超聲剪切波彈性成像技術在早期糖尿病腎病定量評估中的應用價值

陳林麗 姚春 王露 涂美琳*

糖尿病腎病（DN）為糖尿病微血管病變導致的腎小球硬化癥，是終末期腎臟疾病的主要病因之一［1］。其臨床表現主要包括蛋白尿、高血壓、水腫、漸進性腎功能不全等。DN起病隱匿，早期癥狀不明顯，診斷比較困難。當進入大量蛋白尿期，腎臟損害不可逆，常在短時間內進展為尿毒癥［2］。因此，早期診斷、及時治療對于延緩DN的發展具有重要意義。剪切波彈性成像（SWE）是一種評估組織彈性功能的新技術，通過測量腎組織楊氏模量值預測腎臟纖維化程度，為慢性腎病的分期提供評估指標。作者采用SWE技術測量DN患者腎組織的彈性，初步探討SWE技術在定量評估早期DN患者腎功能損害中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2017年12月至2019年12月本院就診并行腎臟穿刺活檢術的DN患者98例，男43例，女55例；年齡42～70歲，平均（50.0±7.1）歲。（1）納入標準：①有明確糖尿病病史的患者；②符合2012年美國糖尿病學會公布的糖尿病腎病診斷標準，并根據2010年腎臟病理協會發表的DN病理分類共識［3］將患者分為Ⅰ～Ⅳ組，Ⅰ組（即Ⅰ期為腎小球基底膜增厚）21例；Ⅱ組（即Ⅱ期為腎小球系膜擴張）28例；Ⅲ組（即Ⅲ期為結節性硬化，Kimmelstiel-Wilson病灶）26例；Ⅳ組（即Ⅳ期為晚期糖尿病性腎小球硬化癥）23例。（2）排除標準：①原發性腎病綜合征患者；②急性腎小球腎炎患者；③其他病因導致的蛋白尿明顯增多及尿素氮等腎功能相關指標急劇惡化者。健康對照組為同期本院體檢健康者。其中男20例，女25例；年齡45～70歲，平均年齡（51.0±6.7）歲。

1.2 方法 使用Supersonic Imagine公司的AixPlore型全數字化彩色多普勒超聲診斷儀，配置SC6-1凸陣探頭，頻率3.5～5.5MHz，帶有SWE成像軟件。患者取俯臥位，常規超聲測量右腎長徑、腎葉間動脈阻力指數RI。啟動SWE模式，將彈性成像方形框（感興趣區，用彩色編碼技術顯示組織彈性）分別放置于右腎中部腎皮質、腎髓質、腎竇三個部位，打開測量工具Q-Box（直徑設置為5.0～7.0mm），分別獲得腎皮質、腎髓質、腎竇組織彈性的楊氏模量值Emean（kpa），同一位置至少3次取樣，取平均值作為最終結果。同時檢測腎功能指標尿微量白蛋白與尿肌酐比值（ACR）。

1.3 統計學方法 采用SPSS 23.0統計軟件。計量資料以（±s）表示，兩獨立樣本比較采用t檢驗；多組間比較采用單因素方差分析；相關性采用Person相關性分析。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 常規超聲參數及腎功能指標 與健康對照組比較，DN Ⅲ組和DN Ⅳ組右腎長徑長度明顯縮短，腎葉間動脈阻力指數RI值明顯升高（P＜0.05）；但Ⅰ組和Ⅱ組右腎長徑、RI值差異無統計學意義（P＞0.05）。ACR水平比較，DN Ⅱ組、Ⅲ組和Ⅳ組明顯高于對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05），但DNⅠ組差異無統計學意義（P＞0.05）。見表1。

表1 常規超聲參數及腎功能指標比較（±s）

表1 常規超聲參數及腎功能指標比較（±s）

組別 右腎長徑（cm） RI ACR DN Ⅰ組 11.03±0.91 0.59±0.82 12.18±3.17 DN Ⅱ組 10.72±1.03 0.58±0.76 32.46±5.67*DN Ⅲ組 9.81±0.86* 0.66±0.74* 129.18±4.82*DN Ⅳ組 9.15±1.05* 0.78±0.55* 349.95±6.82*健康對照組 10.87±0.75 0.58±0.65 9.86±1.56

2.2 彈性成像參數 與健康對照組比較，DNⅡ組、DN Ⅲ組、DN Ⅳ組腎皮質楊氏模量值Emean均顯著升高（P＜0.05）；隨著病情的進展，DN腎皮質楊氏模量值Emean逐漸升高，各組間比較，差異均有統計學意義（P＜0.05）。DNⅣ組腎髓質楊氏模量值Emean明顯高于與其他四組比較，差異有統計學意義（P＜0.05）。腎竇部楊氏模量值比較，各組間差異均無統計學意義（P＞0.05）。見表2，圖1、2。

表2 各組間腎彈性成像參數比較（±s）

表2 各組間腎彈性成像參數比較（±s）

組別 腎皮質（kpa） 腎髓質（kpa） 腎竇部（kpa）DN Ⅰ組 4.02±0.75 3.85±0.74 2.85±0.61 DN Ⅱ組 5.39±0.72* 3.98±0.82 2.88±0.69 DN Ⅲ組 7.63±1.07* 4.09±0.91 2.96±0.89 DN Ⅳ組 9.28±1.16* 5.88±0.91* 3.06±1.06健康對照組 3.95±0.71 3.72±0.59 2.77±0.56

