DMSA task：acute pyelonephritis vs chronic scar

00Overview

核醫 DMSA (Tc-99m dimercaptosuccinic acid) 腎皮質掃描是評估急性腎盂腎炎 (acute pyelonephritis, APN) 與慢性腎皮質結疤 (chronic renal scar) 的黃金標準，特別在兒科泌尿道感染 (UTI) 與膀胱輸尿管逆流 (vesicoureteral reflux, VUR) 的處置路徑中扮演決定性角色。這個主題的核心任務是分辨影像上的「皮質缺損 (cortical defect)」究竟是代表正處於發炎水腫、有望恢復的急性感染期，還是已經造成永久性實質流失的不可逆結疤。判讀的關鍵不僅在於看見缺損，更在於分析缺損的形態（如：是否延伸至腎門、腎臟輪廓是否完整、是否有局部體積縮小），藉此為臨床醫師提供後續處置的依據（例如：是否需要提早介入處理 VUR 以避免未來的腎功能衰竭與高血壓）。最常發生的錯誤是未能正確區分正常的解剖變異（如 fetal lobulation）與真正的皮質結疤，或是過早安排掃描，把還在恢復期的發炎水腫誤認為永久性結疤，進而導致不必要的手術介入。

01Critical concepts

• Tc-99m DMSA 具有高度皮質專一性：注射後約 40-65% 的藥物會結合在近端曲小管 (proximal convoluted tubules) 上，使其成為觀察具功能性腎臟皮質 (functioning renal mass) 的最佳核醫藥物，其偵測皮質缺損的敏感度是超音波的 2 倍、靜脈腎盂攝影 (IVP) 的 4 倍。
• Acute pyelonephritis 與 Chronic scar 的根本差異在於輪廓與體積：急性期的皮質缺損通常伴隨局部組織水腫，因此腎臟輪廓 (renal contour) 通常是保留的 (preserved)，缺損常呈現放射狀延伸至腎門 (extends to hilum)；而慢性結疤則是永久性的組織流失，特徵為局部皮質變薄 (cortical thinning) 與輪廓凹陷 (contour indentation)。
• 掃描時機決定了診斷意義：在急性 UTI 發作期（或一週內）所見的 DMSA 缺損，高達 50% 會在 6 個月內完全恢復。因此，若要確診永久性「慢性腎皮質結疤」，DMSA 掃描必須安排在急性感染結束後至少 6 個月進行。
• VUR (Vesicoureteral reflux) 與結疤的強烈相關性：患有第一次急性腎盂腎炎的孩童中，超過 58% 會發現 VUR。而高分級 (high-grade) 的 VUR 若不處理，極易導致不可逆的腎皮質結疤。在上極 (upper pole) 與下極 (lower pole) 出現的結疤，是最典型的 VUR 誘發特徵。
• 兒童與成人的替代影像策略差異：在成人，Contrast-enhanced CT (CECT) 由於掃描快速且普及，通常是診斷急性腎盂腎炎的 standard of care；但在兒童，為了避免游離輻射暴露與對比劑風險，超音波與 DMSA 掃描的組合仍然是不可取代的核心評估工具。
• 其他核醫發炎掃描的定位：In-111 WBC scan 對腎盂腎炎有極高的特異性（正常腎臟不應有 uptake），但在兒童不適用（因脾臟輻射劑量過高）；Ga-67 citrate scan 若在注射 48 小時後呈現雙側瀰漫性腎臟攝取，應強烈懷疑急性間質性腎炎 (interstitial nephritis) 或腎衰竭，而非單純的急性腎盂腎炎。

01正常 anatomy / 常用 modality

Key anatomy to anchor

• 腎臟皮質 (Renal cortex)：包覆在髓質外層，並向內延伸形成腎柱 (columns of Bertin)。DMSA 的攝取主要集中於皮質的近端曲小管，因此正常影像應呈現均勻、連續且外緣平滑的放射性分佈。
• 腎臟極性 (Renal poles)：分為 upper pole, mid pole, lower pole。Upper 與 lower poles 是 compound papillae 最密集的地方，這些區域的乳頭管呈現直角開口，當膀胱壓上升且有 VUR 時，最容易發生 intrarenal reflux (IRR)，因此這兩處是 pyelonephritis 與 VUR-induced scar 的絕對好發熱區。
• 解剖變異 (Normal variants)：脾臟壓跡 (splenic impression) 常造成左腎外側上半部平緩的平直或微凹陷；fetal lobulation 常見於雙腎輪廓，表現為平滑的波浪狀邊緣，但兩凹陷之間會有正常的皮質厚度與攝取，不應伴隨皮質變薄。

