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肾积水的定义为集合系统的扩张。它是由顺行的尿流受阻或逆行的尿液反流所引起。肾盂输尿管连接部梗阻致小儿先天性肾积水是小儿泌尿外科常见病。对于因肾盂输尿管连接部梗阻引起的肾积水，如不经治疗，其结局可以有很大的差异。有些肾积水不断进展恶化，最终造成不可逆的肾脏功能损害；而有些肾积水可以保持长期稳定甚至自行好转。当前对于肾积水争论的焦点，已不再是采用何种术式（离断性肾盂成形术是公认的术式），而是在于如何判定一个积水扩张的肾脏是否需要外科手术治疗。目前还没有一个能被普遍接受的统一标准用来判定肾积水手术的最佳时机。
顺行尿流受阻引起的肾积水，是一个复杂的生理和分子水平改变的综合过程。它的出现是由于集合系统发生了尿流阻力过高。目前用来评估肾积水的方法不外乎遵循两个原则：一是通过上尿路尿流动力学压力/流率测量集合系统内的物理参数，例如压力与流率，来直接评估集合系统内的尿流阻力；二是评估由于尿流阻力增加而对集合系统产生的后果，如肾脏形态、生理和功能的改变。目前绝大多数的诊断方法属于后者。例如，影像检查（静脉肾盂造影和超声检查）可以显示梗阻近端集合系统的扩张，肾核素扫描和分肾功能测定用来评估肾功能的改变。尽管这些检查手段基本上属于无创性的，且在肾积水诊断上占有重要地位。但它们却有一个共同的缺点，就是不能直接反映肾积水发生的根本原因，即集合系统内尿流阻力的增加。上尿路尿流动力学通过直接显示集合系统增加的尿流阻力，可以诊断上尿路梗阻。依据生物力学的原理，在任何一个流体管道系统，管道内阻力直接跟管道内压力与流率的比值成正比。当测量一个管道的阻力时必须同时测量压力与流率。与其他肾积水诊断方法最大的不同点在于，上尿路压力/流率是唯一同步测量集合系统压力和流率的方法，能及早揭示集合系统已存在的危险因素，即增高的尿流阻力，从而在这种危险因素还未对集合系统产生严重后果之前，就直接发现了肾积水发生的病理学基础。
非梗阻的集合系统能耐受生理范围内任何流速的尿流输出而保持正常的腔内压力。相反，积水的集合系统则会随着尿流阻力增加，压力/流率关系出现改变。尿流阻力的增加即可表现为尿液的流率不变，压力增加；也可以是压力固定，流率减少。从技术上讲，测量一侧集合系统腔内压力相对比测量一侧肾脏的尿液输出要简单，故当前上尿路压力/流率的测量，多采用标准化的向集合系统内灌注液体的灌注速度，而连续监测腔内压力的方法。即以一个固定的速度向集合系统内灌注液体，可疑梗阻近端出现一个过高的腔内压力则被认为是阻力增加。
先天性肾积水从病理生理学的角度可分为两个阶段，一是生理性梗阻，即尿流输送受阻，导致的肾脏生理参数发生代偿性改变，包括肾盂压力、肾血流量和肾小球滤过率。二是功能性梗阻，即尿流输送受阻，未经治疗，最终将导致肾脏功能的损害。若肾脏出现了功能性梗阻，就一定经历过生理性梗阻阶段。但肾脏有生理性梗阻，不一定就会出现功能性梗阻。
上尿路尿流动力学就是通过肾盂压力测量，和肾盂输尿管的影像学技术，研究肾盂、肾盏及输尿管内尿液输送过程的一种方式。通过上尿路尿流动力学检查，可了解上尿路的病变情况、功能状况、选择治疗方法及评价疗效等提供客观依据。对于肾积水的病理生理意义在于判断有无尿路梗阻存在，判断是否有外科处理的必要性。
