剪切波彈性成像及超聲造影定量評估慢性腎臟病

李奇默,董曉秋,梁 越,李 巖,姚金來

(哈爾濱醫科大學附屬第四醫院醫學超聲科,黑龍江 哈爾濱 150001)

慢性腎臟病(chronic kidney disease, CKD)指各種原因引起的慢性腎臟結構和功能障礙致腎小球濾過率(glomerular filtration rate, GFR)低于60 ml/(min·1.73 m2)或出現腎臟損傷標志(血液或尿液成分異常、影像學檢查異常等)[1],其基礎在于腎臟纖維化及腎臟血流動力學變化[2]。CKD起病隱匿,部分早期患者無明顯臨床癥狀或指標低于診斷標準[3],若無及時干預,病情進展可致不可逆性腎功能損害[4]。剪切波彈性成像(shear wave elastography, SWE)利用瞬時脈沖在體內產生剪切波,通過計算剪切波傳播速度得到楊氏模量,可實時評估病變組織纖維化程度[5-6]。超聲造影(contrast-enhanced ultrasound, CEUS)利用造影劑增強人體血流信號,可觀察組織及病變內微血管灌注信息[7-8]。本研究觀察SWE及CEUS診斷CKD的價值。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性納入2019年1月—2022年9月168例于哈爾濱醫科大學附屬第四醫院接受超聲引導下腎臟穿刺活檢術的CKD患者(CKD組),男90例,女78例,年齡16～76歲,平均(51.7±12.9)歲;體質量指數(body mass index, BMI)16.71～29.10 kg/m2,平均(22.92±2.92)kg/m2;GFR 10.53～103.52 ml/(min·1.73 m2),平均(49.63±11.35)ml/(min·1.73 m2);肌酐78.90～877.90 μmol/L,平均(322.22±92.56)μmol/L;尿酸98.40～553.60 μmol/L,平均(256.31±86.32)μmol/L;尿素氮3.52～23.52 mmol/L,平均(12.82±2.56)mmol/L;根據腎臟病預后質量倡議(Kidney Disease Outcomes Quality Initiative, K/DOQI)工作組指南[9],其中CKD1期[GFR≥90 ml/(min·1.73 m2)]48例,CKD2期[60 ml/(min·1.73 m2)≤GFR<90 ml/(min·1.73 m2)]46例,CKD3期[30 ml/(min·1.73 m2)≤GFR<60 ml/(min·1.73 m2)]38例,CKD4～5期[GFR<30 ml/(min·1.73 m2)]36例。納入標準:①有明確病理結果;②穿刺活檢前腎臟超聲資料完整;③腎功能指標完整;④能配合屏氣。同期納入50名接受健康體檢且腎臟無異常者為對照組,男28名、女22名,年齡20～70歲,平均(44.6±14.3)歲;BMI 16.63～28.44 kg/m2,平均(23.91±2.60)kg/m2。記錄超聲檢查前腎功能指標。本研究經我院倫理委員會批準(2023-YXLLSC-15)。

1.2 儀器與方法 由2名具有5年以上工作經驗的超聲科醫師采用GE Logiq E9超聲儀及內置超聲定量分析軟件、頻率1～6 MHz C1-5凸陣探頭,或SupersonicImagine Airplorer型全數字化彩色多普勒超聲診斷儀、頻率1～6 MHz SC6-1凸陣探頭共同操作進行檢查。囑受檢者俯臥,以常規超聲測量左腎大小(最大長徑和最大寬徑)及皮質厚度;顯示左腎長軸切面后,囑受試者屏住呼吸,啟動SWE,將取樣框盡可能置于腎皮質,設Q-box直徑為5 mm,待圖像充盈均勻后測量腎臟楊氏模量,計算平均彈性模量(mean elastic modulus, Emean)、最大彈性模量(maximum elastic modulus, Emax)及最小彈性模量(minimum elastic modulus, Emin);保持探頭方向、位置及取樣深度一致重復測量3次,取平均值作為結果。之后顯示左腎最大縱切面,設機械指數為0.07,囑患者緩慢平靜呼吸,并控制呼吸幅度,經肘正中靜脈團注2.4 ml聲諾維行CEUS,同時開啟動態圖像DICOM存儲。造影結束后調取DICOM,以分析軟件于左腎皮質中部選取直徑為5 mm的圓形ROI,繪制時間-強度曲線(time intensity curve, TIC)并獲取定量參數,包括造影劑到達時間(arrive time, AT)、達峰時間(time to peak, TTP)、絕對峰值強度(peak intensity, ΔPI)及TIC下面積(Area)。最后于超聲引導下以18G活檢針穿刺左腎下極并取材進行活檢。

