声脉冲辐射力弹性成像评价慢性肾小球肾炎的病理特征

胡 巧 HU Qiao

王小燕1 WANG Xiaoyan

康利克1 KANG Like

韦海明2 WEI Haiming

贺红光3 HE Hongguang

贺 琰1 HE Yan

声脉冲辐射力弹性成像评价慢性肾小球肾炎的病理特征

胡 巧1HU Qiao

王小燕1WANG Xiaoyan

康利克1KANG Like

韦海明2WEI Haiming

贺红光3HE Hongguang

贺 琰1HE Yan

作者单位
1. 广西壮族自治区人民医院超声科 广西南宁 530021
2. 广西壮族自治区人民医院病理科 广西南宁 530021
3. 广西壮族自治区人民医院肾内科 广西南宁 530021

目的 应用声脉冲辐射弹性成像（ARFI）观察慢性肾小球肾炎（CGN）患者肾实质弹性变化，探讨ARFI评价 CGN病理损害的价值。资料与方法 123例CGN患者依据肾穿刺活检病理评分分为轻度、中度及重度损害组，并选择27例健康志愿者作为对照组。比较受试者肾实质剪切波传播速度（SWV）变化，分析SWV测值与肾纤维化Katafuchi评分、血肌酐及肾小球滤过率（e-GFR）的相关性，构建ROC曲线确定ARFI评价CGN病理损害程度的价值。结果 各组CGN患者与对照组比较，SWV测值差异有统计学意义（F=16.592，P＜0.01）；重度损害组SWV低于轻度、中度损害组及对照组（P＜0.001）；SWV与肾纤维化Katafuchi评分、血肌酐呈负相关（r=－0.481、－0.441，P＜0.01），与e-GFR呈正相关（r=0.546，P＜0.01）；以2.65 m/s、2.50 m/s和2.34 m/s为界值诊断轻度、中度、重度肾损害的敏感度分别为63.4%、71.4%和93.8%，特异度分别为77.8%、71.3%和79.9%，ROC曲线下面积分别为0.730、0.738和0.870。结论 ARFI技术有望成为一种有效的无创性定量评价CGN肾纤维化的方法。

肾小球肾炎；慢性病；超声检查，多普勒，彩色；弹性成像技术；病理学，外科

慢性肾小球肾炎（chronic glomerulonephritis，CGN）是慢性肾病的主要高危因素，在我国是导致终末期肾病的首位病因[1]。早期发现、早期诊断、尽早保护肾功能，对改善预后、提高患者的生存质量意义重大。声脉冲辐射力弹性成像（acoustic radiation force impulse，ARFI）技术可无创性地定量分析生物组织弹性（或硬度）特征，为评价组织脏器病变开拓了一种新的途径[2]。胡巧等[3]的研究结果表明，ARFI技术可早期定量评价CGN肾实质弹性变化。本研究以肾穿刺活检病理为参考，探讨ARFI技术评价CGN肾实质病理损害的价值，为临床提供一种新的无创性定量评估肾纤维化程度的影像学方法。

