肖雨菲(綜述)，韓若凌(審校)

(河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院超聲科，河北 石家莊 050011)

腎臟疾病病因繁多，發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，且有相當(dāng)比例的腎臟疾病隨病程進(jìn)展表現(xiàn)出不可逆性，因此，對于腎臟疾病的早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療便顯得尤為重要。CT、MRI及常規(guī)傳統(tǒng)超聲技術(shù)必須在腎臟具備形態(tài)學(xué)改變時方可發(fā)現(xiàn)病變，在疾病診斷的時效性及準(zhǔn)確性方面均有所限制，而剪切波彈性成像技術(shù)基于生物組織的硬度特性，可定量反映腎臟組織的生理狀態(tài)，為臨床醫(yī)師早期發(fā)現(xiàn)腎臟疾病及全面評估疾病嚴(yán)重程度提供及時、有效的影像學(xué)依據(jù)?，F(xiàn)對超聲剪切波彈性成像在腎臟疾病中的應(yīng)用進(jìn)展綜述如下。

1 超聲剪切波彈性成像技術(shù)的基本概念

超聲彈性成像于1991年由Ophir等第一次提出，通過計(jì)算生物組織的彈性系數(shù)進(jìn)行評估其硬度[1]。而SWE 則是Sarvazyan等于1998年首先提出，現(xiàn)已成為目前最為前沿、精準(zhǔn)的超聲彈性成像技術(shù)[2]。根據(jù)歐洲醫(yī)學(xué)和生物學(xué)超聲學(xué)會聯(lián)合會發(fā)布的指南，超聲彈性成像(ultrasonic elastography,UE)可以細(xì)分如下：①應(yīng)變彈性成像(real-time strain elastography，RTE)，也稱為準(zhǔn)靜態(tài)和定性彈性成像，人工施加壓力，通過比較換能器施加力之前和施加力之后的兩個超聲回波來測量組織的定性應(yīng)變；②剪切波彈性成像，也稱為定量彈性成像，包括一維式瞬態(tài)彈性成像(transient elastography，TE)，聲輻射力脈沖(acoustic radiation force impluse，ARFI)和實(shí)時剪切波彈性成像[3]。“剪切波彈性成像”究其本質(zhì)是一種動態(tài)彈性成像技術(shù)，通過跟蹤穿過給定介質(zhì)的剪切波來評估組織的硬度，利用楊氏模量，其中E=qCs2,E代表?xiàng)钍夏Ａ恐到^對值，q(rho)=密度,Cs=剪切波速度，以米/秒(m/s)為單位，將剪切波速度與組織剛度(即彈性)建立了正相關(guān)，通過確定剪切波速度，即可計(jì)算和量化組織剛度[4]。

剪切波可以被認(rèn)為是通過施加的力在給定組織的分子中引起的形變波。相對于超聲波束的激發(fā)發(fā)射，剪切波沿垂直方向傳播，它通常與感興趣的結(jié)構(gòu)平行(圖1)。

圖1 與激發(fā)超聲束相關(guān)的剪切波傳播的基本原理。來自超聲束的入射瞬態(tài)脈沖(綠色箭頭)產(chǎn)生剪切波(橫向箭頭)，該剪切波在垂直方向上在目標(biāo)組織內(nèi)傳播。剪切波的速度以米/秒為單位記錄，可以使用楊氏模量轉(zhuǎn)換為定量的剛度分?jǐn)?shù)，并以 kPa 表示

2 腎臟彈性影響因素

近年來不斷有學(xué)者對腎臟彈性成像的影響因素進(jìn)行探索。與其他腹部臟器相比較而言，腎臟具有更高的組織異質(zhì)性和各向異性—腎皮質(zhì)結(jié)構(gòu)致密，富含毛細(xì)血管，故而硬度較大；腎髓質(zhì)主要由集合管構(gòu)成，內(nèi)含液體較多，相對硬度較小。而SWE技術(shù)對腎實(shí)質(zhì)的各向異性以及由于探頭壓迫、血流灌注、尿液壓力等因素引起的外部或內(nèi)部壓力敏感[5]。一項(xiàng)由Muttray等[6]進(jìn)行的體外豬模型試驗(yàn)已證實(shí)，腎臟剪切波速度可隨腎盂壓力的急劇增高而增加；而Jarv等[7]通過一項(xiàng)前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，SWE測量值的結(jié)果主要取決于患者的體重指數(shù)(body mass index，BMI)，同種異體腎的深度和供體年齡。除上述生理因素的影響外，一項(xiàng)由Gungor等進(jìn)行的研究則證明彈性成像評分與血清尿素氮、肌酐水平呈正相關(guān)，而與腎小球?yàn)V過率值(glomerular filtration rate，GFR)和蛋白尿水平之間沒有關(guān)系[8]，此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也為SWE技術(shù)彈性成像評分評估慢性腎臟病患者的腎功能分期提供了可靠的理論基礎(chǔ)。因此，在利用SWE技術(shù)評估腎臟生物狀態(tài)時，如何最大程度地排除上述生理因素的影響以及恰當(dāng)?shù)芈?lián)系病人臨床生化血液學(xué)指標(biāo)是值得深思的問題。

