杜 喬，張 輝，朱 江，李穎毅

(寶雞市人民醫(yī)院泌尿外科，陜西寶雞 721000)

泌尿系統(tǒng)的生理功能與膀胱的順應性密切相關。生理和神經功能的異常使膀胱排泄功能惡化而導致膀胱順應性降低[1-3]。判斷膀胱順應性目前主要依賴于尿動力學檢查(urodynamic study，UDS)。UDS主要通過膀胱內導管來對逐漸充盈膀胱、并通過兩個壓力傳感導管同時測量逼尿肌壓力(detrusor pressure，Pdet)來反映膀胱逼尿肌的順應性。通過UDS檢查，能夠觀察膀胱在不同體積液體負荷下的生理和神經反應，并得出漏尿點、膀胱過度活動能力和膀胱順應性等指標[4-5]。盡管UDS的準確性較高，但由于UDS屬于侵入性檢查并且檢查成本較高，因此，期望能夠通過其他侵入性小、成本較低、可靠性較高的輔助檢查來動態(tài)監(jiān)測患者的膀胱順應性。目前可通過膀胱壁的其他性能參數來間接反映膀胱壁機械性能[6-8]，如基于超聲測量的膀胱重量和膀胱壁厚度的非侵入性技術已被用于評估膀胱生理和神經功能狀態(tài)。但也有研究認為這些方法尚不能夠完全替代UDS檢查[9]。就目前而言，探索能夠直接測量不同負荷條件下的膀胱機械性能的非侵入性檢查手段在臨床上有較高的應用前景。

超聲彈性成像技術已成為近年來用于評估組織機械性能的非侵入性診斷工具，而剪切波彈性成像尤其適用于評估組織的機械彈性，可作為預測不同疾病和病理狀態(tài)的潛在生物標志物[10-12]。在此基礎上發(fā)展的超聲彈性振動成像(ultrasound bladder vibrometry，UBV)可用于測定靶組織的機械力學性能，從而反映出組織的剛度及彈性的改變，以評估組織順應性[13]。本研究主要比較采用UBV測量的膀胱機械性能參數和采用UDS檢查測量的膀胱順應性的相關性，探討UBV作為一種新型的、無創(chuàng)的和多功能的技術來快速、準確判斷膀胱壁機械性能的臨床應用價值。

1 資料與方法

1.1研究對象本研究納入了2015年1—12月期間在寶雞市人民醫(yī)院就診的經UDS檢查的診斷為神經源性膀胱的成年患者。入組標準：①患者年齡≥18周歲；②在UDS檢查中，至少存在以下一項異常：尿流率、膀胱最大容量、初意膀胱尿量、殘余尿量、膀胱充盈壓力等，符合神經源性膀胱的診斷標準[14]。排除標準：①尿道狹窄；②嚴重的泌尿系統(tǒng)感染、結石及腫瘤患者；③有精神疾病而不能配合檢查患者；④合并嚴重的心、肺、肝、腎功能不全患者。共納入40例患者，男性29例(72.5%)、女性11例(27.5%)；平均年齡為(48.3±9.5)歲；平均體質指數(body mass index，BMI)為24.9±3.1。根據病因分類，脊柱損傷導致神經源性膀胱31例(77.5%)、腰椎間盤突出癥3例(7.5%)、糖尿病膀胱2例(5.0%)、中風2例(5.0%)、腦外傷1例(5.0%)、帕金森病1例(2.5%)。

1.2尿動力學檢查對所有入組患者進行標準的UDS檢查。在進行UDS插管前，囑患者排空膀胱，校正壓力傳感器以保證讀數的一致性和準確性。在尿道插管后，對膀胱進行逐步充盈(灌注速率為10～100 mL/min)，通過壓力傳感器同時測量膀胱內的壓力，并使用體表的傳感器來測量膀胱外的壓力(即腹壓)，并計算二者的差值作為膀胱壁的凈逼尿肌壓力(Pdet)。同時記錄壓力值、灌注量、膀胱充盈率等參數。在本研究中，順應性≥40 mL/cm H2O診斷為膀胱順應性正常，順應性<40 mL/cm H2O診斷為膀胱順應性減弱。

