剪切波弹性成像在慢性肾脏疾病诊断中的初步研究

洪 柳 张 丹 郑 毅 郑少萍 王 静

剪切波弹性成像在慢性肾脏疾病诊断中的初步研究

洪 柳 张 丹 郑 毅 郑少萍 王 静

目的 探讨剪切波弹性成像技术在慢性肾脏疾病早期诊断中的应用价值。方法 应用剪切波弹性成像技术测量并比较30例经左肾穿刺活检确诊为慢性肾脏疾病患者（病例组）和30例正常健康成人（正常对照组）的左肾皮质部、髓质部及肾窦部杨氏模量最大值（Emax）和平均值（Emean）。绘制受试者工作特征（ROC）曲线并计算曲线下面积以评价各部位杨氏模量值诊断慢性肾脏疾病的效能。结果 正常对照组左肾皮质部Emax和Emean分别为（3.47±0.54）kPa、（1.87±0.68）kPa，髓质部 Emax和 Emean 分别（2.45±1.09）kPa、（1.08±0.68）kPa，肾窦部 Emax 和 Emean 分别（9.01±3.74）kPa、（7.49±2.77）kPa，3个部位Emax和Emean值比较差异均有统计学意义（均P＜0.01）。病例组左肾皮质部Emax和Emean分别为（4.12±1.71）kPa、（2.76±1.06）kPa，髓质部 Emax 和 Emean 分别为（2.57±1.07）kPa、（1.27±0.68）kPa，肾窦部 Emax 和Emean 分别为（8.76± 2.45）kPa、（6.78±2.57）kPa，3个部位 Emax、Emean比较差异均有统计学意义（均 P＜0.05）。两组肾皮质部Emax、Emean比较差异均有统计学意义（均P＜0.05）。皮质部杨氏模量值诊断慢性肾脏疾病的ROC曲线下面积为0.758，当截断值为3.15 kPa时，其诊断准确率和特异性分别为56.7%、63.3%。结论 慢性肾脏疾病肾脏皮质部硬度变化与病变部位及程度密切相关，剪切波弹性成像可定量评价肾脏不同部位的杨氏模量值，为临床肾脏疾病诊断提供更丰富诊断信息。

超声检查；剪切波弹性成像；肾皮质

慢性肾脏疾病（chronic kidney disease，CKD）是由各种原因导致的慢性肾脏结构和功能障碍，其发展过程中可出现慢性肾功能不全，肾小球硬化、血管萎缩塌陷及间质纤维化等病理改变，大体解剖表现为组织变硬。不同病因所致病变累及的部位及组织弹性改变并不相同［1］。既往应用二维超声结合彩色多普勒成像技术定性检测肾脏实质病变，对肾脏疾病的诊断、治疗、随访及预后判断均有重要临床意义，但无法针对病变部位及病变程度进行定量分析诊断。剪切波弹性成像（shear-wave elasticity，SWE）技术可定量测量组织或病变的杨氏模量值，直接反映组织或病变的硬度变化，为进一步评价病变程度提供相对客观的评价指标。本研究应用SWE技术定量测量原发性CKD患者肾脏不同部位的杨氏模量值，旨在初步探讨SWE技术在CKD诊断中的应用价值。

资料与方法

一、研究对象

选取我院2016年6～8月收治的原发性CKD患者30例为病例组，其中男16例，女14例，年龄16～66岁，平均（34.03±6.14）岁。依据美国国家肾脏基金会制定的肾脏疾病临床实践指南的诊断标准，血肌酐gt;110μmol/L和/或血尿素氮gt;7.5 mmol/L，诊断为CKD 2～3期。均通过左肾穿刺病理检查排除各种继发型肾病综合征，同时明确肾脏病变部分及病理类型，其中肾小球轻度系膜增生4例，肾小球轻度系膜增生性病变伴球性硬化4例，肾小球轻度系膜增生性病变球门部透明滴样变3例，系膜增生性肾小球肾炎3例，膜增生性肾小球肾炎4例，肾小球非典型性膜性病变4例，慢性肾小球肾炎3例，局灶性节段性肾小球硬化3例，IgA肾病（肾小球硬化、新月体形成及肾小管萎缩并间质纤维化）2例。

