剪切波彈性成像在評估2型糖尿病腎功能正常者腎皮質硬度的價值

周 南 張浩然 蔣 艷 梁 蕾

糖尿病腎病是2型糖尿病患者的微血管并發癥之一，大約20%～30%的糖尿病患者遠期發展為腎病[1]。研究表明腎皮質細胞的早期病理生理變化發生在臨床腎病之前。最早的組織學改變是基膜增厚，隨后3～5年內依次發生前后小動脈的透明樣變性[2]。早期腎功能不受影響，隨后逐漸出現腎衰竭。因此早期診斷腎臟病變對糖尿病患者預后有重要意義。剪切波彈性成像(shear wave elastography, SWE)是一種無創、低成本的超聲成像技術，并能得到比較客觀、穩定的結果，近年來已開始應用于糖尿病患者[3]。SWE測定的皮質硬度(CS)與腎實質疾病和纖維化相關[4]。目前已知由SWE測定的CS值升高發生在2型糖尿病患者中[5]。但是關于2型糖尿病患者腎功能正常時CS值是否發生變化研究較少。研究表明腎皮質細胞水平的變化發生在臨床診斷腎臟病變之前[2]。本研究應用SWE研究了2型糖尿病患者與非糖尿病患者在腎功能正常時CS值的差異，旨在探索SWE是否能提示2型糖尿病患者腎病發病前細胞水平的早期變化。

對象與方法

1.研究對象：共收集100例研究對象，包括50例2型糖尿病腎功能正常的患者，其中，男性30例，女性20例，患者平均年齡為60.3±11.5歲，50例無2型糖尿病腎功能正常者為對照組，其中，男性35例，女性15例，平均年齡為59.8±12.1歲。腎小球濾過率值均正常。排除標準：有冠狀動脈疾病或心肌梗死病史、重大心臟瓣膜疾病、呼吸衰竭或心力衰竭、活動性甲狀腺疾病、慢性肝病、血液病、腎動脈狹窄、腎切除史、腎臟惡性腫瘤史、出血、感染、妊娠者。所有納入研究的患者均記錄血壓、是否吸煙及肌酐和血尿素氮等血化驗指標。2型糖尿病患者記錄糖尿病持續時間。

2.常規超聲檢查：使用AixPlorer超聲診斷儀和1～5MHz凸陣探頭(法國)。腎臟超聲檢查均取左右側臥位，至少在禁食6h和至少休息20min時獲得圖像。首先通過常規超聲獲取圖像，記錄腎臟大小和皮質厚度。測量腎臟上下兩極之間的距離為腎長度，在冠狀面中點測量腎門與腎包膜之間的距離為腎寬度，測量中央區腎髓質錐體基底部與被膜之間的距離為腎皮質厚度。所有測量均從右腎和左腎分別取3次，記錄平均值。

3.剪切波彈性成像檢查：使用AixPlorer超聲診斷儀和1～5MHz凸陣探頭(法國)。剪切波彈性成像檢查過程中盡可能減少對探頭的壓迫，使探頭處于穩定狀態，并防止對腎臟的機械壓力，同時要求研究對象屏住呼吸幾秒鐘，以盡量減少伴隨呼吸的腎臟運動。在常規超聲圖像基礎上，將ROI放置在目標區域(圖1，圖2)。將ROI放置在腎皮質區，保證沒有血管或囊腫。調整ROI主軸，使其與腎中軸平行(垂直于腎臟表面)。ROI靶距最大為8cm, ROI取樣框為0.5～1.0cm。對側腎臟用同樣的方法成像。取平均硬度值作為測量參數，總共獲得6個有效的腎臟測量值，并計算平均值，結果均以千帕(kPa)表示。以上操作均由3年以上臨床經驗的超聲醫生進行。

圖1 糖尿病組剪切波彈性檢查患者，男性，58歲。左腎剪切波彈性檢查，右上角顯示腎實質平均硬度值為17.9kPa

圖2 對照組剪切波彈性檢查某研究對象，女性，63歲。右腎剪切波彈性檢查，右上角顯示腎實質平均硬度值為8.0kPa

結 果

1.兩組研究對象基本資料比較：兩組年齡、是否高血壓及是否吸煙等項目比較，差異無統計學意義(P>0.05)。2型糖尿病組的血糖、糖化血紅蛋白及尿素氮水平較對照組高(P=0.000，P=0.000，P=0.042)，而兩組肌酐和腎小球濾過率比較，差異無統計學意義(P=0.756，P=0.912)，詳見表1。

表1 2型糖尿病組及對照組的基本資料及實驗室參數

2.兩組研究對象常規超聲及剪切波彈性成像參數比較：2型糖尿病組患者的腎臟大小與對照組相似(P=0.362，P=0.519)，而腎皮質厚度較對照組大(P=0.012)，經剪切波彈性成像檢查測得的腎皮質硬度值在2型糖尿病組中較大(P=0.000)，詳見表2。

表2 2型糖尿病組及對照組的常規超聲及剪切波彈性成像參數

3.腎皮質硬度與腎皮質厚度、糖尿病持續時間的關系：2型糖尿病組患者的腎皮質硬度和腎皮質厚度、糖尿病持續時間分別呈正相關(P=0.033，P=0.019)，并且呈線性相關(圖3、圖4)。