Core modalities

• Tc-99m DMSA (Dimercaptosuccinic acid)：評估 differential renal function (DRF) 與尋找皮質缺損的黃金標準。靜脈注射後，結合於皮質近端曲小管。造影時間為注射後至少 2 到 4 小時進行靜態平面造影或 SPECT，讓背景活性充分清除，並使皮質攝取達到穩定。
• Tc-99m Glucoheptonate (GH)：10-20% 結合於近端曲小管，其餘由腎絲球過濾。具備部分動態與靜態造影能力，可在注射後早期評估 perfusion，並在延遲造影評估皮質。因不如 DMSA 專一，目前較少在臨床常規使用。
• Renal Ultrasound：第一線篩檢工具，用以排除水腎、先天結構異常或大顆結石，但對於偵測早期急性腎盂腎炎或微小慢性結疤的敏感度極低 (sensitivity ~35.8%)。正常超音波絕對無法排除發炎或結疤。
• Labeled WBC scans (In-111 / Tc-99m HMPAO)：用於複雜性感染的鑑別。In-111 WBC 在正常腎臟無攝取，局部攝取即代表明確感染；Tc-99m HMPAO WBC 則有正常的腎泌尿道排泄，特異性較差，但在兒童因為輻射安全考量，比 In-111 更常被考慮。

02常見 pattern 分類

Acute pyelonephritis pattern

• Definition：在 Tc-99m DMSA 影像上呈現單一或多發的局灶性放射線攝取低下或缺損 (focal photopenic defects)。這些缺損的特徵是通常向腎門方向延伸 (extends toward hilum)，並呈現條紋狀 (striated uptake appearance) 的缺損。受影響的區域其腎臟輪廓 (renal contour) 通常是完整的，甚至因為急性發炎水腫而使得整個腎臟體積變大。
• Why it matters：這個 pattern 在 UTI 急性期的孩童中極為常見。它的存在直接證實了細菌已經侵犯到上泌尿道實質，而不僅僅是膀胱炎 (cystitis)。這對臨床的意義在於必須給予足夠長度的全身性抗生素治療，以防發炎進展為永久性結疤。
• What it points toward：強烈指向急性細菌性腎臟實質感染。當看見此 pattern 且範圍極大、或有多處呈現近乎無攝取的 cold spots 時，必須考慮發炎已經惡化至化膿或形成腎膿瘍 (renal abscess)，此時應考慮輔助超音波或 CECT 來尋找是否有需要引流的液體堆積。
• Common trap：把急性發炎水腫造成的 DMSA 攝取缺損直接報成「永久性結疤」。急性期的 DMSA 缺損中，有約一半會在 6 到 12 個月內完全恢復。如果在急性感染後不到三個月就急著排 DMSA 追蹤，可能會高估了結疤的程度。

Chronic renal scar pattern

• Definition：在 Tc-99m DMSA 影像上呈現局部的皮質攝取缺損，但與急性期不同的是，其缺損往往較偏向表淺層 (more superficial)，並且絕對伴隨著腎臟輪廓的變形或凹陷 (contour indentation / volume loss)，也就是局部的皮質變薄。最常發生在 upper pole 與 lower pole。
• Why it matters：這代表了不可逆的腎臟實質損傷。慢性腎皮質結疤是導致未來發生兒童或成人繼發性高血壓 (proteinuria, hypertension)、甚至最終走向慢性腎功能衰竭的最主要危險因子之一。在患有高分級 VUR 的男童身上，第一次 UTI 發作就有將近一半的人會留下永久性損傷。
• What it points toward：如果在發炎六個月後的 DMSA 追蹤中看到這個 pattern，它證實了組織已經纖維化。如果病童同時已知有 VUR，且在預防性抗生素治療下仍出現「新的」結疤 (new scars with breakthrough UTI)，這通常是泌尿科決定放棄觀察等待，轉而採取手術介入矯正的絕對適應症。
• Common trap：忽略了廣泛性結疤導致的「整體腎臟萎縮」，而將其誤認為單純的先天性小腎 (hypoplastic kidney)。當慢性腎盂腎炎反覆發生時，可能不再表現為單一的楔形缺損，而是整個腎臟體積縮小、DMSA 攝取均勻下降（DRF 顯著低於 40%）。此時必須仔細觀察對側腎臟是否出現代償性肥大。