1 资料与方法

1.1 研究对象 2012年12月—2014年3月广西壮族自治区人民医院收治的经肾穿刺活检确诊的CGN患者123例，其中男76例，女47例；年龄15～79岁，平均（41.1±15.2）岁。纳入标准：①起病缓慢，病情迁延，可有肾功能减退、贫血、电解质紊乱等情况出现。②有不同程度的蛋白尿、血尿、水肿及高血压等表现，轻重不一。③病程中可因呼吸道感染等原因诱发急性发作，出现类似急性肾炎的表现，也有部分患者可有自动缓解期。④具有上述临床表现，持续1年以上并经肾活检组织学检查确诊。排除标准：包括各种继发性肾损害，如高血压肾病、糖尿病肾病、狼疮性肾炎、泌尿系梗阻、感染等。同时选取27例健康体检者作为对照组，男14例，女13例；年龄23～76岁，平均（43.8±14.5）岁。对照组尿常规、尿蛋白及肾功能检查均正常，无肾脏疾病、高血压、糖尿病等可引起肾损害的相关病史，双肾超声检查未见异常。本研究方案经本院医学伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用Siemens Acuson S2000彩色多普勒超声诊断仪，配备ARFI技术，4C1凸阵探头，频率3.0～4.5 MHz。受检者当日空腹，侧卧位检查，首先行常规二维及彩色多普勒超声观察肾脏大小、形态、肾实质回声及肾内血供状况。取肾长轴切面，保持探头与皮肤的垂直并固定，嘱受检者屏住呼吸，待图像稳定后启用ARFI测量肾实质中下部剪切波速度（shear wave velocity，SWV）。取样框（大小1 cm×0.6 cm）应尽量避开肾窦及肾周组织，每侧肾脏分别测量10次取其平均值。如图像不稳定，测量结果显示为x. xx m/s时，予以重新测量。所有测量均由1名具有丰富弹性超声工作经验的主治医师完成。

1.3 肾功能的测定 患者清晨空腹抽取静脉血5 ml检测血肌酐水平。肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate, eGFR）依据我国改良简化的MDRD方程估测[4]：e-GFR=186×血肌酐－1.154×年龄－0.203×（女性×0.742）。

1.4 病理学检查 参考 Katafuchi肾病积分标准，对肾小球、肾间质、肾小管及血管病变进行半定量评分（表1）[5]。根据肾脏病理评分分为3组：肾功能轻度损害组：病理积分≤9分；中度损害组：病理积分10～18分；重度损害组：病理积分≥19分。

表1 慢性肾病Katafuchi病理评分

1.5 统计学方法 采用SPSS 13.0软件，CGN患者各亚组与对照组SWV测值比较采用方差分析，两两比较采用SNK检验；肾实质SWV测值与肾脏病理评分、血肌酐及e-GFR的相关性采用Pearson相关分析；绘制受试者工作特征（ROC）曲线评价ARFI技术对CGN病理损害的诊断效能，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 病理结果 123例CGN患者经超声引导下穿刺活检结果显示，膜性肾病54例，系膜增生性肾小球肾炎8例，IgA肾病21例，局灶节段性肾小球硬化17例，微小病变15例，膜增生性肾小球肾炎3例，肾小管间质病变 3例，系膜毛细血管性肾小球肾炎2例。病理评分结果为：肾功能轻度损害组81例，中度损害组26例，重度损害组16例，各组间年龄差异无统计学意义（F=0.803，P＞0.05），见表2。

2.2 SWV测值及相关性分析 各组CGN患者与对照组比较，SWV测值差异均有统计学意义（F=16.592，P＜0.01），见表2；重度损害组患者SWV测值明显低于轻度损害组、中度损害组及对照组（P＜0.01）（图1～3）。Pearson相关分析结果显示，SWV测值与Katafuchi病理评分、血肌酐呈负相关（r=－0.481、－0.441，P＜0.01），与e-GFR呈正相关（r=0.546，P＜0.01），SWV测值随着患者肾功能损害程度的加重而逐渐减低。

2.3 SWV评价CGN病理损害的ROC曲线分析 SWV评价轻度、中度及重度肾功能损害的ROC曲线下面积分别为0.730、0.738和0.870。以2.65 m/s、2.50 m/s和2.34 m/s为诊断轻度、中度、重度肾损害的最佳诊断界值，其对应的敏感度分别为63.4%、71.4%和93.8%，特异度分别为77.8%、71.3%和79.9%。见表3。

表2 各组CGN患者与对照组年龄与肾实质SWV测值的比较

表3 ARFI技术评价各组CGN的诊断效能

图1 男，64岁，轻度肾损害。SWV 2.69 m/s（A）；病理诊断肾小球膜性病变，无明显肾小球性硬化，肾小球节段袢向尿极延伸并与球囊壁粘连，囊壁增厚（＜10%），系膜细胞增殖（＜25%），小灶性肾小管萎缩（＜25%），肾小管间质少量单个核细胞分布（＜25%），小叶间动脉内膜增厚（10%～25%），评分6分（HE，×400，B）

