早期慢性肾脏病肾皮质声触诊组织定量剪切波速度参考值的初步研究

李深福 胡华 黎晋宇 马丽 刘光德

早期慢性肾脏病肾皮质声触诊组织定量剪切波速度参考值的初步研究

李深福 胡华 黎晋宇 马丽 刘光德

目的 探讨运用声触诊组织定量技术(virtual touch tissue quantification，VTQ)测量剪切波速度(shear wave velocity，SWV)的变化与早期慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)分期的相关性，探索早期CKD肾皮质声触诊组织定量SWV的参考值范围。方法 选择2015年3月至2016年8月广东省中医院珠海医院诊断为CKD的患者180例，运用VTQ技术对CKD患者进行SWV值测量；选择无CKD的正常志愿者100例做为对照组，进行SWV值测量。按照肾脏疾病膳食改良实验(modification of diet in renal disease，MDRD)方法依据肌酐清除率将180例CKD患者分为5组，其中CKD 1期组61例，CKD 2期组53例，CKD 3期组56例，CKD 4期组6例，CKD 5期组4例。结果 CKD组与对照组的平均SWV值分别是(2.20±0.68) m/s和(2.38±0.84) m/s，2组间差异无统计学意义(P>0.05)，CKD的分期与SWV值的变化呈一定负相关趋势，但CKD各期的SWV值无明显统计学差异(P>0.05)；CKD各组间分别与对照组比较，差异也无统计学意义(P>0.05)，合并后的CKD 1～2期及CKD 4～5期与对照组比较，差异也无统计学意义(P>0.05)，CKD各分期组的肾小球滤过率值比较，差异有统计学意义(P<0.05)。结论 VTQ技术可以测量肾脏的SWV值，SWV值与CKD损害程度差异有一定的负相关关系(r=-0.422，P=0.032)，可以在一定程度上评价中晚期肾脏损害。

慢性肾脏病；声触诊组织定量技术；剪切波速度

近年来，超声弹性成像已被广泛研究，声脉冲辐射力弹性成像(acoustic radiation force impulse，ARFI)[1-2]的原理是在成像前先确定感兴趣区(region of interest，ROI)，利用超声波探查组织的声像，ROI收到探头发来的脉冲，通过探头发射“冲击脉冲”触发组织位移，局部组织受到脉冲波后可产生纵向或横向的形变，然后通过量化组织的位移，对组织硬度作出评价，该检查方法无需手动加压，因而可避免诊断过程中操作者主观因素的干扰。声触诊组织定量技术(virtual touch tissue quantification，VTQ)是ARFI技术的其中一种，是利用探头向ROI产生一系列横向剪切波，使局部组织在横向上产生位移，并通过位移的大小快速测量其速度得出剪切波速度(shear wave velocity，SWV)值，根据SWV值的大小进行定量的诊断[3]。超声弹性成像技术应用的理论基础[4]是伴随组织病变程度的加重，组织的弹性会发生一定的变化。因此，VTQ技术可以向临床提供量化指标，克服了普通超声诊断过程中主观因素的干扰，可用于评价组织的病变程度，目前已广泛应用于肝硬化的评估[5-7]。慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)是各种病因引起的慢性肾病的最终结局，可导致肾小球硬化、肾小管萎缩及间质纤维化等病变而丧失功能[8-10]。本实验旨在对早期CKD肾损害程度与SWV值相关性进行研究，以期能进一步验证二者间关系，寻求超声SWV测量方法评估肾脏弹性程度有助于临床判断病情的严重程度。

资料与方法

一、一般资料与分组

选择2015年3月至2016年9月广东省中医院珠海医院肾内科病房及门诊诊断为CKD的患者180例做为CKD组，其中男88例，女92例，平均年龄(50.3±16.6)岁，均为各项资料齐全且愿意接受检查的患者。另选择100例同期肾内科病房及住院部诊断无CKD及既往无CKD病史并同意接受检查的志愿者做为健康对照组，其中男、女各50例，年龄18～70岁。2组在性别、年龄方面无统计学差异，具有可比性。所有观察对象肾功能、尿常规调查采集均在VTQ检查前后1周内。CKD组和对照组在肾皮质厚度、肾脏长径方面的差异有统计学意义(P<0.05)，不具有可比性。2组取样深度方面，差异也无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。(表1)