另选取与病例组性别、年龄匹配的30例健康志愿者为正常对照组，其中男18例，女12例，年龄23～57岁，平均（30.33±3.99）岁。既往均无肾脏疾病、糖尿病、高血压病、冠状动脉粥样硬化性心脏病等，实验室检查血、尿正常。

二、仪器与方法

使用法国声科AixPlore彩色多普勒超声诊断仪，凸阵探头，频率3.5～5.5 MHz，配备SWE定量软件，固定二维灰阶增益、彩色多普勒条件设置。患者取俯卧位，因肾脏穿刺活检均为左肾，故选取左肾进行测量研究，先行常规超声于标准左肾长轴切面进行扫查，测量左肾大小、皮质厚度，CDFI探查其内血流情况；然后嘱受检者吸气后屏住呼吸，尽可能使声束与肾脏包膜垂直，待图像稳定后启动弹性成像模式，固定取样框直径为5.0 mm，分别测量左肾下极包膜下肾皮质、肾髓质及肾窦部的杨氏模量值，即Q-Box区域内组织平均杨氏模量值（Emean）和最大杨氏模量值（Emax），同一部位测量3次取平均值。

三、统计学处理

应用SPSS20.0统计软件，正态分布的计量资料以x±s表示，多组间比较行非参数检验，两组间比较行独立样本t检验。绘制受试者工作特征（ROC）曲线评价各部位杨氏模量值对CKD的诊断效能。Plt;0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、两组SWE测值比较

正常对照组左肾髓质、皮质及肾窦部Emax、Emean依次增大，两两比较差异均有统计学意义（均P＜0.01）。病例组左肾髓质、皮质及肾窦部Emax、Emean变化趋势与正常对照组相同。病例组各部位Emax、Emean均大于正常对照组，但仅肾皮质部Emax、Emean比较差异有统计学意义（P＜0.05）。见图1和表1。

图1 SWE技术测量杨氏模量值声像图

二、杨氏模量值对CKD的诊断效能

对杨氏模量值诊断CKD 2~3期患者绘制各部位ROC曲线，见图2。肾脏髓质Emean、窦部Emean、皮质Emax、髓质Emax、窦部Emax诊断CKD的ROC曲线下面积分别为 0.553、0.532、0.617、0.541、0.539（P=0.483、0.688、0.119、0.589、0.605）。皮质部 Emean 的 ROC 曲线下面积为0.758（P=0.026），当截断值为3.15 kPa时，其诊断准确率为56.7%，特异性为63.3%。

表1 两组肾脏皮质、髓质及肾窦部杨氏模量值比较（x±s）kPa

图2 肾脏各部位杨氏模量值诊断CKD的ROC曲线图

讨 论

超声弹性成像测量组织弹性这一基本力学信息，最早由Ophir等［2］于1991年提出，近年来超声弹性成像技术已较广泛地应用于浅表器官及肝脏等实质性器官的检查。既往传统弹性成像技术通过评估组织的弹性变化，以灰阶或彩色编码成像显示不同组织的硬度或硬度比来协助诊断，对病变的硬度采取主观定性判断，无法获得组织弹性指标的绝对值进行定量分析［3-4］。SWE技术通过控制声波辐射脉冲在组织中传播，可测得组织内剪切波传播速度及组织的杨氏模量值［5］，具有实时成像、定量测量、不受操作者影响及重复性好等特点，可定量评价病理生理状态下的组织弹性。

研究［6］表明正常肾脏肾皮质、髓质及窦部剪切波速度逐渐减低，提示各部位硬度存在差异。而慢性肾功能不全时肾实质组织剪切波速度增高，肾皮质、髓质明显高于肾窦部，可推断慢性肾功能不全时可引起肾实质弥漫性损伤、纤维化以致硬化［7-8］。本研究应用SWE技术定量测量肾脏组织硬化程度，旨在探讨其对CKD的诊断价值。本研究结果显示，正常对照组左肾皮质、髓质及肾窦部Emax和Emean比较，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；病例组SWE测值与对照组各部位变化趋势一致。这是由于肾皮质主要由肾小球毛细血管结构组成，结构致密；肾髓质主要由不同形态结构上皮性小管即肾小管结构组成，内含液体；肾窦部主要为肾脏血管、集合系统及间充质结构组成，各部位结构组成存在明显差异，其硬度值亦存在差异［6］。

