聲脈沖輻射力成像與慢性腎臟疾病分期和估算腎小球濾過率的相關性研究

芮志鳳，蔡 峰，張虎軍

成都軍區(qū)總醫(yī)院 健康管理中心(成都 610083)

·論著·

聲脈沖輻射力成像與慢性腎臟疾病分期和估算腎小球濾過率的相關性研究

芮志鳳，蔡 峰，張虎軍△

成都軍區(qū)總醫(yī)院 健康管理中心(成都 610083)

目的 探討聲脈沖輻射力成像(acoustic radiation force impulse, ARFI)在預測慢性腎臟疾病(chronic kidney disease，CKD)臨床分期以及腎臟纖維化程度中的應用價值。方法 選取2016年3—12月在成都軍區(qū)總醫(yī)院行ARFI檢查的CKD不同臨床分期患者共48例，所有患者均經(jīng)病理結果證實腎病病理類型。根據(jù)CKD臨床分期及估算腎小球濾過率(estimated glomerular filtration rate, eGFR)=60 mL·min-1·1.73m-2作為標準，將患者分為5組(CKD 1～5期)和兩組(eGFR<60 mL·min-1·1.73m-2，eGFR≥60 mL·min-1·1.73m-2)。應用ARFI測量所有患者腎皮質剪切波速(shear wave velocity, SWV)，并對不同分組進行比較，Spearman分析CKD患者腎皮質彈性變化與臨床分期、病理纖維化程度、肌酐、尿素氮、腎臟長徑等相關性，ANOVA分析CKD各組間SWV值。結果 隨著CKD分期加重，SWV值增大，CKD4期和5期患者SWV值最大，分別為(2.51±0.50)m/s和(2.51±0.00)m/s； GFR<60 mL·min-1·1.73m-2組SWV值為(2.29±0.40)m/s，GFR≥60 mL·min-1·1.73m-2組SWV值為(2.30±0.40)m/s。Spearman相關分析顯示，CDK患者腎皮質SWV值與CKD臨床分期、病理纖維化程度、肌酐、尿素氮、腎臟長徑等的相關性差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。 ANOVA分析顯示，CKD各臨床分期間，SWV值差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結論 SWV值隨著CKD的嚴重程度而增加，但仍不足以作為預測CKD的分期和腎臟纖維化程度的方法。

慢性腎臟疾病；聲脈沖輻射力成像； 剪切波速； 超聲

慢性腎臟疾病(chronic kidney disease，CKD)是指在炎癥、免疫、損傷、病毒等各種致病因素的作用下，腎組織發(fā)生過度的損傷修復,導致纖維化形成,腎功能減退乃至衰竭的病理過程[1]。近年來，成年人口CKD的患病率逐漸升高[2-5]，并成為全因死亡率、心血管疾病死亡率以及終末期腎病的獨立危險因素 。因此，尋找早期腎功能損害的敏感指標，用以評價腎臟纖維化程度,以預測CKD患者長期腎功能，對延緩或防止CKD的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。

聲脈沖輻射力成像(acoustic radiation force impulse, ARFI)是一種新型超聲彈性成像技術，通過組織對輻射力的反應，直接獲取組織彈性信息，并以剪切波速(share wave velocity，SWV)進行量化[6]。ARFI在肝臟、甲狀腺、乳腺、腎臟等實質器官中應用較為成熟，而在CKD如糖尿病性腎病、移植腎排斥反應等造成的腎臟纖維化的定量評價中，認為ARFI的測量結果與纖維化的嚴重程度具有相關性[7-9]。因此，本研究通過ARFI，檢測CKD患者腎臟SWV，探討ARFI在預測CKD進展及分期的價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選取2016年3—12月在成都軍區(qū)總醫(yī)院行ARFI檢查，并經(jīng)病理活檢證實腎病類型的CKD患者共48例。所有患者均于清晨空腹采血，行腎功能檢測，檢測指標包括血肌酐、尿素氮和尿酸。腎功能檢測與超聲檢查時間間隔不超過2 d，受檢者1周內未行血液透析治療。所有患者均符合K/DO-QI提出的CKD診斷標準[10]：1)腎臟損耗(結構或功能異常)≥3個月，有或無估算腎小球濾過率(estimated glomerular filtration rate, eGFR)下降，可表現(xiàn)下面任何1條：病理學檢查異常或出現(xiàn)腎損害指標,包括血、尿成分或影像學檢查異常；2)患者eGFR<60 mL·min-1·1.73m-2長達3個月以上，有或無腎臟損害指標。根據(jù)我國2006年eGFR課題協(xié)作組改良簡化的MDRD方程[11]：