表1 2组一般资料比较

注：与对照组比较，aP<0.05，bP>0.05

二、诊断标准

根据2002年美国肾脏病基金会“提高全球肾脏病预后(KDIGO)国际组织”有关CKD的定义[11]：①肾损害≥3个月，肾损害是指肾脏结构或功能的异常，伴/不伴GFR降低，表现为下列之一：肾脏病理异常；或有肾损害指标包括血或尿成分异常；或影像学异常；②GFR<60 ml·min-1·(1.73 m2)-1≥3个月有或无肾损害的证据。

三、CKD分期诊断标准与分组

1.CKD分期诊断标准 根据美国NKF-K/DOQI工作组《肾脏病/透析的临床实践指南》利用肾脏疾病膳食改良实验(modification of diet in renal disease，MDRD)公式[12]计算肌酐清除率，以其代表GFR。

2.分组 根据GFR分期水平将患者分为5组。①CKD 1期组：GFR正常或增高，但有证据表明肾脏已有损害(出现微量白蛋白尿/蛋白尿、血尿，或以前有肾脏病史)，共61例，男19例，女42例；②CKD 2期组：GFR水平为60～89 ml·min-1·(1.73 m2)-1，共53例，男30例，女23例；③CKD 3期组：GFR水平30～59 ml·min-1·(1.73 m2)-1，共56例，男33例，女23例；④CKD 4期组：GFR水平15～29 ml·min-1·(1.73 m2)-1，共6例，男5例，女1例；⑤CKD 5期组：GFR水平<15 ml·min-1·(1.73 m2)-1，共4例，男1例，女3例。

四、纳入标准

纳入人群符合以下标准：①符合以上CKD的诊断标准；②具备VTQ检查结果者，图像质量良好，能清楚显示SWV值且数值稳定；③年龄在18～80岁者；④自愿参加本试验的患者；⑤肾皮质距离皮表≤8.0 cm。

五、排除标准

排除以下人群：①凡不符合诊断标准及纳入标准者；②妊娠、过度肥胖患者，体质虚弱，不能配合呼吸及检查的患者；③合并有心、肺、肝、脑、造血系统等严重原发性疾病或有恶性肿瘤、结核病等消耗性疾病；④精神病患者、不能配合者；⑤测量VTQ前后1周无肾功能及尿常规检查结果者。

六、健康对照组的选择

1.纳入人群符合以下条件 ①无肾损害的临床表现及实验室指标的异常，既往无肾脏病史；②具备VTQ检查。

2.排除以下人群 年龄在18岁以下或80岁以上；②妊娠或哺乳期的妇女；③同一患者不同时间的VTQ检查；④凡不符合纳入标准或资料不全者。

七、方法

应用Siemens AcusonS2000彩色多普勒超声诊断仪，4C1凸阵探头，频率2.5～4.0 MHz，配置弹性成像[13]VTQ定量分析系统。所有受检者禁食、禁水8 h以上，由3位经验丰富的医师对受检者行常规二维超声检查，探测途径取右侧卧位经腰部作冠状切面，必要时辅以俯卧位经背部矢状切面，记录双肾大小、皮质厚度、取样深度，然后启动ARFI技术，取样框置于左肾中部实质处，嘱被检者屏气，保持探头垂直固定，接触但不施压，自动获得SWV，在距离1.0 cm以上范围至少测量3次取样，取平均值作为最终结果。在操作过程中需保证每次ROI与探头的距离在8.0 cm之内，记录取样深度，记录和保存图像，保证各分组肾实质VTQ图像清晰。

八、统计学处理

釆用SPSS 20.0统计软件进行分析，计量资料以均数±标准差表示，组间差异比较采用方差分析；两样本均数符合正态分布用t检验，不符合正态分布及方差不齐时选用秩和检验；计数资料比较釆用χ2检验；P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

一、CKD分期与SWV值关系

1.CKD组与对照组SWV值的测定 CKD组SWV值(2.20±0.68) m/s，对照组(2.38±0.84)m/s，2组比较差异无统计学意义。(表2)

表2 CKD组与对照组SWV值比较(m/s)

注：与对照组比较，aP>0.05

2.CKD各分期组SWV值比较

CKD各分期组间的GFR值比较差异均具有统计学意义(P<0.05)；CKD各分期组与对照组比较，SWV值差异均无统计学意义。(表3)

表3 CKD各分期组与对照组SWV、GFR比较

注：与对照组比较，aP>0.05；与CKD 1 期组比较，bP<0.05

二、CKD 1～2期与CKD 3～5期比较

CKD 3～5期与CKD 1～2期的SWV及GFR值比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。(表4)

