剪切波彈性成像在慢性腎臟疾病診斷中的初步研究

洪 柳 張 丹 鄭 毅 鄭少萍 王 靜

剪切波彈性成像在慢性腎臟疾病診斷中的初步研究

洪 柳 張 丹 鄭 毅 鄭少萍 王 靜

目的 探討剪切波彈性成像技術(shù)在慢性腎臟疾病早期診斷中的應(yīng)用價(jià)值。方法 應(yīng)用剪切波彈性成像技術(shù)測(cè)量并比較30例經(jīng)左腎穿刺活檢確診為慢性腎臟疾病患者（病例組）和30例正常健康成人（正常對(duì)照組）的左腎皮質(zhì)部、髓質(zhì)部及腎竇部楊氏模量最大值（Emax）和平均值（Emean）。繪制受試者工作特征（ROC）曲線并計(jì)算曲線下面積以評(píng)價(jià)各部位楊氏模量值診斷慢性腎臟疾病的效能。結(jié)果 正常對(duì)照組左腎皮質(zhì)部Emax和Emean分別為（3.47±0.54）kPa、（1.87±0.68）kPa，髓質(zhì)部 Emax和 Emean 分別（2.45±1.09）kPa、（1.08±0.68）kPa，腎竇部 Emax 和 Emean 分別（9.01±3.74）kPa、（7.49±2.77）kPa，3個(gè)部位Emax和Emean值比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.01）。病例組左腎皮質(zhì)部Emax和Emean分別為（4.12±1.71）kPa、（2.76±1.06）kPa，髓質(zhì)部 Emax 和 Emean 分別為（2.57±1.07）kPa、（1.27±0.68）kPa，腎竇部 Emax 和Emean 分別為（8.76± 2.45）kPa、（6.78±2.57）kPa，3個(gè)部位 Emax、Emean比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均 P＜0.05）。兩組腎皮質(zhì)部Emax、Emean比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）。皮質(zhì)部楊氏模量值診斷慢性腎臟疾病的ROC曲線下面積為0.758，當(dāng)截?cái)嘀禐?.15 kPa時(shí)，其診斷準(zhǔn)確率和特異性分別為56.7%、63.3%。結(jié)論 慢性腎臟疾病腎臟皮質(zhì)部硬度變化與病變部位及程度密切相關(guān)，剪切波彈性成像可定量評(píng)價(jià)腎臟不同部位的楊氏模量值，為臨床腎臟疾病診斷提供更豐富診斷信息。

超聲檢查；剪切波彈性成像；腎皮質(zhì)

慢性腎臟疾?。╟hronic kidney disease，CKD）是由各種原因?qū)е碌穆阅I臟結(jié)構(gòu)和功能障礙，其發(fā)展過(guò)程中可出現(xiàn)慢性腎功能不全，腎小球硬化、血管萎縮塌陷及間質(zhì)纖維化等病理改變，大體解剖表現(xiàn)為組織變硬。不同病因所致病變累及的部位及組織彈性改變并不相同［1］。既往應(yīng)用二維超聲結(jié)合彩色多普勒成像技術(shù)定性檢測(cè)腎臟實(shí)質(zhì)病變，對(duì)腎臟疾病的診斷、治療、隨訪及預(yù)后判斷均有重要臨床意義，但無(wú)法針對(duì)病變部位及病變程度進(jìn)行定量分析診斷。剪切波彈性成像（shear-wave elasticity，SWE）技術(shù)可定量測(cè)量組織或病變的楊氏模量值，直接反映組織或病變的硬度變化，為進(jìn)一步評(píng)價(jià)病變程度提供相對(duì)客觀的評(píng)價(jià)指標(biāo)。本研究應(yīng)用SWE技術(shù)定量測(cè)量原發(fā)性CKD患者腎臟不同部位的楊氏模量值，旨在初步探討SWE技術(shù)在CKD診斷中的應(yīng)用價(jià)值。