eGFR(mL·min-1·1.73m-2)=175×血清肌酐(mg/dL)-1.234×年齡(歲)-0.179×(若為女性0.79)。

eGFR臨床分期：1期：≥90 mL·min-1·1.73m-2；2期：60～89 mL·min-1·1.73m-2；3期：30～59 mL·min-1·1.73m-2；4期：15～29 mL·min-1·1.73m-2；5期：<15 mL·min-1·1.73m-2。由于本研究病例數(shù)較少，為了避免假陰性結果，將eGFR=60 mL·min-1·1.73m-2作為臨界值，分為兩組再次進行分析。

所有患者在超聲引導下，進行14 G粗針穿刺活檢，穿刺標本進行H&E染色和熒光染色分析，在光鏡下觀察腎小球、腎小管等病理改變，以及IgG、IgA、IgM、C3、C1q等表達，電鏡下觀察腎小球和腎小球系膜、基膜等改變，并計算腎小球硬化和腎小管纖維化的比例，確定腎病類型和腎臟纖維化程度。

1.2 儀器與方法

采用西門子Acuson S2000超聲系統(tǒng),4 MHz凸陣探頭(頻率范圍1.75～4.00 MHz)及VTQ定量系統(tǒng)。患者采取側臥位，常規(guī)超聲觀察腎臟大小、形態(tài)、結構，以排除腎結石、囊腫、占位、積水、海綿腎、腎動脈狹窄等病變。行腎臟縱向掃查，調整圖像至腎長軸最大切面，測量腎臟長徑，并以探頭輕觸皮膚為宜，保持探頭懸停，啟動VTQ模式。在取樣框與體表之間，避開肋骨，將取樣框ROI(1.0 cm×0.5 cm)置于右腎中下1/3皮質，并垂直于腎臟長軸，避開髓質和腎竇結構，且取樣框內不可出現(xiàn)腎外組織和被膜。測量深度在8 cm以內，囑患者屏氣后，并測量和記錄腎實質彈性測量值SWV和測量深度，重復7 次，若測量過程中產(chǎn)生無效測量值(SWV=X.XX m/s)，則不記錄在內，直至得到7個有效值為止(圖1)。測量過程中盡量保持在同1個測量部位。所有測量均由同1位經(jīng)驗豐富的超聲醫(yī)師完成，該醫(yī)師在VTQ測量前，不了解患者任何臨床和病理診斷信息。

圖1 左腎實質SWV測量

注：取樣框位于中上極皮質內，避開腎竇和腎包膜。SWV值為2.55 m/s，測量深度為4.9 cm

1.3 統(tǒng)計學方法

2 結果

2.1 臨床資料

本研究患者共48例，其中，男24例，女24例，年齡12～69 (42.00±14.10 )歲。根據(jù) eGFR對CKD行臨床分期，1期患者23例，2期12例，3期8例，4期4例，5期1例。以eGFR=60 mL·min-1·1.73m-2作為分期臨界值，eGFR<60 mL·min-1·1.73m-2組共13例，eGFR≥60 mL·min-1·1.73m-2組共35例。腎活檢病理診斷中，IgA腎病為最常見的病理類型(22/48)，其次為腎小球膜性病變(9/48)(表1)。