临床上CKD发生发展的病理过程主要包括肾小球球性硬化、肾小管萎缩、基膜变厚直至肾间质纤维化，这些肾脏结构上变化导致肾脏纤维化加重，实质变硬［9］。本研究结果提示病例组皮质部Emax和Emean与正常对照组比较差异均有统计学意义（均P＜0.05），病例组患者均经穿刺病理结果证实为原发性肾脏弥漫性病变，且均为CKD 2~3期患者，尚处于不全失代偿期，病理证实病变均位于皮质部肾小球及系膜水平，故肾皮质损伤及硬度变化最为显著。本研究结果提示病例组髓质及肾窦部Emax及Emean与正常对照组比较无明显差异。分析原因，病例组患者肾脏穿刺病理结果提示肾小管水平尚未发现病变，提示病变尚未累及髓质和窦部，本研究结果证实杨氏模量值可一定程度上反映肾脏实质的病变程度，以及皮质部与实质硬度变化。

本研究结果提示正常对照组与病例组皮质Emax及Emean比较差异有统计学意义（Plt;0.05），尤其皮质Emean间有显著差异。ROC曲线下面积提示以皮质部Emean对CKD的诊断效能最高，其曲线下面积为0.758，可为临床早期发现实质病变提供定量评估依据。但本研究样本量较小，其临床应用价值尚有待进一步探讨。

综上所述，剪切波弹性成像技术可快捷、简便、准确、无创地定量检测肾脏实质硬度变化，评估病变部位及程度，有望为临床慢性肾脏疾病早期诊断及病情监测提供更多有价值的诊断依据。

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Preliminary study on shear waveelastrography in diagnosisof chronic kidney disease

HONGLiu，ZHANGDan，ZHENGYi，ZHENGShaoping，WANGJing
Department of Ultrasound，Union Hospital，Tongji Medical College，Huazhong University of Scienceand Technology，Wuhan 430022，China

Objective To assess the application value of shear wave elastography（SWE）in early diagnosis of chronic kidney disease（CKD）.Methods SWE was performed on 30 patients with CKD confirmed by biopsy（patient group）and 30 healthy subjects（control group）.The quantitative elasticity value（Young’s modulus）by SWE in the left kidney cortex，medullary and sinuswereobtained and compared.Results Thecomparison of elasticity value：① In thecontrol group，the Emax and Emean of cortex were（3.47±0.54）kPa and（1.87±0.68）kPa，the Emax and Emean of medullary were（2.45±1.09）kPa and（1.08±0.68）kPa，the Emax and Emean of sinus were （9.01±3.74）kPa and （7.49±2.77）kPa，there were significant difference（all P＜0.01）.In the patient group，the Emax and Emean of cortex were （4.12±1.71）kPa and （2.76±1.06）kPa，the Emax and Emean of medullary were（2.57±1.07）kPa and（1.27±0.68）kPa，the Emax and Emean of sinus were（8.76±2.45）kPa and（6.78±2.57）kPa，there were significant difference（all P＜0.05）.②Comparison the data between the control group and the patient group，the data of Emax and Emean in patient group were significantly higher than thosein control group（all P＜0.05）.Evaluation the reliability of the elasticity value（Young’smodulus）in diagnosisof CKDby ROCcurve：theareaunder ROCcurvewas0.758，when cut-off valuewas3.15 kPa，the accuracy and specificity were 56.7%and 63.3%，respectively.Conclusion SWE can provide quantitative elasticity value of the different part of the kidney，and closely related to the lesion position and degree.SWE with quantitative value could provide moreassistancein evaluation kidney elasticity for clinical diagnosisin CKD.

Ultrasonography；Shear wave elastography；Kidney cortex

R692；R445.1

A

430022 武汉市，华中科技大学同济医学院附属协和医院超声科

王静，E mail：2419676@qq.com

2017-08-04）