剪切波彈性成像及超聲造影定量評估慢性腎臟病

李奇默,董曉秋,梁 越,李 巖,姚金來

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院醫(yī)學超聲科,黑龍江 哈爾濱 150001)

慢性腎臟病(chronic kidney disease, CKD)指各種原因引起的慢性腎臟結構和功能障礙致腎小球濾過率(glomerular filtration rate, GFR)低于60 ml/(min·1.73 m2)或出現(xiàn)腎臟損傷標志(血液或尿液成分異常、影像學檢查異常等)[1],其基礎在于腎臟纖維化及腎臟血流動力學變化[2]。CKD起病隱匿,部分早期患者無明顯臨床癥狀或指標低于診斷標準[3],若無及時干預,病情進展可致不可逆性腎功能損害[4]。剪切波彈性成像(shear wave elastography, SWE)利用瞬時脈沖在體內產生剪切波,通過計算剪切波傳播速度得到楊氏模量,可實時評估病變組織纖維化程度[5-6]。超聲造影(contrast-enhanced ultrasound, CEUS)利用造影劑增強人體血流信號,可觀察組織及病變內微血管灌注信息[7-8]。本研究觀察SWE及CEUS診斷CKD的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性納入2019年1月—2022年9月168例于哈爾濱醫(yī)科大學附屬第四醫(yī)院接受超聲引導下腎臟穿刺活檢術的CKD患者(CKD組),男90例,女78例,年齡16～76歲,平均(51.7±12.9)歲;體質量指數(shù)(body mass index, BMI)16.71～29.10 kg/m2,平均(22.92±2.92)kg/m2;GFR 10.53～103.52 ml/(min·1.73 m2),平均(49.63±11.35)ml/(min·1.73 m2);肌酐78.90～877.90 μmol/L,平均(322.22±92.56)μmol/L;尿酸98.40～553.60 μmol/L,平均(256.31±86.32)μmol/L;尿素氮3.52～23.52 mmol/L,平均(12.82±2.56)mmol/L;根據(jù)腎臟病預后質量倡議(Kidney Disease Outcomes Quality Initiative, K/DOQI)工作組指南[9],其中CKD1期[GFR≥90 ml/(min·1.73 m2)]48例,CKD2期[60 ml/(min·1.73 m2)≤GFR<90 ml/(min·1.73 m2)]46例,CKD3期[30 ml/(min·1.73 m2)≤GFR<60 ml/(min·1.73 m2)]38例,CKD4～5期[GFR<30 ml/(min·1.73 m2)]36例。納入標準:①有明確病理結果;②穿刺活檢前腎臟超聲資料完整;③腎功能指標完整;④能配合屏氣。同期納入50名接受健康體檢且腎臟無異常者為對照組,男28名、女22名,年齡20～70歲,平均(44.6±14.3)歲;BMI 16.63～28.44 kg/m2,平均(23.91±2.60)kg/m2。記錄超聲檢查前腎功能指標。本研究經(jīng)我院倫理委員會批準(2023-YXLLSC-15)。

1.2 儀器與方法 由2名具有5年以上工作經(jīng)驗的超聲科醫(yī)師采用GE Logiq E9超聲儀及內置超聲定量分析軟件、頻率1～6 MHz C1-5凸陣探頭,或SupersonicImagine Airplorer型全數(shù)字化彩色多普勒超聲診斷儀、頻率1～6 MHz SC6-1凸陣探頭共同操作進行檢查。囑受檢者俯臥,以常規(guī)超聲測量左腎大小(最大長徑和最大寬徑)及皮質厚度;顯示左腎長軸切面后,囑受試者屏住呼吸,啟動SWE,將取樣框盡可能置于腎皮質,設Q-box直徑為5 mm,待圖像充盈均勻后測量腎臟楊氏模量,計算平均彈性模量(mean elastic modulus, Emean)、最大彈性模量(maximum elastic modulus, Emax)及最小彈性模量(minimum elastic modulus, Emin);保持探頭方向、位置及取樣深度一致重復測量3次,取平均值作為結果。之后顯示左腎最大縱切面,設機械指數(shù)為0.07,囑患者緩慢平靜呼吸,并控制呼吸幅度,經(jīng)肘正中靜脈團注2.4 ml聲諾維行CEUS,同時開啟動態(tài)圖像DICOM存儲。造影結束后調取DICOM,以分析軟件于左腎皮質中部選取直徑為5 mm的圓形ROI,繪制時間-強度曲線(time intensity curve, TIC)并獲取定量參數(shù),包括造影劑到達時間(arrive time, AT)、達峰時間(time to peak, TTP)、絕對峰值強度(peak intensity, ΔPI)及TIC下面積(Area)。最后于超聲引導下以18G活檢針穿刺左腎下極并取材進行活檢。

1.3 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 25.0統(tǒng)計分析軟件。以χ2檢驗比較計數(shù)資料;以±s表示服從正態(tài)分布的計量資料,行t檢驗或單因素方差分析(兩兩比較采用LSD-t檢驗)。采用Pearson相關性分析觀察CKD患者SWE、CEUS參數(shù)與腎功能指標的相關性。采用Medcalc 20.0.22軟件。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線,計算曲線下面積(area under the curve, AUC),評估SWE、CEUS參數(shù)單獨及聯(lián)合診斷CKD的效能,并以DeLong檢驗進行比較。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 組間比較 2組患者性別、年齡及BMI差異均無統(tǒng)計學意義(χ2=1.663、t=0.262、0.632,P均>0.05)。CKD組腎臟最大長徑、最大寬徑、皮質厚度、ΔPI及Area均小于(P均<0.05),Emean、Emax及Emin均高于對照組(P均<0.05),見表1及圖1。

