秦芩 王丹丹 黨文珠 童明輝

730030 蘭州，蘭州大學(xué)第二醫(yī)院超聲科

腎臟作為人體最重要的器官之一，有清除體內(nèi)代謝產(chǎn)物、調(diào)節(jié)水電解質(zhì)平衡、維護(hù)酸堿平衡以及生成內(nèi)分泌激素的功能。腎臟疾病可打破體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，使正常新陳代謝受損，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量甚至生命。因此，不同腎臟疾病的早期診斷和及時(shí)治療對延緩病情進(jìn)展及提高患者預(yù)后顯得尤其重要。CT、MRI及常規(guī)超聲等檢查技術(shù)僅在腎臟出現(xiàn)明顯形態(tài)學(xué)變化時(shí)可觀察到病變，卻無法根據(jù)力學(xué)特征如腎皮質(zhì)硬度評估腎臟的病變，使得運(yùn)用影像學(xué)方法診斷腎臟疾病及其嚴(yán)重程度時(shí)具有局限性。剪切波彈性成像(shear wave elastography，SWE)是近年來新興的超聲技術(shù)，可通過自由調(diào)節(jié)取樣框大小，無創(chuàng)、早期、定量、高準(zhǔn)確性的評價(jià)腎臟的硬度變化，為臨床醫(yī)師發(fā)現(xiàn)早期腎臟病變及全面評估腎臟病變嚴(yán)重程度提供一項(xiàng)有效的影像學(xué)診斷依據(jù)[1-2]。本文擬對目前SWE在腎臟方面的研究及應(yīng)用進(jìn)展情況進(jìn)行綜述。

一、SWE的發(fā)展過程、原理及其應(yīng)用優(yōu)勢

超聲彈性成像技術(shù)最早由Ophir等[3]在1991年提出，其目的在于評估組織彈性，測量并分析感興趣區(qū)內(nèi)組織與同一系統(tǒng)周圍正常組織的差異性，進(jìn)而評估組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的組成及病理狀態(tài)。最初，超聲彈性成像技術(shù)是需向組織多次加壓的靜態(tài)組織應(yīng)變成像技術(shù)，后逐漸發(fā)展到聲輻射力脈沖成像、瞬時(shí)彈性成像、點(diǎn)剪切波彈性成像以及目前最新的二維實(shí)時(shí)剪切波彈性成像。SWE的形成原理為探頭發(fā)射高速聚焦的聲輻射力脈沖在縱向不同深度上連續(xù)聚焦，被聚焦部位組織粒子高效振動(dòng)，對組織施加激勵(lì)，在不同深度組織里同時(shí)產(chǎn)生橫向剪切波，并運(yùn)用超高速成像技術(shù)精確檢測剪切波速度值(shear wave velocity,SWV,單位：m/s)，實(shí)現(xiàn)不同切面實(shí)時(shí)監(jiān)測剪切波的傳播過程[4]。根據(jù)剪切波速度，運(yùn)用定量分析系統(tǒng)可精確測量組織彈性，獲得楊氏模量值E(kPa)=3ρc2，其中ρ為組織密度，c為剪切波速度。剪切模量與SWV換算關(guān)系為G=ρVs2，其中G為剪切模量[5]。在實(shí)時(shí)呈現(xiàn)的彈性圖像中，組織硬度越大，顏色越偏紅，硬度越小，圖像越偏藍(lán)。與傳統(tǒng)彈性成像技術(shù)相比，SWE技術(shù)有以下獨(dú)特的優(yōu)勢[6]：(1)取樣框的范圍可自由調(diào)節(jié)，可靈活選擇感興趣區(qū)，避開其他組織對其的干擾；(2)避免了外部因素，無須施壓，排除了操作人員間的結(jié)果偏移，使測量結(jié)果精確性提高；(3)獲取圖像時(shí)間短，不受患者平靜呼吸下胸廓起伏的影響；(4)可在不同切面實(shí)時(shí)監(jiān)測組織的剪切波傳播速度及其彈性模量值。