表4 CKD组分期合并后SWV值比较

注：与CKD 1～2 期比较，aP<0.05

讨 论

肾脏是人体重要的排泄与内分泌器官，对于维持人体内环境的稳定起着关键的作用。CKD是多种原因作用于肾脏，使肾脏结构和功能不可逆的破坏，导致体内代谢废物蓄积、水电解质及酸碱平衡紊乱，严重危害人类健康的一类疾病。各种CKD进展到慢性肾衰竭的共同途径和主要病理基础是肾脏纤维化。目前，临床上评价CKD的生化学指标多滞后于临床，而肾穿刺活检术存在诸多并发症与禁忌症，肾脏病变如能实现早期、实时、重复无创的监测的评估，无疑能使患者得到及时的治疗使病情得以延缓，声触诊组织定量技术以测量组织弹性变化为主，利用剪切波来测定与量化组织的弹性变化。目前，临床上已有多项研究用于评价慢性肾功能不全分期与SWV变化的关系，以期能更早期、重复无创评价CKD，故本研究用大量CKD组与对照组比较来评价SWV于CKD是否具有诊断价值，结果显示病例组SWV值比对照组小，但与对照组SWV值比较无明显统计学差异，CKD 3～5期与对照组、CKD 1期、CKD 1～2期比较，差异有统计学意义。

本研究CKD患者的SWV值是(2.20±0.68)m/s，对照组是(2.38±0.84)m/s，二者比较，差异无统计学意义。文献研究表明，SWV值可用于CKD的诊断。傅宁华等[14]在对1 500个肾脏进行检查时发现CKD患者肾皮质SWV值较正常对照组低，而肾髓质及肾窦无显著差异。李涛等[15]对130个肾脏检查时也发现CKD肾皮质的SWV值减低，且检查出CKD的阳性率明显高于对照组，可用于早期诊断CKD。

本研究CKD组分期各组间比较及与对照组比较，SWV值均无统计学意义，考虑本课题4期及5期病例数较少，与其合并成1组后再与各期及对照组比较也无统计学意义。一般认为，CKD患者GFR<60 ml/min时肾损害严重，故把CKD 3～5期合并后再与各期及对照组比较，CKD 3～5期与对照组、CKD 1期及CKD 3～5期比较，差异有统计学意义。既往多项研究表明，SWV与CKD分期之间存在一定相关性，如胡巧等[16]测量120例CKD患者双侧肾实质SWV值，得出SWV值与GFR存在正相关，与CKD临床分期呈负相关，并得出以2.52、2.46、2.24和2.21 m/s为界值诊断≥2期、≥3期、≥4期以及5期CKD，且各个截断值诊断分期的敏感度及特异度均较高。

从理论上讲，CKD发生、发展过程是随着病情的发展，肾小球球性硬化、肾小管萎缩、基膜变厚、肾间质纤维化，这引起肾脏结构上改变，导致肾脏纤维化程度加重，肾脏血流量减少，肾脏弹性减弱，VTQ技术是通过剪切波的速度测量肾脏弹性变化，按照该原理理应病例组较对照组弹性小，且随着CKD程度的加重而呈现降低的趋势，正如以上文献所得出的结论。

