剪切波弹性成像在评估2型糖尿病肾功能正常者肾皮质硬度的价值

周 南 张浩然 蒋 艳 梁 蕾

糖尿病肾病是2型糖尿病患者的微血管并发症之一，大约20%～30%的糖尿病患者远期发展为肾病[1]。研究表明肾皮质细胞的早期病理生理变化发生在临床肾病之前。最早的组织学改变是基膜增厚，随后3～5年内依次发生前后小动脉的透明样变性[2]。早期肾功能不受影响，随后逐渐出现肾衰竭。因此早期诊断肾脏病变对糖尿病患者预后有重要意义。剪切波弹性成像(shear wave elastography, SWE)是一种无创、低成本的超声成像技术，并能得到比较客观、稳定的结果，近年来已开始应用于糖尿病患者[3]。SWE测定的皮质硬度(CS)与肾实质疾病和纤维化相关[4]。目前已知由SWE测定的CS值升高发生在2型糖尿病患者中[5]。但是关于2型糖尿病患者肾功能正常时CS值是否发生变化研究较少。研究表明肾皮质细胞水平的变化发生在临床诊断肾脏病变之前[2]。本研究应用SWE研究了2型糖尿病患者与非糖尿病患者在肾功能正常时CS值的差异，旨在探索SWE是否能提示2型糖尿病患者肾病发病前细胞水平的早期变化。

对象与方法

1.研究对象：共收集100例研究对象，包括50例2型糖尿病肾功能正常的患者，其中，男性30例，女性20例，患者平均年龄为60.3±11.5岁，50例无2型糖尿病肾功能正常者为对照组，其中，男性35例，女性15例，平均年龄为59.8±12.1岁。肾小球滤过率值均正常。排除标准：有冠状动脉疾病或心肌梗死病史、重大心脏瓣膜疾病、呼吸衰竭或心力衰竭、活动性甲状腺疾病、慢性肝病、血液病、肾动脉狭窄、肾切除史、肾脏恶性肿瘤史、出血、感染、妊娠者。所有纳入研究的患者均记录血压、是否吸烟及肌酐和血尿素氮等血化验指标。2型糖尿病患者记录糖尿病持续时间。

2.常规超声检查：使用AixPlorer超声诊断仪和1～5MHz凸阵探头(法国)。肾脏超声检查均取左右侧卧位，至少在禁食6h和至少休息20min时获得图像。首先通过常规超声获取图像，记录肾脏大小和皮质厚度。测量肾脏上下两极之间的距离为肾长度，在冠状面中点测量肾门与肾包膜之间的距离为肾宽度，测量中央区肾髓质锥体基底部与被膜之间的距离为肾皮质厚度。所有测量均从右肾和左肾分别取3次，记录平均值。

3.剪切波弹性成像检查：使用AixPlorer超声诊断仪和1～5MHz凸阵探头(法国)。剪切波弹性成像检查过程中尽可能减少对探头的压迫，使探头处于稳定状态，并防止对肾脏的机械压力，同时要求研究对象屏住呼吸几秒钟，以尽量减少伴随呼吸的肾脏运动。在常规超声图像基础上，将ROI放置在目标区域(图1，图2)。将ROI放置在肾皮质区，保证没有血管或囊肿。调整ROI主轴，使其与肾中轴平行(垂直于肾脏表面)。ROI靶距最大为8cm, ROI取样框为0.5～1.0cm。对侧肾脏用同样的方法成像。取平均硬度值作为测量参数，总共获得6个有效的肾脏测量值，并计算平均值，结果均以千帕(kPa)表示。以上操作均由3年以上临床经验的超声医生进行。

图1 糖尿病组剪切波弹性检查患者，男性，58岁。左肾剪切波弹性检查，右上角显示肾实质平均硬度值为17.9kPa

图2 对照组剪切波弹性检查某研究对象，女性，63岁。右肾剪切波弹性检查，右上角显示肾实质平均硬度值为8.0kPa

结 果

1.两组研究对象基本资料比较：两组年龄、是否高血压及是否吸烟等项目比较，差异无统计学意义(P>0.05)。2型糖尿病组的血糖、糖化血红蛋白及尿素氮水平较对照组高(P=0.000，P=0.000，P=0.042)，而两组肌酐和肾小球滤过率比较，差异无统计学意义(P=0.756，P=0.912)，详见表1。

表1 2型糖尿病组及对照组的基本资料及实验室参数

2.两组研究对象常规超声及剪切波弹性成像参数比较：2型糖尿病组患者的肾脏大小与对照组相似(P=0.362，P=0.519)，而肾皮质厚度较对照组大(P=0.012)，经剪切波弹性成像检查测得的肾皮质硬度值在2型糖尿病组中较大(P=0.000)，详见表2。

表2 2型糖尿病组及对照组的常规超声及剪切波弹性成像参数

3.肾皮质硬度与肾皮质厚度、糖尿病持续时间的关系：2型糖尿病组患者的肾皮质硬度和肾皮质厚度、糖尿病持续时间分别呈正相关(P=0.033，P=0.019)，并且呈线性相关(图3、图4)。

