聲觸診組織定量技術評估慢性腎臟病腎臟彈性的應用現狀

普 磊 孫健瑋

昆明醫科大學第五附屬醫院超聲科，云南個舊 661000

慢性腎臟病（chronic kidney disease，CKD）是指腎臟損害≥3 個月，對健康產生影響的腎臟結構或功能異常[1]。2017年全球CKD 患者大約有6.98 億，其中中國患病人數約1.32 億，占比高達18.96%[2]。CKD 已經成為繼腫瘤、高血壓、糖尿病之后又一影響健康的重要疾病，是影響全球公共健康的重要問題[3]，故CKD的早期診治意義重大。腎穿刺活檢是評估CKD 病變嚴重程度的金標準，但其是有創檢查，禁忌證較多且術后可能會伴有多種并發癥，不利于長期動態監測腎功能的變化。超聲彈性成像技術是根據生物組織的力學特征進行成像的，是近年來超聲領域比較熱門的研究方向之一，該技術可以彌補常規超聲不能評估組織彈性的不足，可提供量化的組織彈性信息，為臨床評估腎臟病變提供了一種新的參考指標。

1 VTQ 的原理及優勢

聲脈沖輻射力成像技術（acoustic radiation force impulse，ARFI）包括聲觸診組織定量技術（virtual touch tissue quantification，VTQ）、聲觸診組織成像技術（virtual touch tissue imaging，VTI）以及前兩者融合、改進后的聲觸診組織成像量化技術（virtual touch tissue imaging quantification，VTIQ）。其中VTQ 技術原理是利用探頭向感興趣區發射聲波脈沖，引起輻射力聚焦位置處組織產生與振幅方向垂直的橫向剪切波，通過測量剪切波速度（shear wave velocity，SWV），可對組織硬度進行定量診斷。SWV 值越大，表示組織越硬[4]。VTQ技術最大的優勢在于不需要檢查者手動施加外力，從而解決了應力式彈性成像外力不能達到深部組織，所以無法對深部組織進行彈性檢測的問題，也在很大程度上減少了操作者在檢查過程中主觀因素的干擾，可以精確定位感興趣區，定量檢測深部組織彈性值。因此，VTQ 技術已應用于肝臟、乳腺、甲狀腺、前列腺、子宮、睪丸等方面的檢查，朱晨旭等[5]比較研究了VTQ技術與超聲造影檢查對乙肝肝纖維化的診斷效能，研究顯示VTQ 技術對慢性乙肝肝纖維化的診斷符合率更高。李利等[6]研究表明橋本氏甲狀腺炎患者甲狀腺組織彈性在不同臨床進程中呈現不同變化，隨炎癥加重組織硬度逐漸升高。還有研究表明ARFI 技術是術前預測高強度聚焦超聲子宮肌瘤消融效果的一種有效可行的無創超聲技術[7]。魯可權等[8]研究表明在精索靜脈曲張而導致的不育患者中，應用VTQ 技術來測定睪丸的彈性值，可為評估睪丸的容積、硬度及精液的質量提供間接的指標。由此可見，VTQ 技術具有非常重要的臨床應用價值和廣闊的應用前景。

2 VTQ 技術在不同類型慢性腎臟病中的應用

CKD 病理機制包括糖尿病腎病、高血壓腎病、腎小球腎炎、腎病綜合征、狼瘡性腎小球腎炎等，其中糖尿病與高血壓是CKD 發生的主要危險因素。CKD 進展過程中主要的病理改變為腎纖維化，在各種致病因素的作用下，上皮細胞發生凋亡、小管萎縮，最終導致瘢痕組織的形成及纖維化的發生[9]，該過程中，血管內皮細胞也會受損，進一步導致腎小球內的微血栓及微血管瘤的形成，腎皮質的血流阻力進而增大，最終導致其血流灌注減少[10]。組織的彈性主要依賴于分子的細微結構，細胞成分及排列方式不同導致生物組織的彈性不同，并以硬度的形式表現，這就是VTQ 技術根據組織軟硬度評估病變程度的理論基礎。