1972年，Whitaker提出了上尿路尿流动力学检查的雏形，经皮肾盂穿刺灌注测压检查，即Whitaker试验。对于上尿路扩张积水或怀疑有上尿路梗阻的病例适用本项检查。检查时需在X射线透视观察或超声定位引导下，经皮做肾盂穿刺，同时置入肾盂测压管。为了排除膀胱内压力对肾盂输尿管的影响，应同时经尿道插管测定膀胱内压力。其原理是：首先测定肾盂基础压力，然后以10ml/min的速度灌注生理盐水至灌注压力相对平衡状态为止，记录灌注压力变化。所测的肾盂平衡压力减去肾盂基础压力及膀胱内压力即为肾盂相对压力。肾盂相对压力=肾盂平衡压力-（肾盂基础压力+膀胱内压力）。
Whitaker提出5种诊断模式：①上尿路无梗阻：肾盂平衡压力<25cmH 2 O，肾盂相对压力<15cmH 2 O；②肾盂与膀胱之间有梗阻：肾盂相对压力>22cmH 2 O，且膀胱压力保持正常；③高张性膀胱：肾盂平衡压力>25cmH 2 O，膀胱部分充满，但肾盂相对压力<15cmH 2 O；④高张性膀胱同时合并上尿路梗阻：肾盂平衡压力与肾盂相对压力均升高；⑤可疑梗阻：肾盂相对压力为15～22cmH 2 O。Whitaker以10ml/ min向肾盂灌注液体。如需要，也可15ml/min灌注。小儿可用2～5ml/min速度灌注。
肾盂压力持续在20～40cmH 2 O，可致肾小管细胞膜破坏和细胞凋亡。当肾盂压力>20cmH 2 O 时，导致肾血流减少，肾小管细胞 VEGFmRNA 表达水平增加，尿中 N-acetyl-beta-D-glucosaminidas 升高。尿中的 N-acetyl-beta-D-glucosaminidas 升高，提示肾细胞受破坏；细胞凋亡提示肾细胞出现不可逆损害；VEGFmRNA水平表达增加提示组织缺氧。肾小管细胞膜破坏和肾小管细胞凋亡与肾血流减低和VEGFmRNA表达水平增加有关，进一步提示肾盂压力升高与肾脏灌注量减低和组织缺氧密切相关。肾盂压力大于14cmH 2 O，引起集合系统生理性参数改变和肾脏损害，故以14cmH 2 O作为肾盂安全压力的阈值。
有些学者认为10ml/min的灌注速度过快，不符合病人生理，且不适合于每一个病人，特别是小儿。目前对Whitaker试验做了以下几种改进。
1.个体化压力/流率经皮肾盂穿刺，置入肾盂及膀胱测压管等操作与Whitaker试验相同。所不同的是记录病人的年龄、身高和体重，利用身高和体重计算出体表面积，查出各年龄段相对应的肾小球滤过率（GFR）。一般人双侧肾脏最大生理尿输出量等于肾小球滤过率的20%。根据公式可计算出病人单侧肾脏最大生理尿输出率：单侧肾脏最大生理尿输出率（ml/min）= 体表面积（m 2 ）×年龄校正后的 GFR（ml/min·1.73m 2 ）×20%/1.73m 2 ×肾脏数目
若已知病人的肾小球滤过率和分肾功能，还可用下述公式计算单侧肾脏最大生理尿输出率：单侧肾脏最大生理尿输出率（ml/min）=GFR（ml/min）×20%×分肾功能（%）。
用计算出的每个病人单侧肾脏最大生理尿输出率作为该病人灌注速度，并测量肾盂压力，称为个人化压力/流率。本法更符合每一个病人的自身状况，特别适合于小儿的上尿路尿流动力学检查。肾盂压力在0～14cmH 2 O，表明没有梗阻。若压力升高至大于20cmH 2 O，表明有梗阻。
2.评价持续压力灌注下压力/ 流率该方法是以肾盂压力为定量（通常选择14cmH 2 O）的条件下，测量一定时间内怀疑有病变侧集合系统的尿输出量，计算出尿输出率，并以正常人群单侧肾脏最大生理尿输出率为参考，比较病人的尿输出率。如果测得的尿流率≥正常人群单侧肾脏最大生理尿输出率，说明无梗阻。如果测得的尿流率<参考值，则有梗阻存在。实际上测量一定时间内单侧肾脏的尿输出量，并不像监测肾盂压力一样，能随时反映肾脏尿液输出的即时变化。况且尿量的测量容易受到来自对侧肾脏尿液的影响，故已不作为临床上尿路尿流动力学检查的首选方法。
