横波弹性成像对糖尿病肾病肾纤维化的诊断价值

郑沙沙，曾维佳，张旭胜，李 霞，张 弛

（成都市郫都区人民医院，成都611730）

0 引言

糖尿病肾病（diabetic kidney disease，DKD）是糖尿病最严重的合并症之一，主要临床表现为蛋白尿、肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）下降、血压升高和肾衰竭等[1-2]。而晚期DKD 可出现肾纤维化等形态学上改变，是终末期肾病（end-stage renal disease，ESRD）的主要病因[3]。尽管DKD 可以通过常规生化测试来评估病情，例如尿蛋白和血清肌酐水平等指标，但肾纤维化程度的评估仍需要肾脏穿刺活检，而穿刺创伤较大、取样范围小、费用较高，且肾穿刺活检后还会出现多种并发症，严重者可致肾功能不全[4-5]。因此，临床上急需一种非侵入性方法以评估DKD 患者肾纤维化严重程度，特别对单肾DKD 或接受抗凝治疗的患者，这部分患者通常应避免进行肾脏活检。传统的二维及彩色多普勒超声仅能反映肾血流量、皮质厚度及回声强度等参数，可对肾囊肿、结石等病变进行有效诊断，但对于肾纤维化的诊断价值仍有限，而横波弹性成像技术的出现弥补了传统超声的不足。由于肾纤维化进程中病理性纤维基质在肾小管及小管周围毛细血管间隙沉积，在疾病发展过程中可造成肾脏实质弹性的改变，为横波弹性成像技术诊断肾纤维化提供了病理基础[6]。虽然近年来对于横波弹性成像技术用于肾纤维化的诊断已有相关报道，但对于糖尿病肾病患者肾纤维化诊断价值方面的研究较少。本研究旨在进一步明确横波弹性成像技术对DKD 患者肾纤维化诊断的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择2016 年1 月至2018 年8 月在我院接受治疗的DKD 肾纤维化患者52 例（观察组）及同期健康体检者52 例（对照组）进行研究。对照组：男29 例、女23 例；年龄48～69 岁，平均（59.73±9.55）岁。观察组：男30 例、女22 例；年龄51～68 岁，平均（60.26±9.62）岁。2 组性别、年龄对比差异无统计学意义（P＞0.05）。纳入标准：（1）观察组患者符合《中国成人糖尿病肾脏病临床诊断的专家共识》[7]中的相关诊断且慢性肾脏病分期（chronic kidney disease，CKD）为3～4 期并经穿刺活检病理确诊为肾纤维化；（2）患者神志清醒，与医护人员交流无障碍；（3）患者已签署知情同意书。排除标准：（1）乙肝相关性肾病患者；（2）高血压肾病患者；（3）原发性肾小球肾炎患者；（4）急性肾炎综合征患者。

1.2 方法

所有DKD 患者均接受糖尿病治疗，12 名（23.1%）接受口服糖尿病药物治疗，40 名（76.9%）接受胰岛素皮下注射治疗。对受试者日尿蛋白量进行检测，使用简化肾脏病饮食改良公式[6]换算成eGFR。对所有受试者采用飞利浦iU22 xMATRIX 超声系统和基于声脉冲辐射力成像（acoustic radiation force impulse，ARFI）技术检查，采用C5-1 凸探头（频率5 MHz）常规超声成像用于常规肾扫描和横波弹性成像。在图像采集之后，屏幕立即显示图像和测量结果，包括平均值和中值以及以压力表示的偏差。如果测量可靠性低，则显示0.00 kPa。以kPa 表示的弹性值（E）使用以下公式计算：

其中，Vs为剪切波传播速度，单位为m/s；ρ 为组织密度，人体中 ρ 的近似值为1g/cm3，血液中 ρ 为1.0428g/cm3，脂肪中 ρ 为0.909 4 g/cm3，肌肉中 ρ 为1.059 9 g/cm3。

影像学检查包括常规超声和横波弹性成像检查，由同一名经验丰富的超声科医师进行，患者取仰卧位、右侧卧位和左侧卧位进行检查，检查时要求患者屏住呼吸，检查时间为20～30 min。在进行肾脏横波弹性成像之前，使用常规超声检查肾脏以检测肾脏基础病变，记录每个右肾和左肾的长度及宽度。在2个肾脏肾极之间的10 个位置处测量皮质厚度，将10 次测量的平均值作为最终测量结果（单位：mm）。在2 个肾脏肾极之间的10 个位置处进行皮质硬度的弹性测量，将10 次测量的平均值作为最终测量结果（单位：kPa）。感兴趣区域（region of interest，ROI）可以放置在任何地方，但要求在＜8 cm 的深度。

1.3 统计学方法

采用SPSS 22.0 统计学软件进行数据分析，计数资料采用χ2检验，计量资料采用t 检验，相关性分析采用Pearson 分析，均以P＜0.05 为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 2 组受试者一般情况对比

观察组体质量指数（body mass index，BMI）、糖化血红蛋白及尿蛋白量均明显高于对照组，eGFR 明显低于对照组（P＜0.05）。结果见表1。

表1 2 组受试者一般情况对比

2.2 2 组受试者常规超声参数及横波弹性成像参数对比

2 组肾长、肾宽差异均无统计学意义（P＞0.05）；观察组皮质厚度明显低于对照组，皮质硬度明显高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；2 组不同性别组内对比皮质厚度及皮质硬度差异均无统计学意义（P＞0.05）。详见表2。典型病例的超声成像与横波弹性成像如图1 所示。

