裘思英 姜澤雯 吳赤球 陳多多

1 武警浙江省總隊(duì)醫(yī)院特檢科, 310051 浙江 杭州； 2 武警浙江省總隊(duì)醫(yī)院門診部, 310051 浙江 杭州

糖尿病腎病(diabetic kidney disease, DKD)是糖尿病嚴(yán)重的微血管并發(fā)癥之一，DKD患者腎功能損害的延遲檢出及治療可導(dǎo)致腎功能衰竭，進(jìn)而增加糖尿病患者死亡率[1-2]，早期、準(zhǔn)確檢測(cè)腎臟功能情況對(duì)于DKD的臨床治療及預(yù)后至關(guān)重要。常規(guī)超聲成像可通過腎實(shí)質(zhì)回聲、腎形態(tài)學(xué)(如長(zhǎng)度、體積等)參數(shù)等對(duì)腎病進(jìn)行評(píng)估，但對(duì)糖尿病腎病、慢性腎病等的敏感度、特異度均較低[3]。實(shí)時(shí)剪切波彈性成像(shear wave elastography, SWE)利用剪切波使感興趣區(qū)中的目標(biāo)組織變形或移位，通過目標(biāo)組織的動(dòng)態(tài)位移估算其彈性、硬度[4]。SWE已應(yīng)用于肝纖維化、脂肪肝的診斷中，且肝組織彈性和組織病理改變之間存在相關(guān)關(guān)系[5-6]；同時(shí)，SWE在腫瘤(如前列腺癌、乳腺癌、肺癌等)檢測(cè)方面也具有很高的準(zhǔn)確性，有助于區(qū)分良、惡性病變[7-9]。目前，關(guān)于SWE評(píng)估DKD患者腎功能改變的相關(guān)研究報(bào)道罕見，本研究通過分析DKD患者的SWE參數(shù)楊氏模量值與99mTc-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像檢測(cè)腎功能的差異及相關(guān)性，探討SWE在DKD患者腎功能評(píng)估中的臨床價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

收集我院2016年6月至2019年5月DKD患者62例及腎功能正常者14例，腎功能正常(即對(duì)照組)男8例、平均年齡(53.3±10.2)歲，女6例、平均年齡(55.6±13.8)歲，DKD組男35例、平均年齡(54.4±16.8)歲，女27例、平均年齡(55.7±17.6)歲，根據(jù)尿白蛋白排泄率(urinary albumin excretion rate, UAER)分為早期腎病組21例、臨床腎病組24例及尿毒癥組17例。納入標(biāo)準(zhǔn)：所有DKD入組對(duì)象均符合糖尿病及糖尿病腎病診斷標(biāo)準(zhǔn)，臨床、超聲等資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：既往其他腎臟疾病、近期使用腎損傷藥物、合并其他急性并發(fā)癥、腎皮質(zhì)薄、SWE檢查過程中呼吸無法配合、腎皮質(zhì)至皮膚厚度大于8 cm者。本研究方案符合2013年修訂的《赫爾辛基宣言》的要求，所有入組對(duì)象均知情同意。

1.2 常規(guī)超聲

采用PHILIPS IU22超聲診斷儀，經(jīng)腹部超聲探頭頻率為1.0～5.0 MHz，所有入組對(duì)象超聲檢查由一位高年資超聲醫(yī)師完成。首先對(duì)雙腎進(jìn)行常規(guī)超聲掃描，測(cè)量雙極長(zhǎng)度和皮質(zhì)厚度，并觀察腎皮質(zhì)的回聲。在相同增益和深度設(shè)置(增益范圍：50%-70%，深度范圍：10.00～14.00 cm)下，通過對(duì)比腎臟和肝臟的回聲來評(píng)價(jià)腎臟的回聲。腎長(zhǎng)徑為冠狀切面的最大縱向尺寸，從腎外緣到皮質(zhì)髓質(zhì)交界處測(cè)量腎皮質(zhì)厚度，腎容積(mL)=腎長(zhǎng)徑(cm)×腎寬徑(cm)×腎前后徑(cm)×0.52[10]。

1.3 實(shí)時(shí)剪切波彈性成像

SWE由同一位行常規(guī)超聲檢查的高年資超聲醫(yī)師完成，將圖像聚焦于腎臟的長(zhǎng)軸視圖，在不施加物理壓力的情況下，將探頭平行于腎軸視圖放置，囑患者屏住呼吸。將固定大小的感興趣區(qū)(Region of interest, ROI)放置在腎臟皮質(zhì)中部區(qū)域，橫波垂直于徑向排列的管狀系統(tǒng)。待SWE圖像穩(wěn)定后于每個(gè)腎臟中部ROI均勻區(qū)測(cè)量5次，計(jì)算每例患者每個(gè)腎臟的平均值及雙腎平均值(Emean)，單位為kPa。