1.3UBV測量使用配備有中心頻率為2.5 MHz的彎曲線性陣列的Verasonics醫(yī)學超聲系統(tǒng)的超聲波檢查設備。在進行UBV測量前，先通過腹部常規(guī)B型超聲辨認膀胱壁所在位置。UBV的測量在UDS膀胱灌注量達到50 mL后同時進行，在每增加50 mL的灌流液下進行兩次UBV參數的測量，并取平均值。在UBV測量下，對膀胱壁進行600～900 μs的超聲波沖擊，以產生沿膀胱壁的蘭姆波。隨著蘭姆波的傳播，跟蹤蘭姆波的傳播并進行每秒2 500幀的三維超聲波平面成像[15]。通過記錄到的同相和正交分量(in-phase and quadrature，IQ)，通過Q分析ElastoScan彈性成像軟件顯示彈性模量[16]，以記錄到的超聲波傳播的空間-時間映射用于計算波群速度并進行離散分析。

1.4統(tǒng)計學分析對于每位患者，在每次增加灌注量時，使用UBV方法計算膀胱壁力學性能(蘭姆波群速度的平方和彈性模量)。在每個膀胱灌注體積中，從UDS檢查記錄相應的Pdet，通過Pearson相關系數與膀胱壁力學參數進行相關性分析，并以t檢驗來分析UBV測量的膀胱壁力學參數與UDS測量的Pdet之間的相關程度。所有統(tǒng)計學分析在SPSS 23.0軟件中進行，以P<0.05表示差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1尿動力學檢查膀胱灌注量分布情況40例患者的膀胱灌注量的平均值為(415.9±24.5) mL，中位數為438.5 mL (95%CI：398.66～486.81)，13例(32.5%)患者以500 mL的灌注量結束膀胱灌注過程，4例(10.0%)患者因漏尿而不能維持250 mL以上的灌注量。所有患者的膀胱灌注量的分布如圖1所示。

圖1 40例患者的膀胱灌注量分布圖

2.2UDS和UBV檢查結果的相關性圖2、圖3各顯示了1例膀胱順應性減低和膀胱順應性正常的患者的UDS和UBV的檢查結果。膀胱順應性減低(順應性<18.75)的患者在低灌注量下即出現Pdet的快速改變，UBV測量的群速度平方和彈性模量也呈現出相同的趨勢，后兩者與Pdet的Pearson相關系數(r)分別為0.90和0.92(圖2)。而在膀胱順應性正常(順應性>62.5)的患者中，UDS測量的Pdet和UBV測量的群速度平方和彈性模量呈現出隨灌注量增多而平穩(wěn)增加的一致趨勢，其Pearson相關系數(r)分別為0.98和0.99(圖3)。

圖21例膀胱順應性降低患者的UDS和UBV檢查結果

A:UDS檢查；B、C：UBV檢查。

圖3 1例膀胱順應性正常患者的UDS和UBV檢查結果A:UDS檢查；B和C：UBV檢查。

2.3UDS和UBV檢查結果的相關系數的統(tǒng)計學分析在所有的40例患者中，UBV測量的群速度平方與UDS測量的Pdet的中位相關系數為0.86(95%CI：0.74～0.94)，UBV測量的彈性模量與UDS測量的Pdet的中位相關系數為0.84(95%CI：0.66～0.92)。通過t檢驗對相關性進行評估，群速度平方和彈性模量與Pdet的相關性程度均大于0.5，存在明顯的統(tǒng)計學差異(表1)。