2.2 SWV與各個指標關系

每位患者SWV去除最高值和最低值后，計算剩下的5個SWV值的平均值。CKD1、2、3、4、5期患者SWV值分別為(2.36±0.40 )m/s，(2.19±0.30) m/s，(2.15±0.40) m/s，(2.51±0.50) m/s，(2.51±0.00) m/s。eGFR<60 mL·min-1·1.73m-2組SWV值為(2.29±0.40)m/s，eGFR≥60 mL·min-1·1.73m-2組SWV值為(2.30±0.40)m/s。

表1 患者臨床資料[n(%)]

2.3 Spearman相關分析及各組方差分析

Spearman相關分析結果顯示，腎實質SWV值與血壓、臨床分期(分為5期或者兩期)、血清肌酐、尿素氮、eGFR、病理結果、SWV深度等均無相關性。不管臨床分期為CKD分期或以eGFR=60 mL·min-1·1.73m-2作為分期，結果均顯示，兩種分期均與收縮壓、舒張壓、肌酐、尿酸、腎小球硬化程度呈正相關，與尿素氮、eGFR呈負相關，與SWV、SWV深度、年齡、BMI等均無相關性。以CKD5期作為臨床分期，方差分析結果顯示，肌酐、尿酸、尿素氮、eGFR、腎小球硬化、腎臟長徑在各期CKD患者中差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，而SWV、SWV深度、腎小管纖維化CV在各期CKD患者中差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。以eGFR=60 mL·min-1·1.73m-2作為分期，方差分析結果顯示，肌酐、尿酸、尿素氮、eGFR、腎小球硬化在兩組患者中差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，而SWV、SWV深度、腎小管纖維化、腎臟長徑CV在各期CKD患者中差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)(表2)。

表2 CKD各期患者Spearman分析和方差分析結果

2.4 CKD分期CV

CKD1期為(17.50±0.80)%，CKD2期為(15.00±0.70)%，CKD3期為(16.00±6.00)%，CKD4期為(16.00±1.40)%，CKD5期為(23.40±1.40)%；eGFR<60 mL·min-1·1.73m-2組為(16.65±7.60)%，eGFR≥60 mL·min-1·1.73m-2組為(16.57±8.70)%。CV在各期CKD中差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。

3 討論

CKD是一種進展性的不可逆性的病理綜合征。當各種慢性刺激持續(xù)作用于腎臟，可造成不可逆的瘢痕形成階段，并導致腎功能衰竭。因此，早期檢測腎功能，延緩或阻止CKD的形成是醫(yī)學發(fā)展的必然趨勢。

臨床上，肌酐、尿素氮、eGFR等是檢測腎功能的常規(guī)指標，尤其是eGFR，被認為是評價CKD嚴重程度的最佳指標，且以eGFR=60 mL·min-1·1.73m-2作為臨界值，預測腎功能的損害程度[3-4]，但由于eGFR受血肌酐濃度、性別、肌肉代謝、藥物等因素影響，其反映腎功能變化的敏感性較低、重復性較差。腎活檢可較準確地評價CKD，但卻為一種有創(chuàng)的檢查方法，且存在一定的樣本誤差，在臨床上難以追蹤患者的纖維化進展[12]。因此，尚無敏感指標對腎臟纖維化的早期診斷和分期預測作出定量或定性的評估。

然而，由于腎臟在解剖結構、細胞結構及血液動力學方面均較復雜，其受到的影響因素較多[13]。因此，ARFI在CKD中的應用及實驗結果存在爭議[8-9,14-15]，但越來越多研究認為SWV值可在一定程度上反應腎臟疾病的病程變化。Yang 等[16]認為，SWV值可預測腎移植后是否發(fā)生急性排斥反應，其準確性>87%。ARFI用于胡桃夾兒童腎臟對比，發(fā)現(xiàn)左腎實質比右腎實質SWV值明顯降低[17]。在CKD患者中，同樣也呈現(xiàn)了SWV與eGFR具有負相關關系[18]。本研究結果顯示，SWV值與CKD的臨床分期及eGFR不存在相關關系，但隨著臨床分期的加重，eGFR的減少，SWV值具有增大趨勢。