二、腎臟彈性模量值測定的影響因素

腎臟主要由腎皮質(zhì)、腎髓質(zhì)及腎盂等構(gòu)成。腎皮質(zhì)位于表層，結(jié)構(gòu)致密，富含血管，主要由腎小球和腎小囊組成，腎髓質(zhì)位于皮質(zhì)深面，血管缺乏，主要由腎椎體組成。不同的結(jié)構(gòu)組成使得運(yùn)用剪切波測量時(shí)所得彈性值不同。除腎臟本身測量因素外，腎臟外層包裹的腎周脂肪和不同檢查部位所得腎臟彈性值也有差異。經(jīng)前腹壁檢查時(shí)剪切波速會(huì)受到肝臟及脾臟影響，側(cè)腹壁檢查剪切波速會(huì)受到脂肪影響，從后背檢查會(huì)受到肌肉影響，這些因素均會(huì)對腎臟彈性值的精確性造成影響[7-8]。剪切波傳播的各向異性也可影響腎臟彈性值，當(dāng)傳播聲速與腎小管垂直時(shí)，剪切波作為橫波傳播與腎小管平行，使得測量的剪切波速增加，相應(yīng)的楊氏模量值也增大。除上述影響因素外，血流動(dòng)力學(xué)改變是影響腎臟彈性值的另一個(gè)重要因素[9]。SWE作為新興超聲檢查技術(shù)，在腎臟彈性值測量上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)[10]：(1)操作人員測量的精確性(組內(nèi)相關(guān)系數(shù)為0.63～0.84)；(2)剪切波傳播時(shí)測量深度的影響；(3)不同成像設(shè)備對彈性值測量的影響；(4)大血管及聲窗不佳等因素的影響；(5)超聲探頭施加力度及測量部分應(yīng)盡量保持一致。

三、SWE在腎臟中的基礎(chǔ)研究

近年來，越來越多研究證實(shí)了SWE在檢測腎臟硬度進(jìn)而無創(chuàng)診斷疾病上的可行性，成為了目前較常用于腎臟的超聲彈性成像技術(shù)之一。Gennisson等[8]對雙側(cè)腎靜脈結(jié)扎的3頭母豬進(jìn)行腎臟彈性值測量，發(fā)現(xiàn)腎皮質(zhì)硬度大幅增加，而結(jié)扎腎動(dòng)脈時(shí)測量結(jié)果相反。此外，其結(jié)果還顯示腎臟彈性值隨著膀胱充盈壓增加而減低，說明膀胱充盈壓的改變或許是影響腎臟彈性值測量結(jié)果的另一重要因素。李娜等[9]和Helfenstein等[11]發(fā)現(xiàn)，兔和豬離體腎臟的血流灌注變化對剪切波彈性值變化影響是可逆的，灌注減低使腎彈性值增加73%，灌注恢復(fù)時(shí)腎臟彈性值隨之恢復(fù)，進(jìn)一步證實(shí)SWE具有足夠的敏感度來動(dòng)態(tài)監(jiān)測和比較腎臟在不同血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)下楊氏模量的分布特征。Wang等[12]測量了離體腎臟從正常到彌漫性病變過程中的皮質(zhì)彈性值，結(jié)果顯示其從(33.0±7.1)kPa下降到(4.0±2.5)kPa，并發(fā)現(xiàn)病變腎皮質(zhì)楊氏模量與分級程度之間存在良好的相關(guān)性，說明SWE能客觀可靠的評價(jià)腎臟病變程度。Thanaboonnipat等[13]比較了23只慢性腎臟病貓和25只健康貓的腎楊氏模量值，發(fā)現(xiàn)兩組腎皮質(zhì)彈性值均高于髓質(zhì)，慢性腎臟病組皮質(zhì)和髓質(zhì)彈性值均高于健康組，還發(fā)現(xiàn)腎彈性值與血肌酐、血尿素氮濃度呈顯著正相關(guān)，與尿比重、尿滲透壓/血漿滲透壓呈顯著負(fù)相關(guān)，這使得運(yùn)用SWE預(yù)測慢性腎臟病患者腎功能成為可能。