表2 2 组受试者常规超声参数及横波弹性成像参数对比

图1 超声成像及横波弹性成像图

2.3 不同CKD 分期患者参数对比

CKD3 期患者eGFR 及皮质厚度明显高于CKD4期患者，尿蛋白及皮质硬度明显低于CKD4 期患者（P＜0.05）。结果见表3。

2.4 相关性分析

在患有DKD 的患者中，皮质硬度与eGFR（r=-0.495，P＜0.001）（如图2 所示）和皮质厚度（r=-0.325，P＜0.001）呈负相关（如图3 所示）；皮质硬度与每日尿蛋白量呈正相关（r=0.645，P ＜0.001）（如 图4 所示）；每日尿蛋白量与eGFR 呈负相关（r=-0.705，P＜0.001）（如图5 所示）；皮质厚度与每日尿蛋白量呈显著负相关（r=-0.691，P＜0.001）（如图6 所示），与eGFR 呈显著正相关（r=0.829，P＜0.001）（如图7 所示）。

表3 不同CKD 分期患者参数对比

3 讨论

目前使用肾素-血管紧张素系统抑制剂对高血糖和高血压的治疗降低了进展性肾病的风险，但DKD 仍然是终末期肾病的主要原因[8-10]。高血糖和高血脂在内的代谢异常可能产生糖化脂质和活性氧，导致炎性细胞因子和促纤维化因子的产生，这些可能造成系膜、内皮和上皮损伤，最终导致肾小球硬化和肾小管间质纤维化的发展而引起DKD[11-12]。肾脏活检仍然是诊断肾脏慢性形态学变化的金标准，但这种方法是一种侵入性且昂贵的手术，需要住院治疗，并可能与各种风险相关[13]。肾脏活检后容易出现多种并发症及特别严重的出血，有时还需要定期重复活检以监测疾病进展[14]。虽然横波弹性成像在肾脏中的应用研究较少，但该方法已成为评估其他器官的有用且实用的方法。例如，虽然肝活检长期以来一直是评估肝脏慢性形态学变化程度的金标准，但横波弹性成像已被用于肝纤维化的诊断[15]。此外，横波弹性成像还被用于评估乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、睾丸癌、甲状腺癌等疾病的病理过程。因人类肾脏深度较肝脏更深，评估其肾脏弹性更加困难。在对大鼠和家兔的动物研究显示，肾皮质硬度和肾纤维化改变之间、皮质硬度增加和肾功能下降之间存在直接相关性[16]。

图2 皮质硬度与eGFR 相关性分析

图3 皮质硬度与皮质厚度相关性分析

图4 皮质硬度与每日尿蛋白量相关性分析

图5 eGFR 与每日尿蛋白量相关性分析

图6 每日尿蛋白量与皮质厚度相关性分析

图7 eGFR 与皮质厚度相关性分析

本研究发现：与健康个体相比，CKD3 期和CKD4 期DKD 患者的皮质硬度明显增高，且与eGFR 呈负相关。上述研究表明横波弹性成像可以作为一种非侵入性、简单、成本较低且可靠的成像技术，可以定量评估晚期DKD皮质纤维化的程度。相比之下，常规超声和其他的成像方法（包括CT 和MRI）对于慢性形态学变化的严重程度的评估不是定量的，并且对于这些CKD 分期之间的区分没有相关性。CKD 的分期基于eGFR 的下降程度和肾损伤标志物的存在，而不是直接检查肾组织，这些标志物包括尿蛋白排泄异常、尿液沉积物、电解质、活组织检查获得的肾组织病理变化、影像异常和肾移植史[17]。通过横波弹性成像获得的定量信息能够更准确地评估与DKD进展相关的慢性形态学变化[18]。此外，横波弹性成像与eGFR 及尿蛋白量等定量的肾损伤标记物联合可用于区分CKD 等级。使用横波弹性评估肾硬度及其与天然肾功能关系的研究较少，有研究评估了CKD 患者的肾脏弹性，结果表明使用基于ARFI 技术的实时剪切波弹性成像（shear wave elastrography，SWE）可用于评估DKD 患者肾脏形态学改变[19]。但该研究缺乏组织学样本，未进行肾脏活检并且DKD 的诊断基于蛋白尿的存在和/或肾功能降低。另有研究发现健康对照组和DKD 患者以及不同蛋白尿水平的肾实质的弹性具有显著差异[20]。上述2 项研究的结果表明，使用基于ARFI 技术的横波弹性成像可以区分DKD 中的肾脏弹性变化。本研究的结果显示横波弹性成像不仅可以区分DKD 中的CKD 分期，还显示横波弹性成像检测参数皮质硬度与eGFR 呈负相关，与每日尿蛋白量呈正相关，皮质厚度与每日尿蛋白量呈显著负相关，与eGFR 呈显著正相关。因此，横波弹性成像可以被认为是一种额外的非侵入性和更准确的工具，可用于评估慢性形态学变化的严重程度，并有助于更好地跟进DKD 的进展。

综上所述，晚期DKD 肾纤维化患者横波弹性成像中皮质厚度及皮质硬度参数与健康人群差异显著，且在不同CKD 分期患者中亦有显著差异，并与每日尿蛋白量及eGFR 显著相关，可用于DKD 肾纤维化的诊断。本研究为单中心研究，样本量较小，且因伦理的考虑没有研究人群的实时肾组织病理学样本，最大检测深度仅为8 cm，限制了横波弹性成像方法的使用，下一步将增加样本量并进行多中心研究。