資料與方法

一、研究對(duì)象

選取我院2016年6～8月收治的原發(fā)性CKD患者30例為病例組，其中男16例，女14例，年齡16～66歲，平均（34.03±6.14）歲。依據(jù)美國(guó)國(guó)家腎臟基金會(huì)制定的腎臟疾病臨床實(shí)踐指南的診斷標(biāo)準(zhǔn)，血肌酐gt;110μmol/L和/或血尿素氮gt;7.5 mmol/L，診斷為CKD 2～3期。均通過(guò)左腎穿刺病理檢查排除各種繼發(fā)型腎病綜合征，同時(shí)明確腎臟病變部分及病理類(lèi)型，其中腎小球輕度系膜增生4例，腎小球輕度系膜增生性病變伴球性硬化4例，腎小球輕度系膜增生性病變球門(mén)部透明滴樣變3例，系膜增生性腎小球腎炎3例，膜增生性腎小球腎炎4例，腎小球非典型性膜性病變4例，慢性腎小球腎炎3例，局灶性節(jié)段性腎小球硬化3例，IgA腎?。I小球硬化、新月體形成及腎小管萎縮并間質(zhì)纖維化）2例。

另選取與病例組性別、年齡匹配的30例健康志愿者為正常對(duì)照組，其中男18例，女12例，年齡23～57歲，平均（30.33±3.99）歲。既往均無(wú)腎臟疾病、糖尿病、高血壓病、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病等，實(shí)驗(yàn)室檢查血、尿正常。

二、儀器與方法

使用法國(guó)聲科AixPlore彩色多普勒超聲診斷儀，凸陣探頭，頻率3.5～5.5 MHz，配備SWE定量軟件，固定二維灰階增益、彩色多普勒條件設(shè)置。患者取俯臥位，因腎臟穿刺活檢均為左腎，故選取左腎進(jìn)行測(cè)量研究，先行常規(guī)超聲于標(biāo)準(zhǔn)左腎長(zhǎng)軸切面進(jìn)行掃查，測(cè)量左腎大小、皮質(zhì)厚度，CDFI探查其內(nèi)血流情況；然后囑受檢者吸氣后屏住呼吸，盡可能使聲束與腎臟包膜垂直，待圖像穩(wěn)定后啟動(dòng)彈性成像模式，固定取樣框直徑為5.0 mm，分別測(cè)量左腎下極包膜下腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)及腎竇部的楊氏模量值，即Q-Box區(qū)域內(nèi)組織平均楊氏模量值（Emean）和最大楊氏模量值（Emax），同一部位測(cè)量3次取平均值。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

應(yīng)用SPSS20.0統(tǒng)計(jì)軟件，正態(tài)分布的計(jì)量資料以x±s表示，多組間比較行非參數(shù)檢驗(yàn)，兩組間比較行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。繪制受試者工作特征（ROC）曲線評(píng)價(jià)各部位楊氏模量值對(duì)CKD的診斷效能。Plt;0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

一、兩組SWE測(cè)值比較

正常對(duì)照組左腎髓質(zhì)、皮質(zhì)及腎竇部Emax、Emean依次增大，兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.01）。病例組左腎髓質(zhì)、皮質(zhì)及腎竇部Emax、Emean變化趨勢(shì)與正常對(duì)照組相同。病例組各部位Emax、Emean均大于正常對(duì)照組，但僅腎皮質(zhì)部Emax、Emean比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。見(jiàn)圖1和表1。

圖1 SWE技術(shù)測(cè)量楊氏模量值聲像圖

二、楊氏模量值對(duì)CKD的診斷效能

對(duì)楊氏模量值診斷CKD 2~3期患者繪制各部位ROC曲線，見(jiàn)圖2。腎臟髓質(zhì)Emean、竇部Emean、皮質(zhì)Emax、髓質(zhì)Emax、竇部Emax診斷CKD的ROC曲線下面積分別為 0.553、0.532、0.617、0.541、0.539（P=0.483、0.688、0.119、0.589、0.605）。皮質(zhì)部 Emean 的 ROC 曲線下面積為0.758（P=0.026），當(dāng)截?cái)嘀禐?.15 kPa時(shí)，其診斷準(zhǔn)確率為56.7%，特異性為63.3%。