楊焰等[11]比較分析了不同臨床分期的CKD 患者及健康志愿者的腎實質SWV 與臨床分期、腎小球濾過率（glomerular filtration rate，GFR）的相關性，結果表明隨著病程分期進展、腎功能損害加重，腎實質SWV值逐漸減小。還有學者[12]研究了慢性腎病患者及健康體檢者的腎皮質的SWV 值，得出不同分期組慢性腎臟病患者的腎皮質SWV 值均低于健康對照組。而芮志鳳等[13]的研究結果與上述兩個研究結果不同，該研究得出CKD 不同臨床分期的患者腎皮質SWV 值隨著CKD 的分期進展而增加。由此可見，VTQ 技術可以無創地評估腎實質的彈性變化情況，評價CKD 患者腎功能損害程度，但結果不盡相同，要更好地為臨床提供了一種新的定量評估指標，還需要進一步研究。

2.1 糖尿病腎病

糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）是長期患有糖尿病的患者最常見的并發癥之一，其最主要的特征是腎小球的硬化。其發病機制較為復雜，主要包括腎臟血流動力學的改變、糖脂代謝的異常、氧化應激反應、免疫炎癥反應、腎臟細胞自噬異常、遺傳等因素[14]。在DN 的早期階段，嚴格控制血糖和血壓，可延緩DN 的發展。因此，盡早發現DN 患者的腎臟損害是至關重要的。

于夢霞[15]根據尿白蛋白與肌酐比值（urinary albumin to creatinine ratio，ACR）將DN 患者分為兩組：早期階段組（DN1 組）和臨床期組（DN2 組），選健康體檢者作為對照組，得出了被檢查者左、右兩腎的腎實質SWV 值無統計學差異，對照組、DN1 組、DN2 組的腎實質SWV 分別為（3.54±0.52）m/s、（2.98±0.60）m/s、（2.51±0.58）m/s，腎實質SWV 值三組之間有統計學差異，由此表明腎實質SWV 值隨腎損傷程度的加重而減低。樊文等[16]對糖尿病患者和健康體檢者的腎實質SWV值進行統計分析，結果顯示隨著DN 患者腎實質損害程度的增加，SWV 值逐漸降低，SWV 值與尿蛋白排泄率呈負相關，是評價DN 患者早期腎臟損害程度的有效指標。一些國外學者也得出了相同的結論，糖尿病腎病患者的腎實質SWV 值隨著估測腎小球濾過率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）的降低而降低[17]。然而，葉蔓菁等[18]得出的結果與上述研究結果相反，該研究得出DN 患者左腎實質SWV 值與病程、實質厚度和血肌酐之間存在相關關系，腎實質損害程度越重，左腎實質SWV 值越高。

DN 患者腎臟損害程度指標與腎實質SWV 值存在一定的相關性，VTQ 有助于評估DN 腎實質的損害程度，為臨床提供定量的組織彈性數據，從而為DN患者提供更合理的治療方案。

2.2 痛風性腎病

慢性尿酸性腎病又稱痛風性腎病（gouty nephropathy，GN），在長期的高尿酸狀態下，尿酸及尿酸鹽在腎小管間質沉積而導致腎臟慢性損傷，并常伴有間質性炎癥改變、腎小管萎縮、纖維化、腎小球硬化等[19]，最終也可能進展為腎衰竭，因此要注意腎功能監測，把血尿酸水平控制在理想范圍。VTQ 技術可無創性評估GN 腎組織的彈性改變。王寧[20]對比觀察了高尿酸血癥（hyperuricemia，HUA）患者和健康體檢者的腎臟SWV 值，得出以下結論：HUA 患者的腎實質SWV 值較正常對照組減低，腎竇部SWV 值較正常對照組增高；HUA 患者及對照組同一腎臟實質上、下極及左、右實質間損害程度無統計學差異，為彌漫性病變。呂菲菲等[21]研究得出隨著尿酸性腎損害程度的增加腎髄質、腎竇SWV 值逐漸增高。依據相關病理推斷HUA 患者的腎竇部SWV 值增高的原因主要是尿酸鹽結晶的沉積，硬度增加所致，HUA 對腎臟損害為彌漫性，左、右及上、下極間無明顯差異。因此認為VTQ 技術對早期診斷尿酸性腎損害有較好的應用價值；腎髓質、腎竇的SWV 值隨腎損害的加重而增快，可作為判斷尿酸性腎損害程度的指標之一。