1.3 統計學分析 采用SPSS 25.0統計分析軟件。以χ2檢驗比較計數資料;以±s表示服從正態分布的計量資料,行t檢驗或單因素方差分析(兩兩比較采用LSD-t檢驗)。采用Pearson相關性分析觀察CKD患者SWE、CEUS參數與腎功能指標的相關性。采用Medcalc 20.0.22軟件。繪制受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線,計算曲線下面積(area under the curve, AUC),評估SWE、CEUS參數單獨及聯合診斷CKD的效能,并以DeLong檢驗進行比較。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 組間比較 2組患者性別、年齡及BMI差異均無統計學意義(χ2=1.663、t=0.262、0.632,P均>0.05)。CKD組腎臟最大長徑、最大寬徑、皮質厚度、ΔPI及Area均小于(P均<0.05),Emean、Emax及Emin均高于對照組(P均<0.05),見表1及圖1。

圖1 患者男,59歲,CKD2期 A.SWE獲取左腎ROI內楊氏模量,Emean=25.0 kPa,Emax=36.0 kPa,Emin=16.4 kPa; B.于CEUS圖中勾畫左腎皮質ROI(箭); C.左腎皮質ROI對應TIC

表1 CKD組與對照組腎臟超聲參數比較

2.2 CKD組內各期超聲參數比較 不同分期CKD患者腎臟最大長徑、最大寬徑、皮質厚度、Emean、Emax、Emin、ΔPI及Area差異均有統計學意義(P均<0.05)。兩兩比較,CKD1期Emean、Emax及Emin均低于CKD2期(P均<0.05);CKD1、2期ΔPI及Area均大于,Emean、Emax及Emin均高于CKD3期(P均<0.05);CKD1、2期ΔPI均大于CKD4～5期(P均<0.05);CKD1、2、3期左腎最大長徑、最大寬徑、皮質厚度及Area均大于,Emean、Emax及Emin均小于CKD4～5期(P均<0.05)。見表2。

表2 各期CKD患者腎臟超聲參數比較

2.3 相關性分析 CKD患者腎臟Emean、Emax、Emin與肌酐(r=0.44、0.25、0.32)、尿酸(r=0.23、0.15、0.24)及尿素氮(r=0.12、0.16、0.26)均呈正相關(P均<0.05);Area與肌酐、尿酸及尿素氮均呈負相關(r=-0.44、-0.31、-0.43,P均<0.05),ΔPI與肌酐、尿酸均呈負相關(r=-0.15、-0.18,P均<0.05)。

2.4 SWE、CEUS定量參數診斷CKD 以Area、Emean、Emax診斷CKD的AUC均大于Emin、ΔPI(P均<0.05),尤以SWE參數Emean及CEUS參數Area的診斷價值更高,二者聯合診斷CKD的AUC達0.949,其95%CI(0.917,0.982),敏感度為92.63%,特異度為90.71%。見表3及圖2。

圖2 SWE、CEUS定量參數單獨及聯合診斷CKD的ROC曲線 A.SWE參數; B.CEUS參數; C.聯合Emean及Area

表3 單一SWE、CEUS定量參數及其聯合診斷CKD的ROC曲線結果

3 討論

本研究常規超聲結果顯示,CKD患者腎臟呈縮小趨勢,但在CKD1～3期變化并不明顯,至4～5期才出現明顯變化,與既往研究[5]結果相符。分析原因,CKD患者腎小球基底膜增厚、腎血管狹窄致腎臟逐步缺氧,在1～3期損傷較輕,可通過代償維持,使腎臟體積無明顯變化,但至4～5期腎臟皮質區小葉間動脈及弓形動脈管腔內充滿微血栓,管腔閉塞,腎臟缺氧嚴重,導致腎臟明顯縮小[10]。

本研究SWE定量分析結果顯示,CKD患者腎皮質硬度有增高趨勢,且腎纖維化及腎皮質硬度均隨CKD分期增加而加劇,與彭凌燕等[11]的結果相符。CKD所致腎小球硬化、細胞外基質沉積等使腎實質發生纖維化,增加腎臟硬度,此為連續、漸進過程,腎皮質彈性變化與病理發展過程相符,使SWE可用于鑒別腎皮質纖維化程度和CKD分期。CEUS顯示CKD組Area小于對照組,提示CKD患者腎皮質總體血流灌注量減低;且CKD分期越高,總體血流灌注量越低[12];CKD組ΔPI低于對照組,提示CKD患者腎臟最大血容量減低,但于CKD3期方趨明顯,可能與CKD早期腎臟代償作用有關,尤其在GFR指標正常階段,腎素-血管緊張素系統激活可使血管擴張以保持腎臟最大血容量相對穩定;之后隨病情加重,腎間質水腫、血管狹窄等病理變化逐漸加劇,致腎臟最大血容量減低[13]。相關性分析結果亦表明,SWE與CEUS定量參數可很好地反映腎功能改變情況;綜合ROC曲線分析結果,Area及Emean、Emax的診斷價值更高;以Emean及Area聯合診斷CKD的AUC達0.949,敏感度為92.63%,特異度為90.71%。

綜上,SWE和CEUS指標均能有效評估CKD,二者聯合診斷效能更佳,且與血肌酐等腎臟功能指標有良好的相關性,有助于臨床初步無創評估CKD。但本研究為回顧性觀察,樣本量有限,且未對CKD病因進行分類分析,有待后續進一步完善。