表1 兩組腎臟皮質(zhì)、髓質(zhì)及腎竇部楊氏模量值比較（x±s）kPa

圖2 腎臟各部位楊氏模量值診斷CKD的ROC曲線圖

討 論

超聲彈性成像測(cè)量組織彈性這一基本力學(xué)信息，最早由Ophir等［2］于1991年提出，近年來(lái)超聲彈性成像技術(shù)已較廣泛地應(yīng)用于淺表器官及肝臟等實(shí)質(zhì)性器官的檢查。既往傳統(tǒng)彈性成像技術(shù)通過(guò)評(píng)估組織的彈性變化，以灰階或彩色編碼成像顯示不同組織的硬度或硬度比來(lái)協(xié)助診斷，對(duì)病變的硬度采取主觀定性判斷，無(wú)法獲得組織彈性指標(biāo)的絕對(duì)值進(jìn)行定量分析［3-4］。SWE技術(shù)通過(guò)控制聲波輻射脈沖在組織中傳播，可測(cè)得組織內(nèi)剪切波傳播速度及組織的楊氏模量值［5］，具有實(shí)時(shí)成像、定量測(cè)量、不受操作者影響及重復(fù)性好等特點(diǎn)，可定量評(píng)價(jià)病理生理狀態(tài)下的組織彈性。

研究［6］表明正常腎臟腎皮質(zhì)、髓質(zhì)及竇部剪切波速度逐漸減低，提示各部位硬度存在差異。而慢性腎功能不全時(shí)腎實(shí)質(zhì)組織剪切波速度增高，腎皮質(zhì)、髓質(zhì)明顯高于腎竇部，可推斷慢性腎功能不全時(shí)可引起腎實(shí)質(zhì)彌漫性損傷、纖維化以致硬化［7-8］。本研究應(yīng)用SWE技術(shù)定量測(cè)量腎臟組織硬化程度，旨在探討其對(duì)CKD的診斷價(jià)值。本研究結(jié)果顯示，正常對(duì)照組左腎皮質(zhì)、髓質(zhì)及腎竇部Emax和Emean比較，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；病例組SWE測(cè)值與對(duì)照組各部位變化趨勢(shì)一致。這是由于腎皮質(zhì)主要由腎小球毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)致密；腎髓質(zhì)主要由不同形態(tài)結(jié)構(gòu)上皮性小管即腎小管結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)含液體；腎竇部主要為腎臟血管、集合系統(tǒng)及間充質(zhì)結(jié)構(gòu)組成，各部位結(jié)構(gòu)組成存在明顯差異，其硬度值亦存在差異［6］。

臨床上CKD發(fā)生發(fā)展的病理過(guò)程主要包括腎小球球性硬化、腎小管萎縮、基膜變厚直至腎間質(zhì)纖維化，這些腎臟結(jié)構(gòu)上變化導(dǎo)致腎臟纖維化加重，實(shí)質(zhì)變硬［9］。本研究結(jié)果提示病例組皮質(zhì)部Emax和Emean與正常對(duì)照組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05），病例組患者均經(jīng)穿刺病理結(jié)果證實(shí)為原發(fā)性腎臟彌漫性病變，且均為CKD 2~3期患者，尚處于不全失代償期，病理證實(shí)病變均位于皮質(zhì)部腎小球及系膜水平，故腎皮質(zhì)損傷及硬度變化最為顯著。本研究結(jié)果提示病例組髓質(zhì)及腎竇部Emax及Emean與正常對(duì)照組比較無(wú)明顯差異。分析原因，病例組患者腎臟穿刺病理結(jié)果提示腎小管水平尚未發(fā)現(xiàn)病變，提示病變尚未累及髓質(zhì)和竇部，本研究結(jié)果證實(shí)楊氏模量值可一定程度上反映腎臟實(shí)質(zhì)的病變程度，以及皮質(zhì)部與實(shí)質(zhì)硬度變化。

本研究結(jié)果提示正常對(duì)照組與病例組皮質(zhì)Emax及Emean比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Plt;0.05），尤其皮質(zhì)Emean間有顯著差異。ROC曲線下面積提示以皮質(zhì)部Emean對(duì)CKD的診斷效能最高，其曲線下面積為0.758，可為臨床早期發(fā)現(xiàn)實(shí)質(zhì)病變提供定量評(píng)估依據(jù)。但本研究樣本量較小，其臨床應(yīng)用價(jià)值尚有待進(jìn)一步探討。

綜上所述，剪切波彈性成像技術(shù)可快捷、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、無(wú)創(chuàng)地定量檢測(cè)腎臟實(shí)質(zhì)硬度變化，評(píng)估病變部位及程度，有望為臨床慢性腎臟疾病早期診斷及病情監(jiān)測(cè)提供更多有價(jià)值的診斷依據(jù)。

［1］ Luks AM，Johnson RJ，Swenson ER，et al．Chronic kidney disease at high altitude［J］．JAm Soc Nephrol，2008，19（12）：2262-2271.