表1 UDS和UBV檢查相關性的統(tǒng)計學分析

3 討 論

剪切波超聲彈性成像技術是通過使用陣列換能器對組織內的指定部位進行超聲波脈沖的空間聚焦，組織的衰減和反射會產生一個局部的體力，反過來會產生遠離聚焦點區(qū)域的瞬態(tài)剪切波，通過這些剪切波的速度進行逐點測量，可以獲得關于剪切模量或楊氏模量(Young’s modulus)的局部組織的剛度參數。但采用這種方法來評估膀胱壁等分層結構的彈性具有局限性。以往的研究表明，選擇合適的測量模型來分析沿膀胱壁的瞬態(tài)波是獲得真正的彈性測量所必須的[17-18]。在此基礎上，UBV則是利用聲輻射力來激發(fā)組織中的瞬態(tài)波，采用蘭姆波模型(Lamb wave model)并根據標準的最小二乘擬合程度對沿膀胱壁的波浪擴散進行分析，并從中提取組織彈性和黏度參數[19]。蘭姆波是一類沿著薄黏彈性壁傳播的機械波，根據膀胱壁的彈性模量以及蘭姆波群速度即可作為UBV的測量結果，其中的彈性模量是通過對波相分布的分析中得出，而群速度則是通過沿著膀胱壁的最大波幅的速度來測量[20]。彈性模量和蘭姆波群速度可隨著膀胱容量負荷的增加而增加，但增加的速度取決于膀胱順應性[13]，因此對于膀胱順應性較差的患者而言，彈性模量和蘭姆波群速度會在短期內發(fā)生快速改變，而膀胱順應性正常的患者則表現為平穩(wěn)增加[21]。UDS對膀胱的測壓分析基于對充盈液的壓力響應來評估膀胱壁的機械特性[22]，而UBV則依賴于蘭姆波群速度和彈性模量來反映膀胱壁的機械力學參數。

本研究探討了在不同膀胱灌注體積下通過膀胱超聲振動成像技術測量的膀胱壁力學性能與通過UDS測量的Pdet之間的相關性。UBV檢查第一步是使用傳統(tǒng)的B型超聲成像以顯示和辨別膀胱壁的位置。在筆者的操作過程中，即便是在膀胱灌注量較少的情況下，膀胱壁仍可以較容易地在超聲圖像上進行辨認。通過聲波輻射力的激發(fā)，然后進行高幀頻成像，可激發(fā)出瞬態(tài)波并追蹤波群速度和相速度，后者可用于彈性成像的分散分析。本研究結果顯示UBV成像下的群速度平方和彈性模量與Pdet呈較強的正相關性，其中位相關系數均高于0.80。進一步發(fā)現彈性模量與Pdet的相關性指數范圍的離散程度大于群速度平方與Pdet的相關性指數的離散程度，這可能與聲輻射力位移數據質量不高時可能導致的蘭姆波模型反演下出現的異常模型參數有關。患者的BMI指數是影響蘭姆波激發(fā)和獲得數據質量的一個重要因素。在剪切波彈性成像研究肝纖維化分期中也證實了BMI指數對測量結果的影響[23]。隨著BMI指數的增加，導致用于產生聲輻射力的壓縮波的能量衰減加快。此外，過多的腹部脂肪也會產生較強的成像雜波，進而降低了對膀胱壁厚度估算的準確度。盡管減小的聲輻射力會影響UBV測量的群速度平方和彈性模量的大小，但錯估的膀胱壁厚度僅影響測量彈性模量所需的反演程序的數據質量。因此，與彈性模量相比，群速度平方顯示出與Pdet更高的相關性。同時，本研究顯示UBV與UDS之間相關，從而證實了UBV可作為UDS替代性檢查手段的可靠性。

綜上所述，本研究結果總體上證明了UBV作為一種UDS替代性技術的適用性，可用于快速準確地評估膀胱生理和神經病癥的機械順應性。因此對于經常需要接受UDS檢查的患者而言，UBV作為一種非侵入性檢查手段具有較高的臨床應用價值。