多模態超聲技術在兒童腎小球疾病診斷中的應用進展

李雪嬌，樊 偉，高 虹，高 鵬

(昆明市兒童醫院超聲科，昆明 650228)

腎小球疾病是兒童最常見的疾病之一，其發病率較成人高，占兒科住院患者的7.3%[1]，臨床主要分為原發性、繼發性及遺傳性三類。其中，原發性疾病有腎小球腎炎、腎病綜合征、IgA腎病等；繼發性疾病有過敏性紫癜性腎炎、狼瘡性腎炎、乙型肝炎相關性腎炎等；遺傳性疾病有先天性腎病綜合征、遺傳性進行性腎炎、家族性良性血尿等[1]。它們的共同病理改變為腎小球血供改變、單純系膜增生、免疫復合物沉積、大量膠原纖維和纖維粘連蛋白滲出、新月體形成或彌漫性硬化性病變、腎小球間質纖維化等，可直接或間接引起腎實質損害。由于各種疾病的誘因不同，疾病的病理變化在早期多表現出差異性，隨著疾病的深入發展，尤其在疾病后期，其病理變化較為一致，可發展為腎臟纖維化及腎衰竭，不僅嚴重影響患者的生活質量，還給社會和家庭帶來沉重的經濟負擔。因此，早發現、早診斷及早治療兒童腎小球疾病，盡早保護腎功能，顯得尤為重要[2]。隨著超聲在此類疾病診斷過程中的逐漸完善，近年出現的超聲新技術單獨或聯合應用已成為兒童腎小球疾病診斷中快捷、有效的影像學方法[3]。現就多模態超聲技術在兒童腎小球疾病診斷中的應用現狀予以綜述。

1 多模態超聲技術分類

1.1常規二維超聲成像技術 正常兒童腎臟大小隨年齡的增長而增大，臨床上一般通過觀察腎臟的內部結構和測量腎臟的大小來評估腎小球疾病。早期其二維聲像圖大部分正常，小部分病情嚴重者由于腎小球毛細血管間質細胞和內皮細胞腫脹，表現為腎臟測值較同齡兒不同程度增大，腎實質增厚，回聲增強或減弱、皮髓分界清[4]。隨著病程進展，腎實質逐漸被病變組織和代償組織代替，患兒雙腎測值較同齡兒逐漸縮小，皮質變薄、回聲逐漸增強，皮髓質分界不清[5]。有研究認為，腎臟皮質厚度變薄能反映腎小球濾過功能，與腎功能損傷程度呈負相關[6]。因此，雖然二維超聲診斷兒童腎小球疾病腎實質損害敏感性低，但結合患兒臨床表現及實驗室檢查結果可對病情程度進行分析，對評估患兒的預后有一定幫助。

1.2彩色多普勒血流成像(color Doppler flow imaging,CDFI)技術 正常兒童腎內血管樹呈放射狀排列，且逐漸由粗變細，由少變多，形似“駱駝草”。而在兒童腎小球疾病早期腎內血管樹分布變化不明顯，中晚期腎內血流顯示由弓形動脈至段動脈逐漸稀疏減少，與腎實質損害程度成正比[7]。在彩色血流顯像的基礎上疊加頻譜多普勒可以觀察腎臟大血管的血流動力學狀態，由于葉間動脈直接供應腎實質，所以測量其收縮期最大血流速度、舒張期最小血流速度、阻力指數(resistivity index,RI)等參數意義較大。正常葉間動脈血流頻譜顯示高速低阻形，RI≤0.7[8]。呂宇濤等[9]對正常兒童腎臟CDFI血流動力學參數進行回歸分析發現，收縮期最大血流速度、舒張期最小血流速度與年齡、身高、體重、體表面積呈正相關，RI與年齡、體重呈負相關,年齡越小葉間動脈血流速度越慢，RI越高，其中新生兒期為(0.85±0.03)，隨著年齡及體重的增加，RI在12歲時降為(0.62±0.03)。鐘秋紅等[10]提出，腎小球疾病在起病初期腎實質充血腫脹會加快血管內的血流速度、增加局部血流量，葉間動脈收縮期最大血流速度、舒張期最小血流速度升高，RI下降。進展期腎小球缺血萎縮硬化致腎小動脈阻力增加，血流灌注減少，葉間動脈RI升高，收縮期最大血流速度、舒張期最小血流速度減慢，可見應用CDFI能有效顯示腎臟血流動力改變圖像,發現早期腎臟功能損傷。