3 SWE技術(shù)的臨床應(yīng)用

3.1SWE技術(shù)在原發(fā)性腎臟疾病中的應(yīng)用 原發(fā)性腎臟疾病的病理類型包括了急性腎小球腎炎，慢性腎小球腎炎、急進(jìn)性腎小球腎炎，腎盂腎炎、IgA腎病及腎病綜合征等多種病理類型，其中部分病理類型的慢性腎臟病已被公認(rèn)為進(jìn)展性不可逆性腎臟疾病，及時發(fā)現(xiàn)早期腎臟病、及時判斷腎臟病理類型便更顯重要。一項(xiàng)由阿麗米熱·阿不都熱依木等[9]進(jìn)行的臨床實(shí)驗(yàn)，以病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用SWE技術(shù)定量評價成人早期慢性腎小球腎炎的腎臟纖維化程度，結(jié)果證明腎臟組織彈性的變化與腎功能的改變具有良好的一致性。應(yīng)用SWE技術(shù)定量測量腎臟彈性值，即可在一定程度上初步評估腎臟功能分期[10]。原發(fā)性腎病綜合征是原發(fā)性腎臟疾病的常見臨床綜合征，嚴(yán)重者可引起腎功能損害、細(xì)菌感染及代謝紊亂等多種不良事件。臨床綜合征診斷的局限性顯而易見，必須結(jié)合腎組織病理學(xué)，才有可能對疾病的病理生理機(jī)制和病因?qū)W進(jìn)行分析，進(jìn)而指導(dǎo)診斷和治療，但目前在一些基層醫(yī)院，腎臟活檢的開展尚未完全普及，為從預(yù)防到診治，全面精準(zhǔn)管地控腎臟疾病[11]，SWE技術(shù)作為一種創(chuàng)新、無創(chuàng)、便捷的技術(shù)手段，有望通過檢測腎臟的彈性模量值，進(jìn)而對比不同病理類型原發(fā)性腎病綜合征患者腎臟的硬度差異，初步為早期腎臟彌漫性病變提供一定的診斷和分型依據(jù)。經(jīng)過大量學(xué)者近年來的不斷研究發(fā)現(xiàn)，微小病變型腎病的腎臟硬度與正常人無異[12]，而膜性腎病(但不同分期的膜性腎病患者楊氏模量值差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)、局灶節(jié)段性腎小球硬化癥及IgA 腎病患者的腎臟YM值均高于微小病變型腎病，其中IgA腎病所有T分期患者腎實(shí)質(zhì)剪切波傳播速度(shearwavevelocity，SWV)測值均較健康對照組降低，且T0、T1、T2組SWV測值進(jìn)行組間比較,差異亦具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，以2.66、2.59和2.39 m/s為診斷IgA腎病T0、T1及T2分型的最佳診斷界值[13],可以說其利用剪切波彈性成像無創(chuàng)性評估IgA腎病牛津病理分型的經(jīng)驗(yàn)具有一定的推廣應(yīng)用價值。綜上，剪切波彈性成像測量值與腎臟病理損傷程度及腎臟纖維化程度的改變均保持高度一致，這在一定程度上證明SWE技術(shù)能夠通過定量測量腎臟的硬度進(jìn)而為原發(fā)性腎病綜合征的早期診斷及病理分型提供有力的影像學(xué)依據(jù)，也就是說，剪切波彈性成像技術(shù)的使用有望使無創(chuàng)化評價早期腎功能改變成為現(xiàn)實(shí)。

