剪切波定量超声弹性成像技术对正常双肾弹性测定

张英伟　周琦　姜珏

【摘要】 目的 进行剪切波技术下正常双肾弹性的测量， 探讨其对临床诊疗的意义。方法 68例体检志愿者， 男32例， 女36例， 使用法国声科影像（Supersonic Imagine）公司Aixplorer?声威型彩色多普勒超声诊断仪对其进行双肾中上部弹性模量测量。结果 杨氏模量男性右肾（7.2±1.3）kPa， 男性左肾（7.2±1.1）kPa；女性右肾（7.5±1.8）kPa， 女性左肾（7.2±2.0）kPa；双肾杨氏模量比较， 差异无统计学意义（P>0.05）。结论 剪切波可以得到双肾弹性模量， 左右双肾弹性模量、性别比较， 差异无统计学意义（P>0.05）， 杨氏模量为（7.3±1.5）kPa。

【关键词】 剪切波；定量超声弹性成像技术；双肾弹性；杨氏模量

DOI：10.14163/j.cnki.11-5547/r.2016.02.031

人体不同组织器官具有不同的硬度或弹性， 如何获得其客观数据一直是人们的追求。1991年由Ophir等[1]提出通过超声波去获得这一物理属性， 之后开发的弹性成像技术均无法定量测量这一物理属性。目前法国声科影像（Supersonic Imagine）公司Aixplorer?声威型彩色多普勒超声诊断仪成功地实现了实时剪切波弹性成像（shear wave elastrography， SWE）， 通过它可以实时得到组织的杨氏模量， 即组织弹性的客观数据。组织杨氏模量的数值越大， 说明剪切波在该组织中传播的速度越快， 组织的硬度就越大即弹性越小。

由于剪切波在不同组织中的传播速度各不相同， 本文通过分析实时剪切波在双肾之间的杨氏模量差异， 以探讨剪切波定量超声弹性成像技术在肾脏超声诊断中的应用价值。现报告如下。

1 资料与方法

1. 1 一般资料 选取本院2013年11月25～28日的体检志愿者68例， 其中男32例， 女36例， 年龄18～73岁， 平均年龄（45.7±14.0）岁， 体质量指数（23.1±3.27）kg/m2。所有志愿者既往病史无糖尿病、高血压、肾炎；实验室检查尿素氮、肌酐正常。所有志愿者均获得详细告知。

1. 2 仪器与方法 采用法国声科影像（Supersonic Imagine） 公司生产的Aixplorer?声威型彩色多普勒超声诊断仪， 凸阵探头6-1， 频率3.5～5.5 MHz， 在“Renal”下选取专门优化条件“RENAL”选项。

志愿者均采取仰卧位， 上肢上举放于头两侧， 经配合训练后听医嘱屏气或平静呼吸。常规肾脏纵切面扫查， 图像清晰后， 启动弹性成像模式（SWE）， 取样框大小包含肾实质、部分肾窦及部分肾周组织， 嘱志愿者屏住呼吸3～4 s待图像色彩均匀且稳定后， 冻结， 启动定量取样框（Q-Box）， 直径设置为2.0 mm， 将其置于肾脏中上部包膜下约1 mm处肾实质， 系统自动计算出ROI区域内组织杨氏模量平均值， 单位kPa， 重复操作3次， 取3次结果进行统计分析。

1. 3 统计学方法 采用SPSS20.0统计学软件进行数据统计分析。计量资料以均数±标准差（ x-±s）表示， 采用t检验；计数资料以率（%）表示， 采用χ2检验。P<0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

68例志愿者中， 男性右肾杨氏模量（7.2±1.3）kPa， 男性左肾杨氏模量（7.2±1.1）kPa；女性右肾杨氏模量（7.5±1.8）kPa， 女性左肾杨氏模量（7.2±2.0）kPa。右肾杨氏模量在性别上比较， 差异无统计学意义（t=0.138， P=0.890）， 左肾杨氏模量在性别上比较， 差异无统计学意义（t=0.631， P=0.531）。整体右肾杨氏模量（7.2±1.3）kPa， 整体左肾杨氏模量（7.2±1.5）kPa， 右肾和左肾杨氏模量相比， 差异无统计学意义（t=1.419， P=0.161）；所有志愿者肾脏杨氏模量统计学分析为（7.3±1.5）kPa。

3 讨论

弹性成像作为一个新兴的技术， 短时间内得到了迅猛的发展， 一个重要原因就是它实现了声波下的“触诊”。

以往的超声弹性成像技术是根据人体组织间硬度或弹性的不同， 在同一区域受力后产生不同的应变及应变率， 从而人工按照一定频率施压或超声脉冲交变振动后接收被测区域反馈信号后， 采用复合互相关法分析后以灰阶或彩色编码方式成像[2-4]， 得到该区域硬度的分布图谱；或者通过计算得出组织间硬度的相对值或者以剪切波在组织中传播的速度间接表达该组织的硬度。显然以上方法都不能直观得到组织硬度或者弹性这一物理属性的客观表述数据。