1.3彩色多普勒能量成像(color Doppler energy,CDE)技術 隨著對兒童腎小球疾病研究的深入，對超聲多普勒技術的要求不斷提高，當增益過高或閾值過低時CDFI噪聲會掩蓋血流信號，對血流的顯示有角度依賴性及容易發生混疊效應，從而達不到理想的效果。CDE的出現，彌補了傳統CDFI的不足。它是一種以血流中所有紅細胞的能量反射為基礎的血流成像技術，對低流速低流量的血流檢測敏感性較高，顯示的圖像血流豐富，連續性好，無角度依賴性，圖像一般采用4級法3分半定量評價：檢查不到腎臟血管為0分；腎門可見少許血管為1分；大部分腎實質內可見葉間血管為2分；整個腎臟可見腎血管顯像至弓狀動脈水平為3分[11]。有研究表明，在兒童腎小球疾病早期CDE評分為3分，能顯示豐富完整的腎皮質血管網，隨著腎損害加劇，評分可逐漸變為2～0分，弓形動脈、小葉間動脈難以顯示，甚至完全不能顯示腎皮質血管網[12]。可見，CDE能反映腎功能不全的嚴重程度，早期發現腎功能損害。但CDE不能量化、抗干擾的能力差，呼吸運動、患兒哭鬧、探頭的滑動等均可以產生偽像，影響其對血流灌注的評價。

1.4超聲造影(contrast-enhanced ultrasound，CEUS)技術 CDFI和CDE是相對靜態的血流動力學狀態，其對腎臟血流灌注的評價受干擾、偽像、儀器條件影響，建立標準化對比帶來一定困難。而CEUS技術克服了這些不足，其通過靜脈注射超聲造影劑來增強人體的血流信號,實時動態觀察腎臟組織微循環灌注功能狀態。但由于當前國內外應用最廣泛的二代超聲造影劑注射用六氟化硫微泡的說明書上明確規定，適應人群年齡>18歲，故CEUS一直未能在兒童患者中廣泛應用[13]。隨著歐洲醫療中心將注射用六氟化硫微泡超范圍用藥應用于診斷兒童腫瘤性疾病和創傷性疾病，證實使用造影劑不會對兒童造成損害，且在腎臟應用中不會溢出至尿液和組織間液，不受腎小管轉運及腎小球濾過功能的影響[14]，適用于兒童的腎CEUS檢查[15]。近年，美國食品藥品管理局通過了將注射用六氟化硫微泡靜脈應用于評估兒童肝臟局灶性病變的批文，預示著兒童腎臟靜脈CEUS檢查成為可能[16]。同時，CEUS技術也在快速發展,從彩色多普勒到灰階諧波成像、間歇式成像、實時灰階超聲造影定量技術等,不僅減少了偽像，提高分辨力，還使圖像質量很大得到改善，為定量評價富含90%血流的腎實質微循環提供了新方法[17]。

CEUS可顯示低速和細小血流及局部缺血區域，提高了對早期腎實質病變的發現率，更容易對兒童腎小球疾病腎實質損害做出準確而快速的評價[18]。正常兒童的造影劑灌注表現為腎動脈-腎皮質-腎髓質的顯影順序，而造影劑的廓清順序與增強順序相反。Tsuruoka等[19]及Dong等[20]應用注射用六氟化硫微泡造影劑對慢性腎功能不全患者和健康者進行對比發現，健康者腎皮質和髓質的增強程度較慢性腎功能不全患者高，皮髓質增強減退較早；CEUS時間強度曲線分析表明，曲線上升率減小，達峰時間延長，能對腎功能起到一定的評價作用。董怡等[21]采用實時灰階超聲造影灌注成像定量分析軟件對經腎圖檢查證實存在早期腎功能損害患者的雙腎皮質進行分析發現，研究組左、右腎的曲線達峰絕對值顯著低于對照組；曲線下面積，曲線上升支斜率均顯著高于對照組，提示CEUS血流灌注參數有助于早期腎功能損害的診斷。梁蕾等[22]發現，實時超聲造影成像定量技術除了可以評價腎實質損害外，其灌注參數還與尿素氮、血肌酐、內生肌酐清除率等實驗室檢查指標密切相關。