3.2SWE技術(shù)在繼發(fā)性腎臟疾病中的應(yīng)用 繼發(fā)性腎臟疾病形式多樣，常見種類有狼瘡性腎炎、過敏性紫癜性腎炎、糖尿病腎病糖尿病腎病(diabates mellitus，DKD)等。其中，DKD作為最常見的繼發(fā)性慢性腎病，目前已成為引起終末期腎病的首要病因。有研究顯示，在彈性成像的基礎(chǔ)上創(chuàng)新應(yīng)用了彈性成像點(diǎn)量化技術(shù)(elastographypoint quantification，ElastPQ),在獲取清晰有效的腎臟二維圖像之后，打開ElastPQ成像軟件的虛擬觸摸組織定量模式即可準(zhǔn)確測量感興趣區(qū)域DKD患者腎臟皮質(zhì)僵硬程度變化，通過綜合尿白蛋白排泄率、糖尿病持續(xù)時間及腎皮質(zhì)YM值三種數(shù)據(jù)，即可對早期和中度 DKD進(jìn)行準(zhǔn)確的鑒別診斷，從而顯著提高了DKD的早期診斷準(zhǔn)確性[14]。SWE技術(shù)作為一種無創(chuàng)、可重復(fù)性好且定量的新型超聲技術(shù)手段，在糖尿病腎病患者腎功能分期的評估過程中起到了不可或缺的作用[15-16]。而另一項(xiàng)由李雪嬌等[17]進(jìn)行的研究則是應(yīng)用剪切波彈性成像技術(shù)對兒童過敏性紫癜腎炎的影像學(xué)變化進(jìn)行了創(chuàng)新性的探索。以病理穿刺結(jié)果作為金標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果證實(shí)過敏性紫癜腎炎患兒病理分級(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級)與腎實(shí)質(zhì)彈性模量值呈正相關(guān)，這初步證明了SWE技術(shù)可定量分析、評估過敏性紫癜腎實(shí)質(zhì)的損害程度,對兒童過敏性紫癜腎炎的病理診斷、病程觀察及預(yù)后評估有一定的參考價值。

3.3SWE技術(shù)在移植腎中的應(yīng)用 腎臟移植目前已被公認(rèn)為腎臟終末期最有效的治療方法，但不可否認(rèn)的是作為一種移植手術(shù)，它也往往伴隨不可避免的急性、慢性排斥反應(yīng)。病理結(jié)果是判斷移植腎纖維化程度的金標(biāo)準(zhǔn)，但是腎臟穿刺作為一種有創(chuàng)檢查極有可能對移植腎產(chǎn)生損傷，且重復(fù)性差。而SWE技術(shù)則可通過重復(fù)、定量且無創(chuàng)地對移植腎的實(shí)質(zhì)硬度進(jìn)行測量，從而對其生物狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評估，目前剪切波彈性成像已被認(rèn)為是用于非侵入性腎臟移植彈性評估的最合適的彈性成像方法[18-19]。腎臟移植術(shù)后，常見并發(fā)癥主要為以下四種：藥物引起的腎臟損害，急性排斥反應(yīng)，慢性同種異體腎病和BK病毒腎病，其中慢性同種異體腎病被認(rèn)為是腎臟移植術(shù)后再次發(fā)生腎衰竭的主要原因。有學(xué)者通過對31例腎移植后腎功能不全的患者進(jìn)行超聲引導(dǎo)下的腎臟穿刺活檢、常規(guī)超聲和SWE超聲檢查，以腎臟穿刺作為金標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)病理結(jié)果，對SWE超聲在評估四種不同并發(fā)癥之間的診斷功效進(jìn)行評價。結(jié)果證明SWE技術(shù)的定量指標(biāo)最大彈性模量(elastic maximum modulus，Emax)在四種不同并發(fā)癥之間的差別具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，腎皮質(zhì)中Emax值的大小分布為BK病毒腎病>慢性同種異體腎病>急性排斥>藥物引起的腎損傷，腎皮質(zhì)Emax值在腎纖維化和腎小管萎縮的嚴(yán)重程度上差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，可用于評估腎纖維化和腎小管萎縮的嚴(yán)重程度[20-21]，且在發(fā)現(xiàn)早期腎小管萎縮和間質(zhì)纖維化進(jìn)程中，彈性模量值與血清肌酐水平呈正相關(guān)[22]。至于使用SWE技術(shù)評估移植腎臟排斥反應(yīng)的最佳時間，目前有研究顯示最好選取移植腎臟穩(wěn)定后的時間段，如第六個月以后對腎臟皮質(zhì)硬度進(jìn)行測量[23]。綜上，SWE技術(shù)作為一種非侵入性的、簡便、重復(fù)性的超聲檢查手段，有助于發(fā)現(xiàn)早期移植腎病理改變并提示臨床及時進(jìn)行干預(yù)。

3.4SWE技術(shù)在腎積水疾病中的應(yīng)用 腎積水是泌尿外科的常見疾病之一，不同病因、不同病程的腎積水可對腎臟引起不同程度的損害，通常需要及時衡量腎臟積水程度、判斷泌尿系統(tǒng)梗阻部位以及評估腎功能，進(jìn)而選擇恰當(dāng)?shù)氖中g(shù)時機(jī)和方案。常規(guī)超聲主要通過觀察積水腎臟的腎實(shí)質(zhì)厚度來間接評估腎功能，而SWE技術(shù)可直接測量腎實(shí)質(zhì)彈性模量值來反映腎實(shí)質(zhì)的纖維化程度，一項(xiàng)由蔣映豐[24]進(jìn)行的研究，對40例先天性尿路梗阻患兒聯(lián)合應(yīng)用磁共振尿路成像及腎實(shí)質(zhì)彈性成像技術(shù)，結(jié)果證實(shí)二者不僅可以準(zhǔn)確判斷其梗阻部位及梗阻性質(zhì)，還能在一定程度上評估其殘余腎功能及手術(shù)預(yù)后情況?？梢哉f，SWE技術(shù)使傳統(tǒng)影像學(xué)實(shí)現(xiàn)了從形態(tài)學(xué)檢查到功能學(xué)測定的革命。