2.3 狼瘡性腎炎

系統性紅斑狼瘡累及腎臟時稱為狼瘡性腎炎（lupus nephritis，LN），是常見的繼發性腎小球疾病，主要由于循環免疫復合物沉積在腎臟，原位免疫復合物形成，促進多種炎癥因子釋放，誘發腎小球疾病。不同病理分型LN 的預后不同，LN 疾病嚴重程度及預后與有無腎小管間質炎癥、纖維化密切相關[22]，早期、準確地診斷成為迫切需求，應用VTQ 技術檢查旨在通過對病變腎實質的彈性進行測量，從而間接反映LN患者腎臟損害程度，為評估LN 的預后及進一步指導臨床治療提供重復的定量檢測指標。

有研究發現各型LN 病理類型嚴重程度的增加的同時腎皮質SWV 值也隨之增加，主要是因為隨著LN 病理分型的加重，逐漸出現系膜增生，腎小球硬化，腎間質纖維化，導致其硬度增加，腎皮質SWV 值增加[23]。由此表明LN 患者的腎皮質SWV 值與其病理分型嚴重程度存在正相關關系。VTQ 技術可輔助診斷LN，可為臨床提供重要的指導信息，對LN 患者治療、延緩腎功能進一步惡化具有重要意義。

2.4 腎病綜合征

腎病綜合征（nehrotic syndrome，NS）是常見的慢性腎臟疾病，除了腎小球本身病理改變外，腎小管間質病變也是影響療效及預后的重要因素，研究顯示，脂質代謝異常、免疫功能紊亂、炎癥反應等是引起腎病綜合征的主要原因，但具體發病機制尚未完全清楚[24]。王燕等[25]選取單純型NS 患兒、腎炎型NS 患兒及健康體檢者，應用VTQ 技術檢測腎實質SWV 值，結果表明隨著腎小球及腎間質病變的加重，腎實質SWV 值增加。VTQ 可通過檢測病變腎實質SWV 來間接反映腎臟損害情況，有助于臨床醫師無創地評估腎纖維化的程度，從而減少患者腎穿刺的次數，具有一定的臨床應用價值，特別是對于那些沒有條件做腎穿刺活檢或有腎穿刺絕對禁忌證的患者。

2.5 移植腎

進展到終末期腎病的患者，最重要的治療手段就是腎移植，而間質纖維化和腎小管萎縮是移植失敗的重要因素，移植腎慢性纖維化的主要發病機制是組織損傷后自動啟動修復機制，同時產生致細胞因子、纖維化因子以及生長因子，從而引起機體產生炎癥和細胞增殖，腎小球和腎小管間質發生細胞外基質沉積，最終導致了移植腎的纖維化[26]。腎穿刺活檢是評估移植腎功能的金標準，但腎活檢有出血等并發癥風險和局部取樣致取樣不足等缺點，VTQ 技術可以有效地協助診斷移植腎急、慢性的排斥反應。

樊韻玲等[27]應用ARFI 技術檢查腎移植患者的腎臟彈性，結果腎功能穩定組與腎功能障礙組間腎皮質SWV 值差異不具有統計學意義，但急性排斥亞組和病毒感染亞組腎皮質SWV 值均比藥物毒性亞組及腎功能穩定組的SWV 值高。陳銳等[28]對疑似移植腎纖維化的患者進行研究，所有研究對象行超聲引導下腎穿刺活檢，并分為移植腎無纖維化組及輕、中、重度纖維化組，研究結果表明，輕度纖維化組與無纖維化組腎皮質SWV 值無顯著性差異，但重度纖維化組腎皮質SWV 值顯著高于其他組，中度纖維化組腎皮質SWV 值也顯著高于輕度纖維化組。通過硬度測定，可定量診斷移植腎不同程度的腎纖維化，SWV 值將為評估移植腎纖維化程度提供新的定量指標，纖維化程度越高，區分效果越明顯。可用于鑒別移植腎術后狀態，能更好地評估移植腎的慢性損傷。