1.5三維超聲成像技術 三維超聲實現了人體局部組織器官的立體成像，通過連續掃描臟器采集體積參數，分析運算得到目標臟器的三維立體圖像。其彌補了常規二維超聲空間顯像的不足，獲得的圖像清晰、信息量大，對腎體積測量的誤差較小，準確性及可重復性更好[23]。近年來，三維CEUS、三維血管能量成像、三維體積自動測量技術的出現和發展，對腎臟的解剖形態及動靜脈的重建顯示更完整直觀，可準確定量分析腎內血流灌注情況[24]。時博等[25]對采用三維超聲測量的正常兒童腎臟體積進行相關分析發現，年齡與學齡前兒童腎臟體積呈正相關。同時，周蔚等[26]應用三維超聲對正常兒童腎臟體積進行檢測，并將測量結果與身高、體表面積及體重進行相關性分析，結果發現正常兒童腎臟體積與身高、體表面積及體重均呈正相關，并提出了兒童腎臟體積指數較恒定，僅在1～2歲和1～6個月差異有統計學意義，為兒童腎小球疾病腎損害的評價提供了新的正常基礎參數。吳迪等[27]應用三維能量多普勒檢測彌漫性腎臟疾病患者的腎臟體積及血管容積與體積的相對指數發現，彌漫性腎臟疾病患者與正常對照者的血管指數差異有統計學意義,且隨著腎臟彌漫性疾病腎功能損害程度加重，差異越顯著。可見，三維超聲成像技術在早期診斷腎臟彌漫性疾病的特異性、敏感性均較高，能早期敏感發現腎功能的異常。

1.6超聲彈性成像技術 長期以來，人們一直致力于尋找能快速檢測腎臟硬度纖維化損傷程度的方法,超聲彈性成像技術的出現解決了這一問題。5歲以下兒童隨著年齡的增長，腎實質硬度會逐漸增加[28]。Bota等[29]選取91例正常兒童腎實質進行腎實質硬度檢測發現，年齡和性別與腎實質硬度差異有統計學意義，年齡越大，彈性值越大，且男孩彈性值>女孩彈性值；同時，彈性值與測量深度有關，深度越深，彈性值越小，而與腎臟的長度和腎實質厚度不相關。

目前，應用于腎臟檢查的彈性技術主要有聲脈沖輻射力彈性成像及二維剪切波彈性成像。徐彬[30]采用聲脈沖輻射力彈性成像技術對105例經腎穿刺活檢病理證實為腎小球疾病的患兒和120例正常兒童的腎實質進行測量，結果顯示左、右腎的彈性值差異有統計學意義。李萍等[31]應用聲觸診組織量化技術測量IgA腎病Lee病理分級的彈性值，結果顯示隨著Lee病理分級程度的加重，彈性指數值不斷增加。商蒙蒙等[32]應用聲脈沖輻射力彈性成像技術測量狼瘡性腎炎組和對照組腎實質的剪切波速度，結果顯示兩組的差異有統計學意義；受試者工作特征曲線分析顯示，聲脈沖輻射力彈性成像技術診斷狼瘡性腎炎的曲線下面積為0.77，靈敏度為67.90%、特異度為73.70%。上述研究證實，腎小球疾病早期血供的改變對組織彈性硬度的改變有影響，且當慢性腎實質彌漫性病變時腎小球減少、纖維化，腎組織硬度改變更明顯，其反映的組織彈性變化與病理變化程度有較好的一致性[30-32]。

二維剪切波彈性成像較聲脈沖輻射力彈性成像具有實時成像、量程大、提供的參數多等優點。徐建紅等[33]利用二維剪切波彈性成像檢測發現，正常左腎下段的皮質部楊氏模量值為(4.440±2.445) kPa,髓質部楊氏模量值為(3.971±2.659) kPa，兩者的差異有統計學意義。吳淑華[34]利用二維剪切波彈性成像技術測量100例正常兒童和140例慢性腎臟病兒童不同年齡段雙腎中部腎實質的平均彈性模量值，結果顯示正常兒童和慢性腎臟病兒童的腎實質平均楊氏模量值差異有統計學意義。隨著腎損傷的逐漸加重，慢性腎臟病兒童腎實質平均楊氏模量值呈遞增趨勢，其診斷的靈敏度、特異度分別為86.8%、94.7%。

