基于超声弹性成像技术诊断移植肾慢性排斥反应的探索

李嫚，刘好田，柳澄，门同义，王建宁，郝淑倩

1.千佛山医院 a.超声诊疗科，b.泌尿外科, c.病理科, 山东 济南 250014；

2.山东省医学影像研究所，山东 济南 250021

当前我国肾脏移植手术技术和近期存活率已达世界先进水平，但长期存活率与国外仍有很大差距。慢性排斥反应（Chronic Rejection，CR）发生隐匿、缓慢，主要由免疫性和非免疫性机制所造成，以间质纤维化和小管萎缩为特征，有类似于慢性肾炎的发病特点和病理变化。慢性排斥反应是影响移植肾长期存活的主要因素，是肾移植后移植肾丧失功能的主要原因。超声弹性成像是一种对组织力学特征成像的新技术，移植肾位置表浅,无肠内容物干扰，可以有效实现压迫式超声弹性成像。本研究旨在通过移植肾中部感兴趣区弹性指数E及弹性比值E-ratio，反映移植肾组织弹性顺应性，将不同分组实验测得数值进行对照和统计学分析，探讨肾移植术后正常组与慢性排斥反应组之间弹性有无差异。

1 资料与方法

1.1 研究对象

2011年5～11月就诊于我院超声诊疗科的同种异体肾患者，肾移植术后时间为4个月～7年，经二维及彩色多普勒超声或数字减影血管造影（DSA）排除外尿路梗阻、肾动脉狭窄、极动脉损伤、动静脉瘘、腹腔积液等并发症，入选适宜患者34例，男25例，女9例，年龄23～65岁，平均33.5岁。

1.2 仪器

美国GE公司LOGIQ E9彩色多普勒超声诊断仪，宽频凸阵4C1-5探头,探头频率3～5 MHz，配备弹性成像技术软件（Elastography）。

1.3 方法

患者取平卧位，常规二维及彩色多普勒超声检查：观察移植肾皮髓质回声表现、移植肾内部层次结构、移植肾彩色血流表现，测量移植肾各径线值、肾中段皮、髓质厚度、移植肾主动脉、段动脉、叶间动脉阻力指数。进入弹性成像条件（Elasto），选取移植肾面积最大长轴切面进行加压，尽量避开肾门结构。如移植肾较大，尽量将肾中段置于视野中心。患者屏气或尽量平静呼吸，检查者采用适合力度重复加压，观察即时弹性图像，选择存储键，存储之前5 s的动态图像。回放录像，压力质量反馈条为全绿色时选定图像进行分析，感兴趣区选取肾中部，皮髓质的感兴趣区选取近前腹壁处，避开肾门结构，测得髓质弹性指数E1、皮质弹性指数E2、肾窦弹性指数E3及皮髓质弹性比值E2/E1。每个病人均做3次测量取其平均值。

移植肾弹性成像前3 d内测血Scr值，以男性110 μ mol/L、女性90 μ mol/L为界分组，肌酐异常患者8例（男6例、女2例）于弹性成像检查当日或次日行粗针穿刺活检，经病理证实均为慢性排斥反应。

1.4 统计方法

实验所得数据以（均数±标准差）表示，采用SAS 9.0统计分析软件，进行成组设计两样本比较的t检验，P＜0.05统计学有显著性差异。

2 结果

本组实验采用实时组织弹性成像（Real Time Tissue Elastograph，RTE），将受压前后回声信号移动幅度的变化转化为实时彩色图像，弹性系数小的组织受压后位移变化大，用红色表示；弹性系数大的组织受压后位移变化小，用蓝色表示，弹性系数中等的组织用绿色表示，红色与绿色之间按色标所示以少许黄色过渡，以不同色彩对不同组织的弹性比值对应编码，借色彩不同反映组织硬度差异。

正常组移植肾所在区域可见4种色彩，从中心向外周（体表）依次表现为红色、黄色、绿色和蓝色，除黄色为较薄的细条状，其余3种颜色宽度大致相似，粗略认为上述3种颜色依次对应移植肾的肾窦、髓质和皮质。慢性排斥组移植肾所在区域，可见蓝色部分范围增大，且色彩深度明显增加，绿色部分明显减少，红色（含黄色）部分比例大致不变或略有减小，见图1～2。E1、E2、E3分别表示的是髓质、皮质、肾窦部的弹性指数，皮髓质弹性比值为E2/E1。

图1 正常移植肾弹性成像彩色编码示意图，红、黄、绿三种色彩宽度大致相似。

图2 慢性排斥移植肾弹性成像彩色编码示意图，与图1相比较，蓝色区域宽度增宽，绿色区域变窄，红色区域宽度大致不变。

3 统计学分析

采用SAS9.0统计分析软件，进行成组设计两样本比较的t检验，P＜0.05统计学有显著性差异。两组弹性指数E依次为肾皮质区＞肾髓质区＞肾窦区，即E2＞E1＞E3。两组弹性指数E及弹性比值的组间比较，见表1。