四、SWE在腎臟中的臨床研究

1.SWE在正常腎臟中的研究 Sandhu等[14]通過在不同深度取樣以探究成像技術(shù)穩(wěn)定性時(shí)，發(fā)現(xiàn)在垂直取樣下的不同深度腎剪切波速差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，此研究與國內(nèi)多位學(xué)者[15-16]的研究結(jié)果相似。鐘婷婷等[17]發(fā)現(xiàn)在不同體位測量時(shí)患者的腎彈性值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其中左側(cè)臥位腎臟中部測量彈性值最高，這可能與腎實(shí)質(zhì)的各向異性有關(guān)。因此，在進(jìn)行腎彈性值測定時(shí)，應(yīng)盡量避免SWE的不足及操作者的誤差，選擇相同體位及相同腎實(shí)質(zhì)位置和深度。郭海燕等[18]研究發(fā)現(xiàn)雙腎中極皮、髓質(zhì)楊氏模量值分別為(3.92±0.56)kPa、(3.70±0.59)kPa，這與徐建紅等[19]的研究結(jié)果相似。而張英偉等[20]在腎臟中上部包膜下1 mm處對68名健康志愿者的腎臟實(shí)質(zhì)進(jìn)行彈性成像時(shí)，得出健康志愿者腎臟彈性值為(7.3±1.5)kPa。目前還需進(jìn)行大樣本、多中心研究，為超聲醫(yī)師規(guī)范化測量腎臟彈性建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考范圍。

2.SWE在原發(fā)性慢性腎臟病中的研究 原發(fā)性慢性腎臟病作為進(jìn)展性不可逆疾病，早期診斷及干預(yù)治療至關(guān)重要，其病理類型包括腎小球腎炎、隱匿性腎炎、腎盂腎炎、腎病綜合征等。近年來，原發(fā)性慢性腎臟病發(fā)病率持續(xù)增加，成為了全民健康問題中不容忽視的一環(huán)。Radulescu等[21]通過比較32例3～5期慢性腎臟病患者和20名健康志愿者皮質(zhì)彈性模量值后發(fā)現(xiàn)，隨著分級增加腎皮質(zhì)楊氏模量值隨之增高，并且慢性腎臟病組腎臟皮質(zhì)硬度高于正常組，診斷敏感性為87.5%，特異性為66%，提示SWE可用于診斷早期慢性腎臟病并評估其分級。Leong等[22]對106例慢性腎臟病患者及203例健康人腎臟硬度進(jìn)行對比研究進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)論，結(jié)果顯示1～5期慢性腎臟病腎彈性模量值從(3.55±1.59)kPa到(12.75±5.63)kPa呈逐漸升高趨勢，其診斷截?cái)嘀禐?.3 kPa，敏感性為80.3%，特異性為79.5%，同時(shí)腎彈性模量值與估算腎小球?yàn)V過率(estimate glomerular filtration rate，eGFR)呈負(fù)相關(guān)，與年齡、血肌酐、血尿素氮呈正相關(guān)?；谏鲜鲅芯浚瑖鴥?nèi)王倩等[23]研究發(fā)現(xiàn)胱抑素C與腎彈性值呈顯著正相關(guān)，提示實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)結(jié)合SWE可為臨床醫(yī)師發(fā)現(xiàn)早期慢性腎臟病并評估其分級提供綜合全面依據(jù)。SWE有望成為診斷及評估慢性腎臟病的無創(chuàng)指標(biāo)，在動(dòng)態(tài)監(jiān)測疾病進(jìn)展過程、評估臨床治療效果及調(diào)整用藥方案等方面發(fā)揮重要作用。