對本研究相關性較弱的結果進行分析，可能是由于SWV易受多種機械性及功能性參數(shù)的影響，如組織的各向異性和血流狀態(tài)。由于腎臟結構各向異性高，當聲束方向與這些結構方向不一致時，可在很大程度影響SWV傳導速度及腎組織(尤其是皮質)的彈性值，導致SWV值減低或增高,甚至可出現(xiàn)截然相反的結果[13]。因此，操作者對SWV進行測量時，手持探頭的方向是影響SWV值的重要因素。另外，血流動力學的改變、腎小管內液體增加和膨脹導致的eGFR、體液的再吸收等改變也會影響腎臟硬度[19-20]。此外，探頭作用于腹部的壓力[21]、操作者的經(jīng)驗水平、掃查手法、患者的體型和屏氣程度等，均可影響SWV測量值。

綜上所述，本研究結果表明，SWV值隨著CKD的嚴重程度而增加，但仍不足以作為預測CKD的分期和腎臟纖維化程度的方法。由于ARFI應用于腎臟存在眾多影響因素，如腎臟本身結構、血流動力學、尿液量、探頭壓力、患者配合等，因此，仍需要標準化操作流程以及更多的臨床研究進行探索。

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A Study on the Correlation of Acoustic Radiation Force Impulse Imaging with the Chronic Kidney Disease Staging and Estimated Renal Glomerular Filtration Rate

Rui Zhifeng, Cai Feng, Zhang Hujun△.

Department of Health Management Center, Chengdu Military General Hospital, Chengdu 610083, China

Objective To explore the application values of acoustic radiation force impulse imaging (ARFI) in predicting the staging of chronic kidney disease (CKD) and the degree of renal tissue fibrosis. Methods 48 CKD patients of different stages undergoing the examination of ARFI from March to December of 2016 were selected in the study and the pathological types of all the patients were confirmed as nephropathy by the pathological results. Those patients were divided into five stages from Stage 1 to Stage 5 according to the CKD clinical staging. In accordance with the standard of Estimated Glomerular Filtration Rate (eGFR)=60 mL·min-1·1.73m-2, those patients were also divided into the group with eGFR<60 mL·min-1·1.73m-2and the group with eGFR≥60 mL·min-1·1.73m-2. The shear wave velocity (SWV) of renal cortex in each group was detected by ARFI and compared among different stages and groups. The Spearman correlation analysis was adopted to analyze the correlation of renal cortical elasticity of CKD patients with the indicators such as clinical stage, pathological fibrosis degree, serum creatinine, urea nitrogen, and kidney size respectively. The SWV differences of each group were analyzed by One-way ANOVA. Results The SWV value increased with the aggravation of CKD, and the SWV values of CKD Stage 4 and 5 were the highest and they were(2.51±0.50)m/s and(2.51±0.00)m/s respectively. The SWV value of the group with eGFR<60 mL·min-1·1.73m-2was (2.29±0.40)m/s, while that of the group with eGFR≥60 mL·min-1·1.73m-2(2.30±0.40)m/s. The results of Spearman correlation analysis showed that the SWV values of renal cortex of CDK patients were not correlated with the indicators including the clinical stage of CKD, pathological fibrosis degree, serum creatinine, urea nitrogen, and kidney size (P>0.05). The results of One-way ANOVA showed that there were no significant differences in the SWV value among all the stages of CKD (P>0.05). Conclusion The SWV value increases with the aggravation of CKD, but it cannot be taken as the method to predict the clinical stage of CKD and the renal tissue fibrosis.

Chronic kidney disease; Acoustic radiation force impulse imaging; Shear wave velocity; Ultrasound

http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1705.R.20170516.1631.004.html

10.3969/j.issn.1674-2257.2017.03.018

R445.1

A

△通信作者：張虎軍，E-mail：1875009@qq.com