1.4 99mTc-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像

檢查前48 h內(nèi)受檢者未行靜脈腎盂造影且未服用利尿劑，排空膀胱并于檢查前30 min飲水。采用SIEMENS Biograph SPECT，仰臥位，探頭視野包括雙腎及膀胱，后位采集。肘靜脈注射99mTc-DTPA 185MBq/1ml，顯像劑劑量根據(jù)受檢者體表面積計(jì)算。采集條件：能峰140 keV，矩陣64×64，1幀/2秒，采集15幀，1幀/30秒，采集48幀，約24min，分別記錄采集前、后滿針和空針放射性計(jì)數(shù)測(cè)定。軟件自動(dòng)繪制腎功能曲線并計(jì)算腎小球?yàn)V過率(glomerular filtration rate, GFR)，以體表面積1.73 m2對(duì)GFR進(jìn)行校正。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 各組一般臨床特征

DKD各亞組與對(duì)照組的年齡、身高、體質(zhì)量及體質(zhì)量指數(shù)，組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。DKD各亞組與對(duì)照組的收縮壓比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，臨床腎病組/尿毒癥組與早期腎病組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。舒張壓臨床腎病組/尿毒癥組與對(duì)照組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表1。

表1 各組一般臨床特征

注：*與對(duì)照組相比P<0.05，#與早期腎病組相比P<0.05。

2.2 常規(guī)超聲及SWE相關(guān)參數(shù)在各組中的變化

常規(guī)超聲主要對(duì)腎長(zhǎng)度、皮質(zhì)厚度及體積進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果顯示常規(guī)超聲參數(shù)(長(zhǎng)度、皮質(zhì)厚度、體積)各組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。SWE參數(shù)左腎、右腎及雙腎平均Emean值在DKD各亞組中呈逐漸升高趨勢(shì)，與對(duì)照組比較差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；DKD各亞組中，尿毒癥組最高，早期腎病組最低，DKD各亞組間比較差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

表2 各組常規(guī)超聲與SWE相關(guān)參數(shù)

注：*與對(duì)照組比較P<0.05，#與早期腎病組比較P<0.05，^與臨床腎病組比較P<0.05。

2.3 SWE參數(shù)平均Emean值與99mTc-DTPA標(biāo)記GFR的Growth曲線擬合

99mTc-DTPA標(biāo)記的總GFR水平在DKD早期腎病、臨床腎病及尿毒癥中呈逐漸遞減趨勢(shì)，對(duì)照組、早期腎病組、臨床腎病組及尿毒癥組分別為(112.38±21.16)、(72.37±15.62)、(41.23±16.79)及(21.53±8.31)mL/min。DKD各亞組總GFR水平均低于對(duì)照組(F=98.507,P<0.001)，DKD各亞組間總GFR水平比較差異亦具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。對(duì)SWE參數(shù)雙腎平均Emean值和99mTc-DTPA標(biāo)記的總GFR水平的散點(diǎn)圖進(jìn)行Growth曲線擬合，所得方程為E(Y)=exp(5.789-0.417X)(P<0.001)，R2=0. 918。見圖1。

圖1 SWE參數(shù)Emean與總GFR水平的Growth擬合曲線

2.4 SWE參數(shù)平均Emean值在DKD各組中的診斷效能

利用ROC曲線評(píng)估SWE成像參數(shù)雙腎平均Emean值在DKD不同亞組間的診斷效能，平均Emean值閾值在3.53、4.49及5.47時(shí)診斷早期腎病、臨床腎病及尿毒癥組的曲線下面積分別為0.781、0.824、0.875，靈敏度分別為77.4%、80.8%及83.5%，特異度分別為83.1%、90.2%及92.6%。見表3。

表3 平均Emean值在DKD不同亞組中的診斷效能

3 討論

99mTc-DTPA腎動(dòng)態(tài)顯像是一種評(píng)價(jià)腎功能的良好成像方法，對(duì)于腎功能的評(píng)估尤其是腎移植功能腎的顯示方面具有一定價(jià)值[11]，然而，這種外源標(biāo)記方法具有放射性、操作復(fù)雜等缺點(diǎn)并不能廣泛應(yīng)用于臨床。尿素氮、胱抑素C、血清肌酐及尿酸等血清指標(biāo)通常用于評(píng)估腎功能，但上述指標(biāo)在DKD不同階段中的診斷效能差別較大[12]。如前文所述，DKD患者腎功能損害的延遲檢出及治療可導(dǎo)致腎功能衰竭進(jìn)而增加糖尿病患者死亡率，因此，探尋一種更簡(jiǎn)單、可靠的影像學(xué)方法評(píng)估DKD腎功能對(duì)于DKD的治療、預(yù)后等具有重要臨床意義。

