超声剪切波弹性成像技术在早期糖尿病肾病定量评估中的应用价值

陈林丽 姚春 王露 涂美琳*

糖尿病肾病（DN）为糖尿病微血管病变导致的肾小球硬化症，是终末期肾脏疾病的主要病因之一［1］。其临床表现主要包括蛋白尿、高血压、水肿、渐进性肾功能不全等。DN起病隐匿，早期症状不明显，诊断比较困难。当进入大量蛋白尿期，肾脏损害不可逆，常在短时间内进展为尿毒症［2］。因此，早期诊断、及时治疗对于延缓DN的发展具有重要意义。剪切波弹性成像（SWE）是一种评估组织弹性功能的新技术，通过测量肾组织杨氏模量值预测肾脏纤维化程度，为慢性肾病的分期提供评估指标。作者采用SWE技术测量DN患者肾组织的弹性，初步探讨SWE技术在定量评估早期DN患者肾功能损害中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2017年12月至2019年12月本院就诊并行肾脏穿刺活检术的DN患者98例，男43例，女55例；年龄42～70岁，平均（50.0±7.1）岁。（1）纳入标准：①有明确糖尿病病史的患者；②符合2012年美国糖尿病学会公布的糖尿病肾病诊断标准，并根据2010年肾脏病理协会发表的DN病理分类共识［3］将患者分为Ⅰ～Ⅳ组，Ⅰ组（即Ⅰ期为肾小球基底膜增厚）21例；Ⅱ组（即Ⅱ期为肾小球系膜扩张）28例；Ⅲ组（即Ⅲ期为结节性硬化，Kimmelstiel-Wilson病灶）26例；Ⅳ组（即Ⅳ期为晚期糖尿病性肾小球硬化症）23例。（2）排除标准：①原发性肾病综合征患者；②急性肾小球肾炎患者；③其他病因导致的蛋白尿明显增多及尿素氮等肾功能相关指标急剧恶化者。健康对照组为同期本院体检健康者。其中男20例，女25例；年龄45～70岁，平均年龄（51.0±6.7）岁。

1.2 方法 使用Supersonic Imagine公司的AixPlore型全数字化彩色多普勒超声诊断仪，配置SC6-1凸阵探头，频率3.5～5.5MHz，带有SWE成像软件。患者取俯卧位，常规超声测量右肾长径、肾叶间动脉阻力指数RI。启动SWE模式，将弹性成像方形框（感兴趣区，用彩色编码技术显示组织弹性）分别放置于右肾中部肾皮质、肾髓质、肾窦三个部位，打开测量工具Q-Box（直径设置为5.0～7.0mm），分别获得肾皮质、肾髓质、肾窦组织弹性的杨氏模量值Emean（kpa），同一位置至少3次取样，取平均值作为最终结果。同时检测肾功能指标尿微量白蛋白与尿肌酐比值（ACR）。

1.3 统计学方法 采用SPSS 23.0统计软件。计量资料以（±s）表示，两独立样本比较采用t检验；多组间比较采用单因素方差分析；相关性采用Person相关性分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规超声参数及肾功能指标 与健康对照组比较，DN Ⅲ组和DN Ⅳ组右肾长径长度明显缩短，肾叶间动脉阻力指数RI值明显升高（P＜0.05）；但Ⅰ组和Ⅱ组右肾长径、RI值差异无统计学意义（P＞0.05）。ACR水平比较，DN Ⅱ组、Ⅲ组和Ⅳ组明显高于对照组，差异均有统计学意义（P＜0.05），但DNⅠ组差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 常规超声参数及肾功能指标比较（±s）

表1 常规超声参数及肾功能指标比较（±s）

组别 右肾长径（cm） RI ACR DN Ⅰ组 11.03±0.91 0.59±0.82 12.18±3.17 DN Ⅱ组 10.72±1.03 0.58±0.76 32.46±5.67*DN Ⅲ组 9.81±0.86* 0.66±0.74* 129.18±4.82*DN Ⅳ组 9.15±1.05* 0.78±0.55* 349.95±6.82*健康对照组 10.87±0.75 0.58±0.65 9.86±1.56

2.2 弹性成像参数 与健康对照组比较，DNⅡ组、DN Ⅲ组、DN Ⅳ组肾皮质杨氏模量值Emean均显著升高（P＜0.05）；随着病情的进展，DN肾皮质杨氏模量值Emean逐渐升高，各组间比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）。DNⅣ组肾髓质杨氏模量值Emean明显高于与其他四组比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。肾窦部杨氏模量值比较，各组间差异均无统计学意义（P＞0.05）。见表2，图1、2。

表2 各组间肾弹性成像参数比较（±s）

表2 各组间肾弹性成像参数比较（±s）

组别 肾皮质（kpa） 肾髓质（kpa） 肾窦部（kpa）DN Ⅰ组 4.02±0.75 3.85±0.74 2.85±0.61 DN Ⅱ组 5.39±0.72* 3.98±0.82 2.88±0.69 DN Ⅲ组 7.63±1.07* 4.09±0.91 2.96±0.89 DN Ⅳ组 9.28±1.16* 5.88±0.91* 3.06±1.06健康对照组 3.95±0.71 3.72±0.59 2.77±0.56