3.SWE在移植腎中的研究 腎移植作為終末期腎病最有效的治療方法之一，不可避免會(huì)引起諸多并發(fā)癥，其中急性或慢性腎排斥反應(yīng)最常見。目前診斷移植腎纖維化程度的金標(biāo)準(zhǔn)為腎活檢，但此方法為有創(chuàng)檢查，重復(fù)性較差。以往常規(guī)超聲通過觀察移植腎大小、形態(tài)、皮質(zhì)回聲及血流等特征評估移植腎情況。SWE可無創(chuàng)、定量、重復(fù)測量腎皮質(zhì)硬度，在腎臟形態(tài)及血流狀態(tài)尚未發(fā)生改變前，能早期發(fā)現(xiàn)腎皮質(zhì)硬度變化，從而對術(shù)后移植腎纖維化程度進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評估[24]。J?rv等[25]通過SWE評估移植腎硬度并與臨床參數(shù)進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)移植腎皮質(zhì)彈性模量值為(7.22±4.70)kPa，并且腎皮質(zhì)彈性值與患者體質(zhì)量指數(shù)、供者年齡及移植腎深度呈負(fù)相關(guān)，這與Morgan等[26]的研究結(jié)果相似。Chiocchini等[27]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)移植腎深度<3 cm患者腎皮質(zhì)彈性值與移植時(shí)間有關(guān)，且隨著時(shí)間增加而增大。SWE在移植腎相關(guān)疾病的診斷及治療中可為臨床提供新的理論指導(dǎo)。Ma等[28]對32例有腎活檢臨床指征(血肌酐升高15%或蛋白尿>1 g/d)的腎移植受者分別在活檢前、后兩周行腎臟SWE檢查，發(fā)現(xiàn)在移植腎纖維化亞臨床階段，腎皮質(zhì)和髓質(zhì)硬度的曲線下面積(0.75和0.85)高于血肌酐(0.65)。說明SWE在檢測早期腎小管間質(zhì)纖維化方面優(yōu)于血肌酐，有潛力作為一種非侵入性篩選測試來識別血肌酐相對正常的早期小管間質(zhì)纖維化的患者，這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在病理學(xué)改變并有效干預(yù)。

4.SWE在腎腫瘤中的研究 腎腫瘤早期無明顯癥狀，常被忽略，大多數(shù)患者發(fā)現(xiàn)時(shí)已是中晚期，不同類型腎腫瘤其手術(shù)方式和預(yù)后也截然不同。因此，術(shù)前評估腫瘤類型對患者預(yù)后有著重要意義。常規(guī)超聲作為目前檢查腎臟有無占位性病變首選的影像學(xué)檢查方法具有一定局限性，如無法準(zhǔn)確評估腫瘤的良、惡性等。SWE目前越來越多的應(yīng)用于不同腎腫瘤的鑒別中。Aydin等[29]運(yùn)用SWE鑒別40例腎臟惡性和良性腫瘤，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，惡性腫瘤彈性范圍約(27.27±25.66)kPa，良性腫瘤彈性范圍約(16.13±8.89)kPa，兩組彈性值均高于正常腎皮質(zhì)彈性值。然而，Cai等[30]測量了68例腎細(xì)胞癌和49例血管平滑肌脂肪瘤(病灶直徑均≤4 cm)患者病變部位彈性值后發(fā)現(xiàn)腎細(xì)胞癌病灶楊氏模量值為(7.2±2.5)kPa低于腎平滑肌血管瘤(10.0±2.4)kPa，截?cái)嘀禐?.15 kPa。另外，常規(guī)超聲結(jié)合SWE檢查診斷腎惡性腫瘤敏感度未明顯增加，但特異度提高到87.8%，說明SWE在診斷腫瘤良、惡性方面有一定的研究意義，但這需要大量增加病例數(shù)。SWE可通過測量腎腫瘤病灶彈性值評估其硬度，為鑒別腫瘤良、惡性提供一項(xiàng)參考依據(jù)。