图3 肾皮质硬度与肾皮质厚度呈线性相关

图4 肾皮质硬度与糖尿病持续时间呈线性相关

讨 论

糖尿病引起肾脏病变的机制是糖代谢异常导致葡萄糖、脂质水平升高，糖基化脂质、活性氧产物增加，从而引发炎性细胞因子和纤维的产生[6]。肾损害主要发生在系膜细胞、内膜细胞和上皮细胞，肾小球硬化和肾小管间质纤维化则发生在肾病时期。糖尿病肾病最重要的特征是间质纤维化[7,8]。在发生肾病之前，确定系膜细胞、内皮细胞和上皮细胞在早期的变化是很重要的。肾活检的组织学检查可以清楚地显示正在发生的纤维化，但这是一种有创检查。因此，亟待寻找一种非侵入性检查。微量白蛋白尿的测定对糖尿病肾病的早期诊断具有重要意义，是糖尿病肾病的一个强有力的预测指标，但微量白蛋白尿易受到运动和血糖水平的影响，在白天可变化40%～50%[9，10]。因此，需要一个更客观、更稳定的参数来对糖尿病肾病患者进行早期诊断。剪切波弹性成像是一种很有前途的非侵入性研究，能客观显示肾脏弹性或组织硬度，获得的CS是一个很有价值的参数。

常规超声仅能提示某些肾脏实质病变，如肾脏体积缩小、皮质厚度变薄、皮质回声增强等，而组织硬度无法观察。超声弹性成像是基于组织硬度差异而成像的原理，并能客观反映组织硬度值的方法，目前许多研究将弹性成像应用于肾脏检查，SWE就是其中的一种方式，具有低成本、可靠、无创的优势，可用于测定肾皮质组织弹性，单位为千帕(kPa)，并且研究表明在SWE检查中获得的CS值更受欢迎[5，11～13]。肾实质纤维化是肾脏疾病最重要的体征之一，它能改变肾脏的力学特征，可以应用SWE进行客观的测量。已有研究表明，肾脏SWE弹性评估在确定肾脏破裂、诊断移植肾排斥反应、糖尿病肾病的分期以及慢性肾病患者中是有价值的[14，15]。SWE的局限性在于临床检测中会得到不一致的结果，因为尚缺乏标准化的CS正常值。目前常规超声检查中未包含肾脏SWE检测结果，仅在特定疾病和研究中测量CS值。

本研究最重要的发现是2型糖尿病肾功能正常患者的肾皮质硬度较对照组无糖尿病肾功能正常者高，平均硬度值为13.0±39.5 kPa。SWE检测的CS值已经开始应用于糖尿病肾病，但是关于不同分期CS变化的一些研究结果互相冲突，其界限值也没有明确的数据。Hassan等[5]研究结果为糖尿病肾病4级、3级和对照组的CS值分别为30.4±16.2、14.6±8.1和9.02±2.42kPa。另一项研究认为糖尿病肾病患者CS值高于正常组，但肾病级别越高CS值反而降低，与Hassan等的研究结果不一致[6]。本研究得到的2型糖尿病组和对照组的CS值分别为13.0±39.5和10.1±47.1。同样，对于2型糖尿病合并或无肾病的患者，SWE测量的CS值也没有明确的证据。因此应用SWE检测肾皮质硬度变化还需开展深入研究。

Hassan等[5]在一项包括糖尿病肾病患者在内的研究中发现，肾皮质厚度随临床级别显著下降，4级慢性肾病患者的肾皮质厚度小于3级慢性肾病患者。但本研究发现2型糖尿病肾功能正常患者与对照组比较皮质厚度增加，这与Soldo等[16]研究结果一致。因为无症状肾病期超滤作用导致皮质厚度增加，而皮质厚度显著性降低发生在以后阶段。

本研究认为糖尿病病程与肾皮质增厚、CS增加密切相关。皮质硬化增加是长期糖尿病肾病的结果。肾皮质厚度增加与CS之间的相关性是由于超滤和肾单位肥大引起的CS增加。目前，应用SWE测量不伴有肾病的2型糖尿病患者的CS值研究较少。本研究发现，与对照组比较，2型糖尿病肾功能正常的患者应用SWE测得的CS值增加，这是因为在发生肾病或GFR降低之前肾脏已经发生了一些病理生理变化。

本研究中2型糖尿病不伴有肾病患者CS增加可能与肾单位水平的过度超滤或发生在细胞和间质水平纤维化有关。因此，可通过SWE这项非侵入性检查来显示糖尿病患者的CS增加和早期纤维化，从而使此类患者获得更密切的随访和更积极的治疗。本研究的局限性在于：(1)样本量较少，需要增加观察病例进一步研究。(2)本研究仅入组肾功能正常的2型糖尿病患者和无糖尿病及肾病者两组病例，今后需加入其他级别糖尿病及肾病者进一步研究。(3)本研究病例分组较单一，今后可增加糖尿病病程长短、年龄等分组进行研究。

综上所述，肾功能正常的2型糖尿病患者SWE测得肾皮质硬度较高，并且肾皮质硬度增加发生在肾病之前，因此建议将SWE检查肾皮质硬度作为2型糖尿病患者的常规检查。