuria 與尿路感染症狀強烈偏向發炎。
  • Evolution over time： 這是最終的裁判標準。發炎性腫塊在適當抗生素治療後，於 6–12 週的 follow-up CT 上會顯著縮小甚至完全消失（可能留下小疤痕）。RCC 則不會有此反應。
• Common trap： 看到 mass-like lesion 就立刻在報告中強烈建議 biopsy 或直接建議 partial nephrectomy。在有明顯感染跡象時，不要在急性期對疑似發炎的腫塊做切片，應該建議「Treat and repeat（治療後追蹤）」。

Simple Hydronephrosis vs Pyonephrosis

• Why they get confused： 兩者都表現為擴張的 renal pelvis 與 calyces，尤其是當病人剛好因為痛而無法憋尿或做對比劑檢查時，超音波上看起來可能差不多。
• Most useful discriminators：
  • Urothelial thickening and enhancement： 正常的腎盂黏膜極薄，如果看到增厚且打藥後明顯變亮，就是發炎的鐵證。
  • Debris： 在超音波上看到 expanded collecting system 內部有 echoes（echogenic debris），或在 CT 上看到 dependent fluid-debris levels。
  • Perinephric fat stranding： Pyonephrosis 幾乎都會伴隨明顯的周邊發炎反應。
• Common trap： 只做 Non-contrast CT (stone protocol) 來看結石，看到 hydronephrosis 就只報結石大小與積水程度，而忽略了周邊 subtle 的 fascial thickening 或脂肪混濁。對於急診有 fever 的結石病人，你的報告必須主動點出是否有化膿的風險。

06Next step / protocol / appropriateness

• 常規處置原則： 對於典型、無共病的急性腎盂腎炎初次發作，不需要影像檢查，應直接給予經驗性抗生素。
• 何時啟動 CT： 當病人具有糖尿病、免疫低下、單一腎臟、已知尿路異常，或者 在接受適當抗生素 48–72 小時後仍持續發燒或症狀惡化時，CT with IV contrast 才是最合適的下一步。
• Imaging Protocol： 懷疑 renal infection 時，最佳方案是 CT Abdomen/Pelvis with IV contrast。必須確保有 Nephrographic phase 以最佳化實質缺陷的偵測。若懷疑 obstruction，需補上 Excretory phase。
• 孕婦與兒童： Ultrasound 是第一線。若超音波無法解釋臨床嚴重的敗血症，可考慮 Non-contrast MRI 搭配 DWI 序列，極少數情況下為了保命才會使用低劑量 CT。
• 後續追蹤（Follow-up）： 對於報告為 focal pyelonephritis (lobar nephronia) 或複雜性感染的病人，強烈建議在抗生素療程結束後（約 6-12 週）安排追蹤超音波或 CT，以確認病灶消退並 排除潛在的 RCC。

07Pitfalls / normal variants

• 過度依賴 Non-contrast CT： 這是急診最大的陷阱。很多醫師為了看結石開了 NCCT，沒看到結石就以為沒有發炎。發炎初期的水腫在 NCCT 上常常是隱形的。如果臨床強烈懷疑 APN 且 initial NCCT 正常，必須加打 contrast。
• The "Normal" CT Trap： 高達 25% 的確診 APN，其對比增強 CT 也是完全正常的。影像的目的是找併發症與 mimic，正常影像不能用來「rule out」APN。
• Fetal lobulation vs Cortical scarring： 過去反覆的 pyelonephritis 會留下腎皮質疤痕（cortical scarring）。疤痕通常位於 calyx 的正上方（overlying a calyx），並常伴隨該 calyx 的擴張變形（clubbing）。而正常的變異 Fetal lobulation，其凹陷是發生在兩個 calyces 之間（between the calyces），且下方的 calyx 是正常的。
• 誤認 Delayed phase 的 Hyperdensity： 看到延遲相位的局部高密度，不要急著報 hypervascular tumor。這通常是發炎區域的 "flip-flop" sign，因造影劑在發炎阻塞的小管中滯留所致。
• 過度自信的 Abscess 診斷： 沒有明顯中央液化或 peripheral thick rim enhancement 的發炎區塊，應該叫 lobar nephronia 或 focal pyelonephritis，不要直接叫 abscess。這會影響臨床決定是否要照會 IR 進行引流。