［2］ Ophir J，Alam SK，Garra B，et al.Elastoglaphy：Imaging the elastic properties of soft tissueswith ultrasound［J］.JMed Ultrasonics，2002，29（4）：155-171.

［3］ Barr RG.Sonographic breast elastography：a primer［J］.J Ultrasound Med，2012，31（5）：773-783.

［4］ Youk JH，Son EJ，Gweon HM，et al.Comparison of strain and shear wave elastography for the differentiation of benign from malignant breast lesions，combined with B-mode ultrasonography：qualitative and quantitativeassessments［J］.Ultrasound Med Biol，2014，40（10）：2336-2344.

［5］ 徐建紅，劉智惠，孫雷，等．剪切波定量超聲彈性成像技術(shù)在腎臟中應(yīng)用的初步研究［J］．中華醫(yī)學(xué)超聲雜志（電子版），2011，8（5）：1048-1052．

［6］ 姚春曉，傅寧華，楊斌，等．聲觸診組織定量分析在慢性腎病中應(yīng)用的初步探討［J］．中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)雜志，2009，25（12）：1169-1172.

［7］ 王文偉，王睿麗，馬桂英，等.聲脈沖輻射力成像評(píng)價(jià)慢性腎功能不全價(jià)值［J］.中華實(shí)用診斷與治療雜志，2011，9（25）：863-864.

［8］ Pareek G，Wilkinson ER，Bharat S，et al．Elastographic measurements of in-vivo radiofrequency ablation lesions of the kidney［J］．JEndourol，2006，20（11）：959-964．

［9］ 李深福，胡華，黎晉宇，等.早期慢性腎臟病腎皮質(zhì)聲觸診阻滯定量剪切波速度參考值的初步研究［J］.臨床腎臟病雜志，2017，17（2）：80-84.

Preliminary study on shear waveelastrography in diagnosisof chronic kidney disease

HONGLiu，ZHANGDan，ZHENGYi，ZHENGShaoping，WANGJing
Department of Ultrasound，Union Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Scienceand Technology，Wuhan 430022，China

Objective To assess the application value of shear wave elastography（SWE）in early diagnosis of chronic kidney disease（CKD）.Methods SWE was performed on 30 patients with CKD confirmed by biopsy（patient group）and 30 healthy subjects（control group）.The quantitative elasticity value（Young’s modulus）by SWE in the left kidney cortex，medullary and sinuswereobtained and compared.Results Thecomparison of elasticity value：① In thecontrol group，the Emax and Emean of cortex were（3.47±0.54）kPa and（1.87±0.68）kPa，the Emax and Emean of medullary were（2.45±1.09）kPa and（1.08±0.68）kPa，the Emax and Emean of sinus were （9.01±3.74）kPa and （7.49±2.77）kPa，there were significant difference（all P＜0.01）.In the patient group，the Emax and Emean of cortex were （4.12±1.71）kPa and （2.76±1.06）kPa，the Emax and Emean of medullary were（2.57±1.07）kPa and（1.27±0.68）kPa，the Emax and Emean of sinus were（8.76±2.45）kPa and（6.78±2.57）kPa，there were significant difference（all P＜0.05）.②Comparison the data between the control group and the patient group，the data of Emax and Emean in patient group were significantly higher than thosein control group（all P＜0.05）.Evaluation the reliability of the elasticity value（Young’smodulus）in diagnosisof CKDby ROCcurve：theareaunder ROCcurvewas0.758，when cut-off valuewas3.15 kPa，the accuracy and specificity were 56.7%and 63.3%，respectively.Conclusion SWE can provide quantitative elasticity value of the different part of the kidney，and closely related to the lesion position and degree.SWE with quantitative value could provide moreassistancein evaluation kidney elasticity for clinical diagnosisin CKD.

Ultrasonography；Shear wave elastography；Kidney cortex

R692；R445.1

A

430022 武漢市，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院超聲科

王靜，E mail：2419676@qq.com

2017-08-04）