图2 男，20岁，中度肾损害。SWV 2.40 m/s（A）；病理诊断IgA肾病，部分肾小球球性废弃（5/32，10%～25%），肾小球系膜区中度增宽，系膜细胞增多（25%～50%），节段袢与球囊壁粘连（10%～25%），间质小灶性肾小管萎缩（＜25%），少量中性粒细胞浸润（＜25%），小动脉管壁增厚（0%～25%），评分10分（HE，×400，B）

图3 男，56岁，重度肾损害。SWV 2.01 m/s（A）；病理诊断肾小球膜增生样病变，多个肾小球球性废弃（22/34，＞50%），节段性病变（26%～50%）伴系膜细胞增殖（25%～50%）。肾小管间质慢性病变重度（＞50%），多灶性肾小管萎缩（＞50%），间质单个核及少量中性粒细胞浸润（25%～50%），小动脉内皮肿胀增厚（10%～25%），伴节段透明变性（10%～25%），评分21分。重度肾损害者SWV明显低于轻度、中度损害者（HE，×400，B）

3 讨论

CGN是由多种原因引起的、由多种病理类型组成的、原发于肾小球的一组疾病。CGN不仅给家庭、社会造成巨大的经济负担，患者出现高血压、贫血、钙磷代谢紊乱、心血管等并发症的风险是同年龄肾功能正常者的2～4倍[6]。因此，准确评估肾纤维化程度对指导临床治疗具有重要意义。

ARFI是一种全新的超声成像技术，其原理是向感兴趣区发射短周期（约0.3 s）推进脉冲，在组织内部产生局部形变及横向传递运动的剪切波，通过检测SWV估计组织的弹性模量[7]。组织越坚硬，弹性越差，剪切波传播速度越快[8]。ARFI技术最大的优势在于采用超声仪自动发射声脉冲波对组织施压，可定量诊断组织弹性，克服了传统弹性成像需手动施压，只能对病灶进行定性诊断等不足[9]，目前已广泛应用于肝纤维化的评价及乳腺、甲状腺、前列腺等多个脏器疾病的诊断。近年可见AFRI应用于评估正常肾实质弹性及肾脏疾病的相关报道[10-12]，但尚未见该技术用于无创性定量评价CGN患者肾脏病理损害的相关报道。本研究应用ARFI技术对比分析健康志愿者和CGN患者SWV测值的变化，发现各组CGN患者与对照组之间SWV测值均存在显著性差异，在肾功能轻度损害阶段即可观察到肾实质的弹性变化。重度肾损害患者SWV测值明显低于轻度、中度肾损害者及对照组。ARFI可无创性地评估肾纤维化程度，其评价轻度、中度及重度肾功能损害的ROC曲线下面积分别为0.730、0.738和0.870。以2.65 m/s、2.50 m/s和2.34 m/s为诊断轻度、中度、重度肾损害的最佳诊断界值，其对应的敏感度分别为63.4%、71.4%和93.8%，特异度分别为77.8%、71.3%和79.9%，与Guo等[13]报道的结果一致。然而，Syversveen 等[14]应用ARFI评价30例移植肾慢性排斥反应所致的肾纤维化，发现在不同程度移植肾纤维化之间，SWV测值差异无统计学意义。Wang等[15]报道慢性肾病患者SWV测值与肾纤维化无明显相关性。不同研究者研究的结果存在差异，推测与肾脏组织结构的各向异性及不同操作者之间的测量差异有关。