2.3 相关性分析 DN肾小球硬化的不同类型反映肾脏损害的程度，临床病理学将肾小球病变分为四期（Ⅰ期～Ⅳ期）［3］。经统计学处理，肾功能指标ACR水平与DN Ⅰ组、Ⅱ组、Ⅲ组和Ⅳ组肾皮质杨氏模量值Emean均呈正相关（rs=0.520，0.634，0.628，0.768，P＜0.05）。

图1 正常组SWE图像

图2 DN组SWE图像

2.4 SWE对早期DN的预测效能 DNⅡ组为早期糖尿病肾病［4］，与对照组肾皮质杨氏模量值Emean差异有统计学意义。绘制ROC曲线，肾皮质杨氏模量值Emean诊断DNⅡ组的曲线下面积为0.785（95% CI 0.724～0.847），截点值为5.69KPa，敏感性62.8%，特异性78.3%。

3 讨论

DN是糖尿病引起微血管病变的重要并发症之一，其发病机制复杂。研究报道［5］，高血糖代谢异常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生成，造成系膜、内皮和上皮损伤，导致肾小球硬化和肾间质纤维化。以往研究发现，DN肾损害与肾纤维化程度密切相关［6］。肾脏穿刺活检行病理检查是目前公认的诊断DN的金标准，但其为有创操作，风险大，费用高，且可重复性差［7］。SWE是新近出现的一种非侵入性评估组织弹性的技术。其具有无需施压、实时定量分析、不依赖操作者、可重复性好等优点［8］。SWE通过超高速超声成像技术获得实时剪切波弹性成像图，同时测量组织的杨氏模量值，作出定量判断。组织的杨氏模量值是应力与应变的比值，能直接反映组织弹性，杨氏模量值越大表示组织硬度越大［9］。目前SWE技术在甲状腺、乳腺良恶性肿瘤的鉴别及肝脏纤维化程度的诊断等领域应用较多［10-12］。

DN肾损害以微小血管受累为主，随着疾病的进展发生肾脏血流动力学改变［4］。常规超声检查显示DN Ⅲ组和DN Ⅳ组的右肾长径长度明显缩短，表明肾小球出现结节性病变时，肾脏长径长度开始出现回缩。DN Ⅲ组和Ⅳ组肾叶间动脉RI值较正常人群明显升高，提示随着肾脏损害加重，其血管床阻力不断增大。常规超声检查可作为临床诊断DN的参考，但其对早期诊断尚缺乏有效性。本资料结果显示，DNⅡ组、DNⅢ组、DN Ⅳ组的肾皮质杨氏模量值Emean均显著升高，提示在DN早期，肾实质弹性就已发生变化。进一步研究发现，随着病情的进展，DN肾皮质杨氏模量值Emean逐渐升高，提示随着肾功能损害的加重，肾小球基底膜增厚明显，系膜细胞增生活跃，胶原纤维沉积增多，最终导致肾小球结节状弥漫性硬化及间质纤维化，肾脏硬度增加，弹性也随之减低，因此杨氏模量值逐渐增加［13］。研究发现，DN肾脏皮质的损害是一连续、渐进的过程，其肾脏皮质弹性变化与病理发展过程相符［14］。目前临床评估DN的肾功能指标主要有ACR、肾小球率过滤等，本资料结果显示，ACR水平与DNⅠ组、Ⅱ组、Ⅲ组和Ⅳ组肾皮质杨氏模量值Emean均呈正相关，提示DN肾小球硬化的病理进展与肾脏损害程度密切相关。但目前临床尚缺乏有效阻止DN发展为终末期肾病的手段，通过SWE检查，尽早发现肾脏的损伤，及时干预，以改善预后。然而，对于与肾髓质杨氏模量值Emean的比较发现，仅DNⅣ组与其他各组有明显差异。推测其原因，可能与肾小管病变常出现在肾小球严重病变之后有关，但肾髓质由肾小管组成，所以杨氏模量仅在DN Ⅳ组中出现增高，这与相关报道一致［15］。肾窦部由肾动静脉、肾盂和脂肪组织等组成，DN患者该部位无明显病变，其杨氏模量也无明显差异。有研究提示［4］早期糖尿病肾病的临床表现为3个月内连续尿检查3次尿蛋白排泄率（UAER）介于20～200µg/min或24h尿白蛋白排出量介于30～300mg，并排除其他原因引起的UAER增加。其病理表现为肾小球系膜扩张（即DNⅡ组）。ROC曲线诊断DNⅡ组的肾皮质杨氏模量值Emean为5.69KPa（敏感性 62.8%，特异性78.3%）。提示超声剪切波弹性像技术可以作为糖尿病肾病早期诊断的有效指标。

综上，DN的肾损害与病理变化、肾实质纤维化相关，通过SWE技术测量杨氏模量值可以量化反映肾组织纤维化程度，为DN的早期诊断提供参考依据。