2.3 相關性分析 DN腎小球硬化的不同類型反映腎臟損害的程度，臨床病理學將腎小球病變分為四期（Ⅰ期～Ⅳ期）［3］。經統計學處理，腎功能指標ACR水平與DN Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組和Ⅳ組腎皮質楊氏模量值Emean均呈正相關（rs=0.520，0.634，0.628，0.768，P＜0.05）。

圖1 正常組SWE圖像

圖2 DN組SWE圖像

2.4 SWE對早期DN的預測效能 DNⅡ組為早期糖尿病腎病［4］，與對照組腎皮質楊氏模量值Emean差異有統計學意義。繪制ROC曲線，腎皮質楊氏模量值Emean診斷DNⅡ組的曲線下面積為0.785（95% CI 0.724～0.847），截點值為5.69KPa，敏感性62.8%，特異性78.3%。

3 討論

DN是糖尿病引起微血管病變的重要并發癥之一，其發病機制復雜。研究報道［5］，高血糖代謝異常產生糖化脂質和活性氧，導致炎性細胞因子和促纖維化因子生成，造成系膜、內皮和上皮損傷，導致腎小球硬化和腎間質纖維化。以往研究發現，DN腎損害與腎纖維化程度密切相關［6］。腎臟穿刺活檢行病理檢查是目前公認的診斷DN的金標準，但其為有創操作，風險大，費用高，且可重復性差［7］。SWE是新近出現的一種非侵入性評估組織彈性的技術。其具有無需施壓、實時定量分析、不依賴操作者、可重復性好等優點［8］。SWE通過超高速超聲成像技術獲得實時剪切波彈性成像圖，同時測量組織的楊氏模量值，作出定量判斷。組織的楊氏模量值是應力與應變的比值，能直接反映組織彈性，楊氏模量值越大表示組織硬度越大［9］。目前SWE技術在甲狀腺、乳腺良惡性腫瘤的鑒別及肝臟纖維化程度的診斷等領域應用較多［10-12］。

DN腎損害以微小血管受累為主，隨著疾病的進展發生腎臟血流動力學改變［4］。常規超聲檢查顯示DN Ⅲ組和DN Ⅳ組的右腎長徑長度明顯縮短，表明腎小球出現結節性病變時，腎臟長徑長度開始出現回縮。DN Ⅲ組和Ⅳ組腎葉間動脈RI值較正常人群明顯升高，提示隨著腎臟損害加重，其血管床阻力不斷增大。常規超聲檢查可作為臨床診斷DN的參考，但其對早期診斷尚缺乏有效性。本資料結果顯示，DNⅡ組、DNⅢ組、DN Ⅳ組的腎皮質楊氏模量值Emean均顯著升高，提示在DN早期，腎實質彈性就已發生變化。進一步研究發現，隨著病情的進展，DN腎皮質楊氏模量值Emean逐漸升高，提示隨著腎功能損害的加重，腎小球基底膜增厚明顯，系膜細胞增生活躍，膠原纖維沉積增多，最終導致腎小球結節狀彌漫性硬化及間質纖維化，腎臟硬度增加，彈性也隨之減低，因此楊氏模量值逐漸增加［13］。研究發現，DN腎臟皮質的損害是一連續、漸進的過程，其腎臟皮質彈性變化與病理發展過程相符［14］。目前臨床評估DN的腎功能指標主要有ACR、腎小球率過濾等，本資料結果顯示，ACR水平與DNⅠ組、Ⅱ組、Ⅲ組和Ⅳ組腎皮質楊氏模量值Emean均呈正相關，提示DN腎小球硬化的病理進展與腎臟損害程度密切相關。但目前臨床尚缺乏有效阻止DN發展為終末期腎病的手段，通過SWE檢查，盡早發現腎臟的損傷，及時干預，以改善預后。然而，對于與腎髓質楊氏模量值Emean的比較發現，僅DNⅣ組與其他各組有明顯差異。推測其原因，可能與腎小管病變常出現在腎小球嚴重病變之后有關，但腎髓質由腎小管組成，所以楊氏模量僅在DN Ⅳ組中出現增高，這與相關報道一致［15］。腎竇部由腎動靜脈、腎盂和脂肪組織等組成，DN患者該部位無明顯病變，其楊氏模量也無明顯差異。有研究提示［4］早期糖尿病腎病的臨床表現為3個月內連續尿檢查3次尿蛋白排泄率（UAER）介于20～200μg/min或24h尿白蛋白排出量介于30～300mg，并排除其他原因引起的UAER增加。其病理表現為腎小球系膜擴張（即DNⅡ組）。ROC曲線診斷DNⅡ組的腎皮質楊氏模量值Emean為5.69KPa（敏感性 62.8%，特異性78.3%）。提示超聲剪切波彈性像技術可以作為糖尿病腎病早期診斷的有效指標。

綜上，DN的腎損害與病理變化、腎實質纖維化相關，通過SWE技術測量楊氏模量值可以量化反映腎組織纖維化程度，為DN的早期診斷提供參考依據。