既往研究证实，SWV测值随肝纤维化程度的加重而增高，与肝纤维化分期呈明显的正相关。Bota等[16]报道ARFI诊断≥F2期、≥F3期及F4期肝纤维化对应的SWV阈值分别为1.34 m/s、1.55 m/s和1.80 m/s。与ARFI对肝纤维化的研究结论不同，本研究结果显示，SWV测值随着患者肾功能损害程度的加重而逐渐减低，与Katafuchi病理评分、血肌酐呈负相关，与e-GFR呈正相关。造成这种差异的原因尚未完全明了，可能与肾脏相对复杂的组织结构成分及特性有关[7]。既往研究表明，肝脏弹性测值主要受肝纤维化程度的影响，而肾脏SWV测值除受纤维化影响外，肾脏的血流灌注状态、血管压力、尿流压力等亦可影响剪切波传播速度[17-18]。

ARFI作为一种新的弹性成像技术，在现阶段尚存在一定的局限性：①ARFI技术存在易受呼吸运动的干扰、取样框大小无法调节、取样深度＜8 cm等缺点。②操作过程中易因操作者不同而导致所测结果存在差异，重复性欠佳。操作者在实际操作中需要注意尽量保持探头与被测组织垂直、在相同部位多次重复测量取平均值等方法，尽量减少对测量结果的影响。

总之，ARFI技术可较好地评估CGN 患者肾脏病理损害的情况，为无创性地定量诊断肾纤维化提供了新的思路和辅助参考指标，但由于目前尚缺乏统一的诊断标准，今后仍需更大样本量进一步探索和研究。

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（本文编辑 冯 婕）

Acoustic Radiation Force Impulse Imaging for the Assessment of Renal Histopathology in Chronic Glomerulonephritis

Purpose To observe the change of renal parenchyma elasticity in patients with chronic glomerulonephritis (CGN), and to explore the value of acoustic radiation force impulse (ARFI) in the assessment of renal histological damages in CGN. Materials and Methods 123 patients with CGN and 27 healthy volunteers were enrolled, CGN patients were divided into three groups according to renal histologic scores: mildly, moderately, and severely impaired. Shear wave velocities (SWV) of the renal parenchyma were measured and compared in different groups, the correlation between the SWV measurements and renal fibrosis Katafuchi scores, serum creatinine (Scr) and estimated glomerular filtration rate (e-GFR) was accessed, and receiver operating characteristic (ROC) curves analyses were also performed to assess the value of ARFI for the diagnosis of pathology impairment degree in CGN. Results There were statistically significant differences in SWV measurements between each CGN patient group and the control group (F=16.592, P＜0.01); the mean SWV in patients with severe kidney impairment was significant lower than that of mildly impaired, moderately impaired, and the control groups (P＜0.001). SWV measurements correlated significantly with renal fibrosis Katafuchi scores (r=－0.481, P＜0.01), Scr (r=－0.441, P＜0.01), and e-GFR (r=0.546, P＜0.01); ROC analyses indicated that the sensitivity was 63.4%, 71.4%, 93.8%, specificity was 77.8%, 71.3%, 79.9%, and the area under the curve was 0.730, 0.738 and 0.870, when using the optimal cut-off value of 2.65 m/s for the diagnosis of mildly impaired kidneys, 2.50 m/s for moderately impaired kidneys, and 2.34 m/s for severely impaired kidneys, respectively. Conclusion ARFI is expected to become an effective tool for non-invasive evaluating of renal histological fibrosis in CGN patients.

Glomerulonephritis; Chronic disease; Ultrasonography, Doppler, color; Elasticity imaging techniques; Pathology, surgical

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.04.014

康利克

Department of Ultrasound, the People's Hospital of Guangxi Zhuang Autonomous Region, Nanning 530021, China

Address Correspondence to: KANG Like E-mail: gxmushennongshi@163.com

国家自然科学基金项目（81260223）；广西自然科学基金项目（2012GXNSFBA053083）。

R543.5；R445.2

2014-10-13

修回日期：2015-03-25

中国医学影像学杂志

2015年 第23卷 第4期：302-305

Chinese Journal of Medical Imaging

2015 Volume 23(4): 302-305