5.SWE在糖尿病腎病中的研究 2型糖尿病并發(fā)癥分為大血管病變、小血管病變、微血管病變。糖尿病腎病作為繼發(fā)性慢性腎臟病，是引起終末期腎病的首要原因。目前診斷的金標(biāo)準(zhǔn)為腎穿刺活檢，但糖尿病患者穿刺后出現(xiàn)腎周血腫及感染風(fēng)險(xiǎn)比正常人高出10倍，而臨床通過腎小球?yàn)V過率及尿白蛋白診斷糖尿病腎病受生理因素影響較大。因此，SWE在2型糖尿病腎病中的研究日益增多。房建秀等[31]發(fā)現(xiàn)糖尿病腎病患者腎皮質(zhì)彈性模量值高于健康對照組[(4.13±1.06)kPa比(3.32±0.72)kPa]，診斷2型糖尿病腎病截?cái)嘀禐?.69 kPa，敏感性和特異性為62.8%、78.3%，并且隨著蛋白尿量增加腎皮質(zhì)彈性值也逐漸增加。Koc等[32]測量了50例2型糖尿病患者和53例健康人腎皮質(zhì)硬度發(fā)現(xiàn)彈性值均高于房建秀等[31]的研究結(jié)果，該差異可能與機(jī)器型號、測量深度及感興趣區(qū)域定義不同有關(guān)。Hassan等[33]采用常規(guī)超聲聯(lián)合SWE測量23例糖尿病腎病(III+IV期)患者腎皮質(zhì)彈性值后,發(fā)現(xiàn)皮質(zhì)厚度及腎小球?yàn)V過率與彈性模量值呈反比，并且彈性值隨著糖尿病腎病分級增加而增大，頸動(dòng)脈內(nèi)中膜厚度與腎彈性值亦存在良好的相關(guān)性。

6.SWE在腎盂積水中的研究 先天性或后天性腎盂積水可由多種原因引起，不同病因及病程對腎臟損害程度不同，造成的腎實(shí)質(zhì)纖維化程度亦不同。Yoon等[34]通過SWE評價(jià)15只單側(cè)輸尿管梗阻的兔腎皮質(zhì)彈性值，結(jié)果顯示梗阻側(cè)腎皮質(zhì)彈性值高于正常側(cè)(31.0 kPa比16.4 kPa)。Dillman等[35]測量了37例腎盂積水兒童腎皮質(zhì)剪切波速度值后發(fā)現(xiàn)高于健康兒童，并以動(dòng)態(tài)腎閃爍造影作為參考標(biāo)準(zhǔn)繪制ROC曲線后發(fā)現(xiàn)SWE評估利尿劑給藥前后腎盂積水的曲線下面積分別為0.62和0.51；國內(nèi)蔣映豐等[36]與其研究結(jié)果相似，積水側(cè)腎皮質(zhì)楊氏模量值大于未積水側(cè)，分別為(7.5±2.2)kPa和(3.5±0.8)kPa。因此，SWE可對腎盂積水側(cè)腎臟實(shí)質(zhì)進(jìn)行較準(zhǔn)確的無創(chuàng)定量評估，進(jìn)而明確腎臟的受損程度，為臨床治療腎盂積水及明確腎臟病變程度提供重要參考依據(jù)。

五、總結(jié)

盡管SWE受到較多因素影響，但仍是目前最先進(jìn)的超聲技術(shù)，其具有無創(chuàng)、定量、可重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)，可以準(zhǔn)確評價(jià)活體組織及其病變的彈性特征，具有良好的臨床應(yīng)用前景。在多中心大樣本研究基礎(chǔ)上，制定標(biāo)準(zhǔn)的SWE檢查規(guī)范并建立準(zhǔn)確的腎實(shí)質(zhì)彈性值范圍，可為臨床醫(yī)師評估腎臟病變及其程度提供可靠的影像學(xué)指標(biāo)。