Diffuse bilateral decreased uptake / Ga-67 bilateral uptake pattern

• Definition：雙側腎臟在 DMSA 上呈現整體性的攝取不良，且背景 (background/soft tissue) 活性異常偏高；或是在 Ga-67 citrate scan 注射 48 小時後，雙側腎臟仍呈現明顯高於骨骼或肝臟的均勻強烈攝取。
• Why it matters：這不是典型的急性腎盂腎炎。正常情況下，Ga-67 在注射後前 24-48 小時內有部分由腎臟排泄，因此腎臟顯影是正常的。但如果超過 48 小時雙腎依然很亮，這是一個需要立即警覺的病理狀態，代表著瀰漫性的實質疾病，會迅速惡化至急性腎衰竭。
• What it points toward：這強烈指向 Acute interstitial nephritis (AIN)（常因藥物引起，如 NSAIDs、抗生素）或是迅速惡化的 Renal failure。若是 Ga-67 上呈現 focal（局部）強烈攝取，才比較偏向 Acute pyelonephritis、Lymphoma 或 Metastasis。
• Common trap：在不知道病人腎功能狀態下，將 DMSA 背景過高與腎臟不亮報成「掃描失敗」或「tracer 品質不良」。實際上，當有嚴重的腎小管酸中毒 (renal tubular acidosis) 導致排泄異常增加，或是嚴重腎衰竭導致肝臟代償性清除 (hepatic clearance) 增加時，影像品質必然不佳，這本身就是一個重要的臨床診斷線索。

03Top common diagnoses

• Acute Pyelonephritis (APN)：最常見的 DMSA 缺損原因之一。表現為保留輪廓的條紋狀或大片缺損，通常與近期的發燒與 UTI 病史吻合。
• Reflux-induced Chronic Scarring (Reflux Nephropathy)：伴隨 VUR，長期或反覆感染造成的上下極不可逆皮質流失與輪廓凹陷，是小兒最常尋找的 DMSA 目標。
• Fetal Lobulation (Normal Variant)：非病理性的輪廓起伏，無皮質厚度變薄，是最常被誤認為結疤的生理現象。
• Renal Infarction / Ischemia：血流阻斷造成的缺血壞死，表現為銳利的楔形 (wedge-shaped) 攝取缺損，常伴隨心血管病史或創傷。
• Renal Mass (Cyst, Tumor)：佔位性病變推擠或取代了正常皮質，在 DMSA 上呈現為局部 cold defect，通常會使得輪廓向外突起而非向內凹陷。

04Cannot-miss diagnosis / emergency

05高頻 mimics 與 discriminators

Chronic scar vs Fetal lobulation

• Why they get confused：兩者都會造成腎臟輪廓不平滑。慢性結疤是皮質受損萎縮造成的向內凹陷；而胎兒分葉 (fetal lobulation) 則是胚胎發育過程中腎葉未完全融合所留下的正常生理波浪狀邊緣，兩者在粗略掃描時極易混淆。
• Most useful discriminators：最關鍵的鑑別點在於皮質厚度 (Cortical thickness) 與缺損位置。Fetal lobulation 的凹陷處，其下方的皮質厚度與同位素攝取是正常的（凹溝之間的皮質依然完整），且凹陷常發生在兩個腎盞 (calyces) 之間。相反的，Chronic scar 的凹陷處必然伴隨著實質的變薄與 DMSA 攝取的顯著減少，且結疤通常正對著腎盞發生（而非在兩個腎盞之間）。
• Common trap：過度解讀 fetal lobulation 為多發性結疤，導致病人被貼上 reflux nephropathy 的標籤並接受不必要的侵入性排尿性膀胱攝影 (VCUG)。若有疑慮，應對照高解析度超音波觀察皮質厚度。

Acute pyelonephritis vs Renal infarct

• Why they get confused：在 DMSA 上，兩者都可以表現為局部的攝取缺損 (cold defects)。急性腎盂腎炎造成的缺血與水腫，以及動脈栓塞造成的真正梗塞，在單純的靜態同位素影像上可能看起來非常相似。
• Most useful discriminators：雖然型態上，infarct 通常呈現邊界更為極端銳利的楔形 (sharply demarcated wedge-shaped defect)，但最有效的鑑別是臨床病史與血流灌注評估 (Perfusion study)。APN 典型表現為發燒、腰痛、尿液培養陽性；Infarct 則為突發性血尿，且常有心房顫動 (Afib) 史。若使用動態血流造影，Infarct 在動脈期會有明顯的局部血流阻斷，而 APN 通常血流正常或增加。
• Common trap：在沒有提供臨床病史的狀況下，單憑一個楔形缺損就斷言是 APN。如果病患是近期有心臟手術、外傷或無感染徵象的成人，必須把 Renal infarct 放在鑑別診斷的最高順位。