3.5SWE技術(shù)在腎臟腫瘤中的應(yīng)用 眾所周知，常規(guī)超聲在腎臟占位性病變的診斷與鑒別中始終存在一定的局限性，臨床工作中往往將CT、MRI作為判斷腎臟占位性質(zhì)的首選。鑒于SWE技術(shù)在甲狀腺、乳腺等淺表器官占位性病變良、惡性鑒別中高度的應(yīng)用價值，近年來亦不斷有學(xué)者嘗試將SWE技術(shù)運(yùn)用于不同腎臟腫瘤性質(zhì)的鑒別中，Aydin等[25]通過對40例經(jīng)病理證實(shí)的良、惡性腎臟病灶進(jìn)行SWE檢查，發(fā)現(xiàn)惡性腫瘤YM值遠(yuǎn)大于良性腫瘤YM值，但是另有學(xué)者通過對68例腎細(xì)胞癌和49例血管平滑肌脂肪瘤進(jìn)行剪切波彈性成像測定，所得結(jié)論恰好與之相反[26]。鑒于目前業(yè)界對于腎臟良、惡病變的彈性模量值高、低差異暫無定論，臨床尚需進(jìn)行多中心、擴(kuò)大樣本量研究，以待早日規(guī)范、精準(zhǔn)測量腎臟占位性病變彈性模量值。

3.6SWE技術(shù)在腎臟多模態(tài)模型中的應(yīng)用 支持向量機(jī)(support vector machine，SVM)作為一種基于結(jié)構(gòu)最小化理論的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，可用于處理樣本量少的高維度的線性、非線性醫(yī)學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)。目前已有學(xué)者將SWE技術(shù)運(yùn)用于SVM模型中，通過測量雙側(cè)腎皮質(zhì)硬度數(shù)值，將SWE超聲彈性列為最終計(jì)算參數(shù)進(jìn)而衡量SVM模型在處理不同類型腎臟疾病的醫(yī)療圖像、文字?jǐn)?shù)據(jù)等信息方面具備的診斷效能[27]。目前，受技術(shù)水平及供體數(shù)量限制，終末期腎臟病患者接受腎臟移植手術(shù)的可行性依舊較低，血液透析仍作為腎臟移植的最佳替代療法被臨床普遍認(rèn)可[28]。如何建立行之有效的透析通路—“動靜脈瘺”成為了終末期腎病血液透析的重要課題。一項(xiàng)由胡艷等[29]進(jìn)行的研究結(jié)合應(yīng)用了傳統(tǒng)常規(guī)超聲、超聲彈性成像、血管回聲跟蹤技術(shù)，比照病理結(jié)果，對橈動脈血管彈性進(jìn)行了綜合的客觀評價，其中超聲彈性成像技術(shù)通過測定血管內(nèi)血流與血管壁彈性的比值反映血管壁彈性，結(jié)果顯示，相較于傳統(tǒng)超聲,該比值具有更高的診斷效能，即使輕度病變組的B/A比值仍舊比空白對照組數(shù)值明顯增高，這為臨床更早更精準(zhǔn)評估橈動脈彈性提供了新的超聲檢查手段。

4 結(jié) 語

彈性成像技術(shù)作為一種創(chuàng)新性的超聲檢查技術(shù)，具備實(shí)時、無創(chuàng)、精準(zhǔn)、可重復(fù)性高等諸多優(yōu)勢，被視作是超聲技術(shù)的第四次飛躍。盡管由于腎臟復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)及腎臟疾病的繁雜多變，彈性成像的臨床應(yīng)用仍存在一定的局限性，但也恰是因此，SWE技術(shù)仍有較大的發(fā)展空間，值得廣大超聲工作者同道在今后的工作中不斷進(jìn)行摸索及改進(jìn)。隨著醫(yī)療手段的不斷完善，多中心實(shí)驗(yàn)研究的不斷進(jìn)行以及大數(shù)據(jù)時代的不斷發(fā)展，彈性成像技術(shù)有望為腎臟疾病的臨床診斷及治療提供更加及時、完善、可靠的影像學(xué)數(shù)據(jù)信息。