1.7超聲引導腎穿刺技術 腎穿刺活檢是診斷腎小球彌漫性疾病的一種介入性診斷技術，不同的兒童腎小球疾病臨床癥狀及實驗室檢查有很多相似之處，但治療方法和預后差別很大[35]。常規超聲及超聲血流灌注檢查只能評估腎實質損害的程度，不能精準診斷兒童腎小球疾病的病理類型。隨著實時超聲引導和自動化活檢裝置的應用，超聲引導下穿刺腎活檢能準確定位并辨認穿刺的針尖及針道，隨時調整進針角度，將穿刺針成功引入腎下極皮質外側，避免不必要的腎實質損傷，整個過程安全、并發癥少，故兒童接受腎活檢的例數逐漸增加[35]。此外，超聲還可以監測穿刺后腎周血腫、動靜脈瘺等并發癥的有無，指導臨床及時干預[36]。楊勝和金梅[37]對124例有血尿、蛋白尿患兒進行腎活檢后發現，病理診斷為原發性腎小球疾病：系膜增生性腎小球腎炎19例，IgA腎病14例，腎小球輕微病變17例，局灶性節段性腎小球硬化2例，14例為微小病變，膜性腎病3例；繼發性腎小球疾病：紫癜性腎炎48例，狼瘡性腎炎3例；遺傳性腎小球疾病：2例為遺傳性腎小球疾病，2例Alport綜合征。穿刺后患兒肉眼血尿12例，超聲復查發現腎周血腫4例，他們均通過超聲檢測得到及時處理。

2 多模態超聲技術的聯合應用

目前，應用于兒童腎小球疾病的超聲檢查技術很多，但僅靠一種技術對腎小球疾病進行診斷不能滿足臨床需求，聯合多種技術能全面評估兒童腎小球疾病的情況：二維、三維超聲能提供腎臟完美的解剖細節；CDFI、CDE、CEUS可以提供血流灌注信息，評價腎臟的排泄功能；彈性成像可以評價腎皮質硬度；超聲引導下腎織活檢是確定腎臟病理類型的唯一方法，但該法有創，不宜重復操作、無法動態監測病變發展過程[23]。故在臨床工作中，應充分了解和掌握各種檢查技術的優劣和適應證，根據病情需要或進行診斷、決策治療方案、預后評估、療效觀察等目的不同，選擇單獨或聯合多種超聲技術檢測手段，與臨床、實驗室檢查相結合做到早期診斷和精準診斷，這對遏制兒童腎小球疾病進展、保護腎功能具有重要意義。

3 小 結

超聲影像技術經過多年的發展，已成為兒童腎小球疾病臨床診斷、治療必不可少的部分，但其對評價兒童腎小球疾病仍有許多不足之處：①由于此類疾病的病理改變基本一致、常規超聲表現均為不同程度的腎實質彌漫性病變，超聲新技術僅能提供腎臟血流灌注、組織硬度等參數評價腎臟功能受損的程度，對病因診斷鑒別意義不大。②目前的相關研究大部分為小樣本研究，缺乏長期隨訪判定預后數據。需進一步開展多中心、前瞻性隨機對照大樣本研究。隨著高檔彩色多普勒超聲診斷軟件系統的不斷開發更新，未來希望：①將人工智能引入超聲診斷中，應用機器人操作采集、分析數據，發展新的計算法，提高圖像的分辨率，建立大數據庫，基于大數據庫的新型軟件分析和處理數據能對病因診斷提出新理念；②利用可視化彈性技術參數更加精細無創地評價腎實質硬度；③靶向CEUS技術攜帶治療基因靶向作用于腎小球疾病病變部位[38]。這些多模態影像融合的推廣應用，能提高超聲技術對兒童腎小球疾病檢查的精準性、可重復性，從而為兒童腎小球疾病的診斷提供新的有效手段。