圖3 腎皮質硬度與腎皮質厚度呈線性相關

圖4 腎皮質硬度與糖尿病持續時間呈線性相關

討 論

糖尿病引起腎臟病變的機制是糖代謝異常導致葡萄糖、脂質水平升高，糖基化脂質、活性氧產物增加，從而引發炎性細胞因子和纖維的產生[6]。腎損害主要發生在系膜細胞、內膜細胞和上皮細胞，腎小球硬化和腎小管間質纖維化則發生在腎病時期。糖尿病腎病最重要的特征是間質纖維化[7,8]。在發生腎病之前，確定系膜細胞、內皮細胞和上皮細胞在早期的變化是很重要的。腎活檢的組織學檢查可以清楚地顯示正在發生的纖維化，但這是一種有創檢查。因此，亟待尋找一種非侵入性檢查。微量白蛋白尿的測定對糖尿病腎病的早期診斷具有重要意義，是糖尿病腎病的一個強有力的預測指標，但微量白蛋白尿易受到運動和血糖水平的影響，在白天可變化40%～50%[9，10]。因此，需要一個更客觀、更穩定的參數來對糖尿病腎病患者進行早期診斷。剪切波彈性成像是一種很有前途的非侵入性研究，能客觀顯示腎臟彈性或組織硬度，獲得的CS是一個很有價值的參數。

常規超聲僅能提示某些腎臟實質病變，如腎臟體積縮小、皮質厚度變薄、皮質回聲增強等，而組織硬度無法觀察。超聲彈性成像是基于組織硬度差異而成像的原理，并能客觀反映組織硬度值的方法，目前許多研究將彈性成像應用于腎臟檢查，SWE就是其中的一種方式，具有低成本、可靠、無創的優勢，可用于測定腎皮質組織彈性，單位為千帕(kPa)，并且研究表明在SWE檢查中獲得的CS值更受歡迎[5，11～13]。腎實質纖維化是腎臟疾病最重要的體征之一，它能改變腎臟的力學特征，可以應用SWE進行客觀的測量。已有研究表明，腎臟SWE彈性評估在確定腎臟破裂、診斷移植腎排斥反應、糖尿病腎病的分期以及慢性腎病患者中是有價值的[14，15]。SWE的局限性在于臨床檢測中會得到不一致的結果，因為尚缺乏標準化的CS正常值。目前常規超聲檢查中未包含腎臟SWE檢測結果，僅在特定疾病和研究中測量CS值。

本研究最重要的發現是2型糖尿病腎功能正常患者的腎皮質硬度較對照組無糖尿病腎功能正常者高，平均硬度值為13.0±39.5 kPa。SWE檢測的CS值已經開始應用于糖尿病腎病，但是關于不同分期CS變化的一些研究結果互相沖突，其界限值也沒有明確的數據。Hassan等[5]研究結果為糖尿病腎病4級、3級和對照組的CS值分別為30.4±16.2、14.6±8.1和9.02±2.42kPa。另一項研究認為糖尿病腎病患者CS值高于正常組，但腎病級別越高CS值反而降低，與Hassan等的研究結果不一致[6]。本研究得到的2型糖尿病組和對照組的CS值分別為13.0±39.5和10.1±47.1。同樣，對于2型糖尿病合并或無腎病的患者，SWE測量的CS值也沒有明確的證據。因此應用SWE檢測腎皮質硬度變化還需開展深入研究。

Hassan等[5]在一項包括糖尿病腎病患者在內的研究中發現，腎皮質厚度隨臨床級別顯著下降，4級慢性腎病患者的腎皮質厚度小于3級慢性腎病患者。但本研究發現2型糖尿病腎功能正常患者與對照組比較皮質厚度增加，這與Soldo等[16]研究結果一致。因為無癥狀腎病期超濾作用導致皮質厚度增加，而皮質厚度顯著性降低發生在以后階段。

本研究認為糖尿病病程與腎皮質增厚、CS增加密切相關。皮質硬化增加是長期糖尿病腎病的結果。腎皮質厚度增加與CS之間的相關性是由于超濾和腎單位肥大引起的CS增加。目前，應用SWE測量不伴有腎病的2型糖尿病患者的CS值研究較少。本研究發現，與對照組比較，2型糖尿病腎功能正常的患者應用SWE測得的CS值增加，這是因為在發生腎病或GFR降低之前腎臟已經發生了一些病理生理變化。

本研究中2型糖尿病不伴有腎病患者CS增加可能與腎單位水平的過度超濾或發生在細胞和間質水平纖維化有關。因此，可通過SWE這項非侵入性檢查來顯示糖尿病患者的CS增加和早期纖維化，從而使此類患者獲得更密切的隨訪和更積極的治療。本研究的局限性在于：(1)樣本量較少，需要增加觀察病例進一步研究。(2)本研究僅入組腎功能正常的2型糖尿病患者和無糖尿病及腎病者兩組病例，今后需加入其他級別糖尿病及腎病者進一步研究。(3)本研究病例分組較單一，今后可增加糖尿病病程長短、年齡等分組進行研究。

綜上所述，腎功能正常的2型糖尿病患者SWE測得腎皮質硬度較高，并且腎皮質硬度增加發生在腎病之前，因此建議將SWE檢查腎皮質硬度作為2型糖尿病患者的常規檢查。