本研究CKD组与对照组间比较，虽然无明显统计学差异，但总体病例组较对照组小，且由于CKD 4期及5期病例数少，合并后随着慢性肾功能损害加重，SWV值有逐渐减小的趋势。本研究中病例组各期与对照组间比较无统计学意义，但CKD 3～5期合并与对照组、CKD 1期、CKD 1～2期比较，差异有统计学意义，与上述的文献研究稍有不相符，考虑可能与以下多种因素相关：①本课题中所有测量SWV值不为同一操作者所测量，且受呼吸运动影响，难免不能保证不同操作者在探头的方向及探头对组织施压的均衡等方面一致。②本研究中病例组比对照组年龄大，且具有统计学意义，虽然既往有研究表明年龄不影响SWV值的测量，但也有研究表明年龄与SWV值呈负相关[17]。③本研究中病例组的肾脏皮质厚度及肾脏长径小于对照组，且差异具有统计学意义。由于CKD患者肾脏皮质偏薄，尤其是CKD组皮质萎缩，皮髓质分界不清，而取样框大小(1.0 cm×0.6 cm)不能调节，故测量时取样框内难以避免包含部分髓质，造成一定的测量误差。④本研究取样深度病例组与对照组相比无明显统计学意义。虽然我们在相同部位多次重复测量取平均值等方法尽量减少组间及组内差异对测量结果的影响，但既往有研究结果表明取样深度大于6 cm则准确性明显降低。本研究中，在测量过程中，尽量在距离1.0 cm以上6 cm以下的范围取值，但仍有很少部分取样深度大于6 cm，可能会对测量值造成影响。⑤本研究中未评估质量指数对SWV值的影响，未将其列入影响因素考虑，但声波能量在传播过程中根据探测经过组织的成分和厚度不同可能发生变化，而影响数据测量结果。⑥未对比患者治疗前、后SWV值差异进行比较。本研究所测的病例组SWV值部分在治疗前测得，部分在治疗后，所以患者是否接受治疗以及治疗方案的差异均是潜在的影响因素。⑦本课题中未行肾穿刺活检术，不能直接对其病理指标的改变进行评价，病理改变严重的患者生化指标不一定能体现，故以肌酐值来评估的GFR作为CKD分期并不能真实反映病理改变程度，不能否定VTQ技术的检查对于诊断CKD纤维化的作用。⑧本研究样本量偏小，且CKD 4期、CKD 5期病例较少，得出本研究中VTQ值不能完全作为CKD分期的依据，VTQ值不能诊断CKD，但与CKD分期呈一定负相关。

由于上述诸多因素是造成本研究结果与众多结果不同的原因。总之，VTQ技术可在一定程度上有助于CKD肾脏损害程度的评价。然而，由于肾脏本身的病理生理特点，SWV对于CKD的诊断价值尚未明确，而且由于SWV的影响因素也比较复杂，目前尚无统一标准的测量方法，既是影响各个不同研究结果的因素，也是影响其在CKD推广应用的因素。未来有必要进一步扩大样本含量在病因、病理类型、疾病分期及VTQ技术的标准化测量等多个方面进行更为细化的研究，以揭示VTQ技术在CKD中的应用价值。本文通过对180例CKD及100例健康对照组行SWV及相关实验室指标检查，最后可得出以下结论：VTQ技术可以测量肾脏的SWV值，SWV值与CKD损害程度有一定的负相关关系，但不能作为诊断病例组与对照组的指标，可以在一定程度上评价中晚期肾脏损害，但不能判断早期肾脏损害。

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Preliminary study of renal cortex palpate organization quantitative SWV reference value in early chronic kidney disease(CKD)

LIShen-fu,HUHua,WEIJin-yu,MALi,LIUGuang-de.

GuangDongHospitalOfTraditionalChineseMedicine,Zhuhai519000,China

Objective To investigate the relationship between the shear wave velocity (SWV) measured by virtual touch tissue quantification(VTQ) and the stage of early chronic kidney disease (CKD), and to provide SWV reference range of early CKD.Methods One hundred and eighty CKD patients and 100 control subjects without CKD were enrolled in this prospective study from March 2015 to August 2016. SWV was measured by using VTQ inspection of color Doppler ultrasound. CKD patients were divided into 5 groups based on creatinine clearance calculated with MDRD formula. There are 61, 53, 56, 6 and 4 cases in CKD stage 1 to 5, respectively.Results The average SWV value of the study group and control group were (2.20±0.68) m/s and (2.38±0.84) m/s, respectively. There were no significant difference between these two groups(P>0.05).The stage of CKD is negatively related to the SWV vale in trends, but has no significant difference(P>0.05), and each group respectively when compared with the control group had no statistical significance(P>0.05). The combined CKD 1-2 stage and CKD 4-5 stage respectively compared with the control group had no statistical difference(P>0.05). But the combined CKD 3-5 stage respectively compared with the control group. CKD1 stage and CKD 1-2 stage there were significant difference(P<0.05). GFR value comparison between different CKD stage groups have obvious difference(P<0.05).Conclusions The SWV can be detected with VTQ and can be used to evaluate the degree of injury in mid-late stage CKD. The SWV value correlates with the degree of injury in CKD patients negatively(r=-0.422，P=0.032).

Chronic kidney disease; Virtual touch tissue quantification; Shear wave velocity

10.3969/j.issn.1671-2390.2017.02.003

珠海市卫生和计划生育局课题(No.2015J002)

519000 珠海，广东省中医院珠海医院超声科

2016-08-11

2017-01-18)