3.利尿性压力/流率 操作方法：从静脉先给予病人15ml/kg生理盐水充分水化，并静脉注射呋塞米1～2mg/kg，注射后行经皮肾盂穿刺，监测肾盂压力30分钟。与其他肾盂测压方法最大的不同就是利尿性压力/流率测定不需进行肾盂灌注，而依靠病人自身的集合系统产生尿液，因此利尿性压力/流率更能真实反映集合系统的生理状态。
正常肾脏有很强的能力来处理增加的尿流输出。积水肾脏如在最适当的灌注流速情况下，肾盂压力维持在<14cmH 2 O，说明引流有效。先天性肾积水肾盂压力可以维持在正常范围，因为积水的肾脏长期处于病理状态，通过减少肾血流量与GFR，可使肾盂压力也维持在正常状态。但先天性肾积水肾盂处理额外增加的尿输出量的能力却很有限，尿输出量稍微增加，肾盂压力即开始升高。利尿性压力/ 流率，肾盂压力>14cmH 2 O不仅意味高的尿流输出阻力，而且更重要的是揭示肾脏正处于不稳定的代偿性平衡状态中。
利尿性压力/流率与其他诊断方法比较，影像检查仅提供集合系统解剖学方面的信息，如超声检查，无创简便，但无法定量测量肾功能或由梗阻引起的肾脏生理方面的改变。因此，超声检查主要用来监测随访肾积水的变化，定期超声检查若显示肾积水进行性加重，就需结合其他检查来评估肾脏功能和生理的变化。静脉肾盂造影和逆行肾盂造影检查可以很好地显示解剖梗阻部位，而造影剂排泄的方式也能为梗阻的严重程度提供一定线索。但对于先天性肾积水是否需要手术，静脉肾盂造影和逆行肾盂造影检查不会比超声检查提供更多的信息。
利尿性压力/流率与利尿性肾核素扫描的操作方法有其相似之处，都使用导尿管排空膀胱，检查前通过静脉输入晶体液充分水化，静脉注射呋塞米。但两者测量的参数有本质的区别：利尿性压力/流率是测量随尿流输出量的增加，肾盂压力的变化；而利尿性肾图是研究某种放射性物质清除50%时，所用的时间（即T 1/ 2 ），半定量地测量了尿流通过可疑梗阻部位时的流率。肾盂压力与T 1 / 2 并无相关性。由于阻力与压力/ 流率呈正比例，利尿性压力/流率同时测量了压力与流率，而利尿性肾图未测量压力，仅通过提供T 1 / 2 作为流率的指标。在有些试验，利尿性压力/ 流率显示集合系统显著梗阻，而T 1/ 2 正常；有些集合系统无梗阻，T 1/ 2 却升高。因此，诊断集合系统梗阻及梗阻的严重程度，经皮肾盂穿刺压力/流率是最合适的手段。
影响上尿路尿流动力学的因素：
膀胱输尿管反流、逼尿肌反射亢进、膀胱顺应性减退以及功能性膀胱容量减小可以对上尿路动力学产生影响，所以必须持续留置膀胱内引流，排除膀胱由于功能障碍对上尿路造成的影响，分别行上、下尿流动力学检查。有时上、下尿流动力学可以产生模糊的结果，经皮压力/流率反映的是上、下尿路异常共同造成的集合系统扩张积水。膀胱留置导尿管排空膀胱，使膀胱压力为零非常重要。因为有学者认为肾盂压力上升与膀胱压力上升无线性关系，所以Whitaker提出修正的肾盂相对压力=肾盂平衡压力-膀胱压力是不能准确反映肾盂压力与膀胱压力的关系。
经皮压力/流率仅能提供集合系统有无生理性梗阻，是输尿管梗阻所造成的综合结果，但不能说明具体的梗阻部位。必须结合同步影像检查，当造影剂通过可疑梗阻部位，肾盂压力无显著性升高，且通过较顺利，则无梗阻；反之，若造影剂通过可疑梗阻部位缓慢，且肾盂压力升高，则该部位即是引起梗阻的主要部位。
总之，上尿路尿流动力学检查能及时反映集合系统的尿流阻力，临床上可以帮助决定上尿路是否存在梗阻和选择肾积水手术的时机，它的作用正逐渐显现。由于上尿路尿流动力学检测属于有创性检查，且操作比较复杂，因此在临床上大多数病例还是依靠常规检查可以得到满意的结果。