1996年Sarvazyan等[5]提出可利用声波辐射产生的剪切波来探测生物体组织的弹性程度。目前该技术已发展至实时剪切波弹性成像（SWE）。SWE是一项安全的声辐射脉冲控制技术[6]。声科影像（Supersonic Imagine）公司Aixplorer?声威超声诊断仪器通过快速成像系统捕获、追踪剪切波得到实时的弹性成像图的同时通过系统定量分析系统（Q-Box）测量反映该组织弹性的数值——杨氏模量绝对值。根据胡克定律， 在组织的弹性限度内， 组织的杨氏模量是仅取决于组织本身的物理特性。即组织的杨氏模量数值越大， 则说明该组织的硬度越大即弹性越低。SWE与以往的弹性成像相比， 具有无需人为施压、实时成像、定量测量以及重复性佳的优点。测量获得的组织杨氏模量绝对值， 可为该组织的弹性做出定量的判断。

关于肾脏SWE成像的报道相对少见， 2011年徐建红等[7]曾报道， 俯卧位用SWE方法测量男性体检者的左肾下段皮髓质杨氏模量分别为（4.440±2.445）、（3.971±2.659）kPa。2013年郭海燕[8]曾报道双肾中部肾皮髓质杨氏模量分别为（3.92±0.56）、（3.70±0.59）kPa， 以上报道均没有对肾脏中上部弹性做杨氏模量分析。

本次实验所得杨氏模量均值高于徐建红等[7]及郭海燕[8]的报道。由于所获得郭海燕[8]文章为摘要且无体位及取样方式等内容详细描述， 故仅与徐建红等[7]文献对比。考虑影响因素为：①检测深度。本次实验考虑到避免肋骨声影及避免按压影响采用相对较深的肾脏中上部， 据姚春晓等[9]使用同款设备SWE弹性成像检测正常成人肝的影响因素探讨中报道， 杨氏模量不受体位、ROI大小影响， 但是随着深度的增加逐渐增加；②取样框Q-Box大小， 本次实验采用包含肾周至肾窦的大ROI， 该方法只是为了增加图像更多的稳定性， 由于Q-Box是取该圆形范围内的平均值， 根据郭万学《超声诊断学》第6版肾皮质正常厚度为10 mm， 因此Q-Box采用最小范围直径2 mm， 尽可能减少肾周组织及肾髓质的影响。徐建红等[7]文献中为ROI及Q-Box均为7 mm。2009年姚春晓等[9]曾报道通过声触诊组织定量分析（VTQ）技术探查肾脏皮质、髓质及肾窦中剪切波传播速度得出各部分硬度顺序为肾皮质>肾髓质>肾窦；③年龄。本次实验年龄均数为徐建红等[10]报道病例均数22岁的2倍。据相关学者报道正常人肾小球增大及硬化随年龄增加而增加， 其不受性别影响[11]；④其他因素。本次实验受条件限制无法得到志愿者明确血压、血脂、血糖等生化指标， 无法尽可能对志愿者肾脏的潜在病变进行进一步排除；且无法详尽核实志愿者既往病史。

肾脏在人体新陈代谢维持内环境稳定中起着重要作用， 对肾脏的损伤原因也是多种多样， 而影响肾功能的主要区域位于皮质。以往对肾脏疾病的早期超声诊断中， 能提供的参考数据仅为某切面的面积及肾脏体积的测定[12， 13]， 实时剪切波弹性成像SWE可以通过杨氏模量的测量为肾脏疾病的早期诊断提供新的客观超声参考信息。

参考文献

[1] Ophir J， AlamSK， GarraB， et al. Elastoglaphy： imagingtheelastic-propertiesof soft tissues withultrasound. Med Ultrasonics， 2002（29）： 155-171.

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[4] 徐智章， 俞清.医学超声的热点与新进展.上海医学影像， 2003， 12（4）：306-308.

[5] Sarvazyan AP， Rudenko OV， Swanson SD， et al. Shear wave elasticity imaging a new ultrasonic technology of medica diagnostics.Ultrasound Med Biol， 1998， 24（9）：1419-1435.

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[8] 郭海燕. 超声剪切波弹性成像技术在慢性肾病中的诊断价值. 郑州大学， 2013.

[9] 姚春晓， 傅宁华， 杨斌， 等.声触诊组织定量分析在慢性肾病中应用的初步探讨.中国超声医学杂志， 2009， 25（12）：1169-1172.

[10] 徐建红， 刘智惠， 靳霞， 等.剪切波定量超声弹性成像技术在慢性肾病中应用的初步研究.中华医学超声杂志（电子版）， 2012， 9（5）：405-407.

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[12] 陈鸣.彩色多普勒超声对诊断早期糖尿病肾病的价值.中国临床医学影像杂志， 2012， 23（2）：88-90.

[13] 朴艺兰， 金成子. 彩色多普勒超声诊断早期糖尿病肾病研究进展. 中国现代医生， 2012， 50（36）：14-15.

[收稿日期：2015-09-17]