上述關于VTQ 技術在慢性腎臟病中應用的研究顯示，運用VTQ 技術測量CKD 患者腎臟SWV 值所得到的研究結果并不一致：共同點為腎皮質的SWV值最高，其次是腎髓質、腎竇，分析其原因為腎皮質由腎小球構成，其結構致密，腎髓質由腎小管、集合管等構成，腎竇由腎盞、血管、神經等構成，因組織結構的不同而導致了彈性值不同。研究結果的不同在于部分學者的研究結果顯示隨著慢性腎臟病變程度的加重，腎實質或皮質的SWV 值減小[15-17]。而另一部分學者對CKD 患者的腎臟硬度變化情況卻得出了不同的結論，認為腎實質或皮質的SWV 值隨著腎臟損害程度的增加而增加[18]。根據腎臟解剖結構分析，由于腎臟是具體高度各向異性的器官，當聲束垂直于腎包膜也就是平行于腎小管傳播時，橫向剪切波傳播方向與腎小管垂直，所以剪切波傳播時需穿過縱向排列的腎小管，所以SWV 值將會減低，測得的彈性值也將減小；另一方面，大部分CKD 中晚期會導致腎皮質變薄，VTQ 測值取樣框大小為1.0 cm×0.6 cm，會把腎皮質與腎髓質同時包含在取樣框內，導致測值減低；此外，腎臟是高度血管化的器官，具有方豐富的血供，有動物實驗研究[29]證實，結扎腎靜脈導致腎臟內的血流灌注壓升高后，腎臟硬度增大，相反，當結扎腎動脈時，血流灌注壓降低，腎臟硬度則明顯下降，因此，腎臟血流灌注的改變應該是影響腎臟彈性測量值的一個主要因素。長期慢性腎臟病導致腎小球硬化，腎臟組織血流灌注減少，也可能是SWV 值減低的原因。

3 VTQ 技術在CKD 應用中的局限性

VTQ 技術雖有望成為無創評估CKD 病變情況的一種新技術，但也存在很多局限性。首先，從腎臟解剖位置分析，腎臟位于腹膜后，隨著患者的呼吸，動度較大，因此，在腎臟VTQ 檢查前，檢查者需要先通過一定的培訓后再進行，過程中還需要患者的緊密配合；其次，腎臟復雜的解剖結構和高度的各向異性也可能是影響腎臟SWV 值的因素；最后，從儀器方面分析，VTQ 技術測值的取樣框大小是不可調節的，可能會限制CKD 晚期患者的腎臟硬度測量，因為這些患者的腎臟實質厚度明顯變薄，可能小于取樣框的寬度[30]。

4 總結與展望

綜上所述，VTQ 技術不僅具有實時、無創傷性、可重復性強等優點，且拓寬了超聲診斷領域的廣度，彌補了常規超聲的不足。但目前國內外沒有VTQ 技術診斷腎臟疾病方面的統一標準和指南，且研究樣本量小、多是在移植腎或動物模型上進行，因此，進一步多中心大樣本研究或結合相關病理變化進行研究是十分重要的。當然，不同CKD 分期的腎血流動力學不同也是影響腎硬度的一個重要因素，僅靠一種技術對CKD 腎臟病變進行評估是不夠的，超聲造影在定量分析腎臟血流灌注情況具有一定的優勢，如果能將超聲造影和超聲彈性成像聯合應用，可以在CKD 不同病因、不同病理時期進行更加深入的研究，可以更全面地分析腎臟病變情況，更好地輔助臨床工作。隨著研究的不斷深入，VTQ 技術將會為臨床評估腎臟疾病提供更多的新思路和新方法。