表1 两组弹性指数E及弹性比值的组间比较

4 讨论

移植肾慢性排异反应的诊断方法主要包括受体的临床症状、实验室检查、血清肌酐和尿素氮、尿细胞学检查、免疫学检查、放射性核素肾图等，但是这些方法均缺乏特异性。粗针组织学活检是目前排异反应的“金标准” ，可以得出明确诊断，但由于其为创伤性检查，会对移植肾产生损伤，影响移植肾功能，同时发生排异反应时，移植肾功能均减低、受体耐受性差，因此，该方法的临床运用受到很大限制。彩色多普勒超声成像可对移植肾组织结构、动静脉血流情况进行监测, 并具有无创伤、无禁忌症、简便、迅速、经济、适宜床边检查、易于重复动态观测等特有优势，是目前检测移植肾血流灌注的重要方法, 为临床首选且重要的影像方法。

硬度是人体组织结构的基本特征之一, 硬度的变化往往伴随着组织某种病变的发生，通过测量感兴趣区组织的硬度变化，可以用于诊断某些疾病及评价某些临床治疗的效果。超声弹性成像作为一种新型的超声成像模式，所显示的内容与以往超声检查所表达的内容截然不同，弹性成像技术显示组织的硬度，即用彩色图像（定性）或弹性指数/比值（定量）表达伴随病变发生而发生的组织硬度变化。到目前为至，超声弹性成像主要分为3类[1]：压迫性弹性成像、间歇性弹性成像、振动性弹性成像，其中压迫性弹性成像应用最广，技术最为成熟。1991年，Ophir[2]等首次将压迫性超声弹性成像应用于临床，经过多年的实践，目前，主要应用于乳腺、前列腺、甲状腺、血管壁等组织器官，其中，在乳腺、甲状腺疾病方面研究更为深入，技术更加成熟[3-11]。此外，组织弹性成像还可应用于肝纤维化的诊断、局部心肌功能评价以及高强度聚焦超声（HIFu）与射频消融（RFA）引起的损害的检测与评估[12-14]。Kallel[15]等最早将超声弹性成像应用在羊的肾脏上；Weitzel[16]等将超声弹性成像用在肾移植后的病人，用来监测肾移植后发生的慢性排斥反应，研究发现，发生慢性排斥反应的肾脏的弹性是正常的1/3。在国内，姚春晓、傅宁华等[17-18]将间歇性超声弹性成像（剪切波）技术应用于慢性肾病的研究，目前尚无超声弹性成像应用在移植肾排斥反应方面的相关报导。

CR发生隐匿、缓慢，主要由免疫性和非免疫性机制所造成，有类似于慢性肾炎的发病特点和病理变化，通常是一种不可逆的变化。慢性排斥反应属于迟发型变态反应，发生于移植后数月甚至数年之后，表现为进行性移植器官的功能减退直至丧失；病理特点是血管壁细胞浸润、间质纤维化和瘢痕形成，有时伴有血管硬化性改变。其机制可能为急性排斥细胞坏死的延续；炎性细胞相关的慢性炎症；抗体和细胞介导的内皮损伤；管壁增厚和间质纤维化。由此可以推断，移植肾慢性排斥反应发生后，随着时间延长病理改变逐步加重，移植肾实质顺应性降低，即硬度增加。本组实验数据与病理分析相符合，证实慢性排斥反应皮质及髓质的硬度较正常组增加，其中，弹性指数E的改变以皮质更为显著，P＜0.0003。

正常移植肾组和慢性排斥移植肾组弹性指数E，均为肾皮质区＞肾髓质区＞肾窦区，即E2＞E1＞E3，符合移植肾脏的解剖特点。随着慢性排斥反应的发生，移植肾病理发生变化，主要为血管壁细胞浸润、间质纤维化和瘢痕形成，有时伴有血管硬化性改变，上述改变主要发生在实质，特别是皮质，而肾窦部分改变不明显。本组实验，慢性排斥移植肾组与正常移植肾组对照，E2增大（P＜0.0003）、E1及E3无明显改变（P＞0.05），与上述病理变化一致。不同分组的弹性比值E-ratio统计分析，慢性排斥反应组较正常组增大，差异有显著性（P＜0.0023）。慢性排斥组移植肾皮质和髓质均有顺应性降低，即硬度增加，但血管壁细胞浸润、间质纤维化、瘢痕形成、血管硬化等改变主要发生在皮质，所以皮质弹性指数E2增大幅度超过髓质弹性指数E1。本研究初步证实肾移植术后正常组和慢性排斥组皮质的弹性指数E2及皮髓质弹性比值差异显著， E2及E-ratio可为临床判断肾移植术后慢性排斥反应提供一定的参考价值。但是正常组E2及E-ratio数值的正常值参考范围，肾移植术后不同时期E2及E-ratio的数值变化、E2及E-ratio与肌酐上升的幅度之间的相关性尚需积累更多的病例资料。

移植肾位置表浅，紧贴于腹壁，无肠道及其内容物干扰，所以能够有效实现压迫式超声弹性成像。需要注意的是做超声弹性成像时需嘱患者屏气或平静呼吸以减少移植肾随呼吸运动带来的误差，才能获得满意的效果。

移植肾弹性成像检查（压迫式）操作简便，可重复性高，且无创伤、无需造影剂、价格低廉、便于复查随诊。移植肾正常组和慢性排斥组超声弹性成像图像特征差异明显，肾皮质弹性指数E2和皮髓质比值E-ratio差异显著，故在临床有着良好的应用前景，值得进一步深入研究。

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