Focal pyelonephritis vs Renal mass (Cyst or Tumor)

• Why they get confused：DMSA 是一種尋找不亮區域的檢查，任何取代正常近端小管的病變都會表現為 cold defect，包含發炎、水泡 (cyst) 或實體腫瘤 (tumor)。
• Most useful discriminators：鑑別的重點在於腎臟輪廓的形狀變化。Focal pyelonephritis 通常輪廓不變，或是因為輕微水腫而平緩擴張。Renal mass 則常常造成輪廓「向外凸出 (outward bulging)」的佔位效應 (mass effect)。此外，超音波是區分單純 cyst 與其他實質病變最快且最準確的工具。
• Common trap：當看到 DMSA 缺損伴隨明顯輪廓外凸時，未建議進一步超音波或 CT 排除腫瘤。記住，DMSA 無法區分沒有功能性實質的組織為何物，任何 mass effect 都必須要有形態學影像的對照。

06Next step / protocol / appropriateness

核醫 DMSA 的檢查路徑應依循明確的臨床時機：

• 急性期評估 (Acute Setting)：若臨床診斷 APN 已明確，多數情況下不需要做 DMSA。但如果病人對抗生素反應不佳、反覆發燒，或要確認兒童第一次複雜性 UTI 的波及範圍，可考慮 DMSA。在成人，CECT 往往是更佳的第一線工具。
• 慢性期結疤追蹤 (Chronic / Follow-up Setting)：這是 DMSA 最不可被取代的領域。標準 protocol 必須在急性 UTI 發作結束後等待至少 6 個月才進行 DMSA 掃描。這能確保所有短暫的發炎水腫都已消退，此時看到的皮質缺損才能被確定為不可逆的 chronic scar。
• 合併 VUR 評估 (Coordination with VCUG)：如果孩童因反覆 UTI 做了 VCUG 確診有高分級 VUR (Grade III-V)，接下來的 standard workflow 是排定 DMSA 來建立基期 (baseline) 腎功能與結疤狀態。若基期已經有嚴重疤痕，或在追蹤 DMSA 中發現新的疤痕，這是泌尿科啟動手術矯正的明確指標。
• Protocol 建議參數：兒童劑量：40-50 μCi/kg (最低 350 μCi)。必須包含 Posterior 與 Anterior 視角以計算 Geometric mean 來獲得正確的 Differential Renal Function (DRF)；同時應加做左右斜位或是直接使用 SPECT 進行 3D 評估，因為 SPECT 偵測微小皮質缺損的敏感度遠大於平面造影。

07Pitfalls / normal variants

• 過早進行結疤評估：在感染後 2-3 個月內做 DMSA 說病人「有嚴重永久性結疤」。發炎缺損需要至少 6 個月才能確定是否為不可逆疤痕。
• 忽略 Geometric mean 的計算：在腎臟深度不對稱的病人，單看 Posterior 視角的 counts 會低估較深側腎臟的 DRF。必須使用前後視角開根號的 geometric mean 才是準確的。
• 將馬蹄腎 (Horseshoe kidney) 的下極融合誤認為缺損：Horseshoe kidney 位於較低位，如果僅依賴常規的 Posterior view 攝影，其下緣相連的 isthmus 會因為脊椎骨的阻擋而呈現 uptake 降低。對於馬蹄腎，必須強制增加 Anterior view 才能清楚看見 isthmus 的攝取。
• 將 Splenic impression 誤認為結疤：左腎外上側因脾臟擠壓造成的平整凹陷是正常的，它不應伴隨局部的實質變薄或 wedged defect。
• 把高背景活性當作技術失敗：DMSA 影像若背景很亮，暗示腎小管無法有效清除藥物。這不僅是技術問題，更提供了如 Renal tubular acidosis 或嚴重腎衰竭的臨床線索。
• 在兒童錯用 In-111 WBC scan：雖然 In-111 對腎盂腎炎特異性極高，但因脾臟吸收的輻射劑量 (spleen dosimetry) 太高，絕對不建議常規用於兒童的腎臟發炎評估，這是一個重大的適當性錯誤。