常規(guī)超聲可通過測(cè)量腎臟長(zhǎng)度、皮質(zhì)厚度及體積等參數(shù)，進(jìn)而評(píng)估腎臟功能。但是，超聲檢測(cè)腎臟體積存在先天缺陷，由于腎臟并不是規(guī)則橢球體，因此無法避免使用橢球公式過高估算腎臟體積。超聲實(shí)質(zhì)回聲是評(píng)價(jià)腎病存在的最常用指標(biāo)，然而，觀察皮質(zhì)回聲是一種主觀定性評(píng)估，往往無法檢測(cè)到腎臟功能異常。既往研究發(fā)現(xiàn)，異常腎回聲(腎回聲高于肝或脾)診斷腎病的敏感度和特異度分別為62%和58%[13]。因此，常規(guī)腎臟超聲在評(píng)價(jià)慢性腎病進(jìn)展方面通常不具有診斷價(jià)值或診斷效能較低。本研究結(jié)果顯示，雙腎皮質(zhì)平均厚度、體積在DKD尿毒癥組較其他組略有降低，但與其他組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，常規(guī)超聲所測(cè)腎臟長(zhǎng)度在各組間比較差異亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，該結(jié)果說明常規(guī)超聲對(duì)于DKD不同階段的診斷意義并不大。

SWE成像是一種簡(jiǎn)便、無創(chuàng)的組織機(jī)械硬度評(píng)估技術(shù)，組織的硬度以千帕(kPa)或速度(m/s)表示，楊氏模量(Young′modulus, YM)和剪切波速度之間的關(guān)系為g′=pvs2(g′是剪切模量，p代表組織的密度，vs代表剪切波速度)[14]。SWE可應(yīng)用于慢性腎病(chronic kidney disease, CKD)的評(píng)估[4,14-15]，既往研究表明，SWE能夠區(qū)分正常腎組織和受CKD影響的腎組織。腎纖維化是腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化的結(jié)合，其特點(diǎn)是細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)成分過度積聚和沉積，富含纖維膠原I和III[16]。ECM的持續(xù)沉積導(dǎo)致纖維瘢痕扭曲腎組織的精細(xì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致腎實(shí)質(zhì)形態(tài)的崩潰和腎功能的惡化，增加間質(zhì)損傷可導(dǎo)致GFR降低[17]，由于膠原蛋白和彈性蛋白交聯(lián)量的增加，當(dāng)纖維化程度增加時(shí)，受影響的組織硬度增加了剪切波的傳播速度[18]。理論上，腎臟組織纖維化程度加重會(huì)引起間質(zhì)損傷，從而導(dǎo)致GFR降低。由于纖維化、組織硬度增加，SWE成像時(shí)產(chǎn)生更高的剪切波傳播速度或YM測(cè)量值[3]。本研究結(jié)果與上述理論基本一致，隨著DKD病情加重(GFR水平降低)Emean值呈逐漸升高趨勢(shì)，平均Emean值與放射性標(biāo)記的總GFR水平Growth曲線擬合所得的方程E(Y)=exp(5.789-0.417X)(P<0.001)，擬合效果好(R2=0. 918)。本研究結(jié)果與Goya等[4]的報(bào)道相符，Goya等研究顯示了在腎功能受損的腎臟中SWV明顯增高。部分研究顯示SWV和eGFR之間存在相關(guān)關(guān)系，隨著eGFR的降低，腎小球的整體硬化性改變?cè)黾樱@種情況會(huì)降低管周血管叢的灌注，并伴隨著進(jìn)行性管周纖維化，導(dǎo)致明顯的微循環(huán)損傷。腎微循環(huán)損傷和腎動(dòng)脈動(dòng)脈粥樣硬化疾病的結(jié)合會(huì)進(jìn)一步降低腎灌注，從而影響腎組織硬度[19]。值得注意的是，這些研究?jī)H基于血壓和動(dòng)脈硬度(肱動(dòng)脈脈搏波速度和主動(dòng)脈增強(qiáng)指數(shù))，均未對(duì)血管變化進(jìn)行組織學(xué)評(píng)價(jià)。因此，將SWE與血壓和動(dòng)脈僵硬度相關(guān)，以及動(dòng)脈玻璃樣變等微血管改變的組織學(xué)評(píng)估，將能更進(jìn)一步闡述詳盡機(jī)制。糖尿病作為一種全身代謝性疾病，其會(huì)引起微血管病變，腎臟是靶器官之一，我們分析DKD引起平均Emean值的改變可能與腎臟微循環(huán)的受損以及組織彈性、硬度密切相關(guān)。本研究對(duì)SWE在DKD不同亞組中的診斷效能分析，結(jié)果顯示，在早期腎病組、臨床腎病組及尿毒癥組中，平均Emean值均具有較高的靈敏度、特異度，該結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了SWE應(yīng)用于DKD診斷、腎功能評(píng)估中的可行性及可靠性。

本研究的局限性：①納入病例數(shù)相對(duì)較少，未來可行大樣本、多中心臨床研究更深入探討；②SWE的測(cè)量可能由于探頭角度定位等的差異導(dǎo)致彈性值不同，需強(qiáng)調(diào)操作過程中的一致性。

綜上所述，SWE參數(shù)Emean值與99mTc-DTPA標(biāo)記的GFR水平具有較高的相關(guān)性，其在診斷DKD腎功能改變方面具有較高的診斷效能，SWE對(duì)于DKD的早期診斷、治療等具有重要臨床價(jià)值。