圖1 患者男,59歲,CKD2期 A.SWE獲取左腎ROI內楊氏模量,Emean=25.0 kPa,Emax=36.0 kPa,Emin=16.4 kPa; B.于CEUS圖中勾畫左腎皮質ROI(箭); C.左腎皮質ROI對應TIC

表1 CKD組與對照組腎臟超聲參數(shù)比較

2.2 CKD組內各期超聲參數(shù)比較 不同分期CKD患者腎臟最大長徑、最大寬徑、皮質厚度、Emean、Emax、Emin、ΔPI及Area差異均有統(tǒng)計學意義(P均<0.05)。兩兩比較,CKD1期Emean、Emax及Emin均低于CKD2期(P均<0.05);CKD1、2期ΔPI及Area均大于,Emean、Emax及Emin均高于CKD3期(P均<0.05);CKD1、2期ΔPI均大于CKD4～5期(P均<0.05);CKD1、2、3期左腎最大長徑、最大寬徑、皮質厚度及Area均大于,Emean、Emax及Emin均小于CKD4～5期(P均<0.05)。見表2。

表2 各期CKD患者腎臟超聲參數(shù)比較

2.3 相關性分析 CKD患者腎臟Emean、Emax、Emin與肌酐(r=0.44、0.25、0.32)、尿酸(r=0.23、0.15、0.24)及尿素氮(r=0.12、0.16、0.26)均呈正相關(P均<0.05);Area與肌酐、尿酸及尿素氮均呈負相關(r=-0.44、-0.31、-0.43,P均<0.05),ΔPI與肌酐、尿酸均呈負相關(r=-0.15、-0.18,P均<0.05)。

2.4 SWE、CEUS定量參數(shù)診斷CKD 以Area、Emean、Emax診斷CKD的AUC均大于Emin、ΔPI(P均<0.05),尤以SWE參數(shù)Emean及CEUS參數(shù)Area的診斷價值更高,二者聯(lián)合診斷CKD的AUC達0.949,其95%CI(0.917,0.982),敏感度為92.63%,特異度為90.71%。見表3及圖2。

圖2 SWE、CEUS定量參數(shù)單獨及聯(lián)合診斷CKD的ROC曲線 A.SWE參數(shù); B.CEUS參數(shù); C.聯(lián)合Emean及Area

表3 單一SWE、CEUS定量參數(shù)及其聯(lián)合診斷CKD的ROC曲線結果

3 討論

本研究常規(guī)超聲結果顯示,CKD患者腎臟呈縮小趨勢,但在CKD1～3期變化并不明顯,至4～5期才出現(xiàn)明顯變化,與既往研究[5]結果相符。分析原因,CKD患者腎小球基底膜增厚、腎血管狹窄致腎臟逐步缺氧,在1～3期損傷較輕,可通過代償維持,使腎臟體積無明顯變化,但至4～5期腎臟皮質區(qū)小葉間動脈及弓形動脈管腔內充滿微血栓,管腔閉塞,腎臟缺氧嚴重,導致腎臟明顯縮小[10]。

本研究SWE定量分析結果顯示,CKD患者腎皮質硬度有增高趨勢,且腎纖維化及腎皮質硬度均隨CKD分期增加而加劇,與彭凌燕等[11]的結果相符。CKD所致腎小球硬化、細胞外基質沉積等使腎實質發(fā)生纖維化,增加腎臟硬度,此為連續(xù)、漸進過程,腎皮質彈性變化與病理發(fā)展過程相符,使SWE可用于鑒別腎皮質纖維化程度和CKD分期。CEUS顯示CKD組Area小于對照組,提示CKD患者腎皮質總體血流灌注量減低;且CKD分期越高,總體血流灌注量越低[12];CKD組ΔPI低于對照組,提示CKD患者腎臟最大血容量減低,但于CKD3期方趨明顯,可能與CKD早期腎臟代償作用有關,尤其在GFR指標正常階段,腎素-血管緊張素系統(tǒng)激活可使血管擴張以保持腎臟最大血容量相對穩(wěn)定;之后隨病情加重,腎間質水腫、血管狹窄等病理變化逐漸加劇,致腎臟最大血容量減低[13]。相關性分析結果亦表明,SWE與CEUS定量參數(shù)可很好地反映腎功能改變情況;綜合ROC曲線分析結果,Area及Emean、Emax的診斷價值更高;以Emean及Area聯(lián)合診斷CKD的AUC達0.949,敏感度為92.63%,特異度為90.71%。

綜上,SWE和CEUS指標均能有效評估CKD,二者聯(lián)合診斷效能更佳,且與血肌酐等腎臟功能指標有良好的相關性,有助于臨床初步無創(chuàng)評估CKD。但本研究為回顧性觀察,樣本量有限,且未對CKD病因進行分類分析,有待后續(xù)進一步完善。