声触诊组织定量技术评估慢性肾脏病肾脏弹性的应用现状

普 磊 孙健玮

昆明医科大学第五附属医院超声科，云南个旧 661000

慢性肾脏病（chronic kidney disease，CKD）是指肾脏损害≥3 个月，对健康产生影响的肾脏结构或功能异常[1]。2017年全球CKD 患者大约有6.98 亿，其中中国患病人数约1.32 亿，占比高达18.96%[2]。CKD 已经成为继肿瘤、高血压、糖尿病之后又一影响健康的重要疾病，是影响全球公共健康的重要问题[3]，故CKD的早期诊治意义重大。肾穿刺活检是评估CKD 病变严重程度的金标准，但其是有创检查，禁忌证较多且术后可能会伴有多种并发症，不利于长期动态监测肾功能的变化。超声弹性成像技术是根据生物组织的力学特征进行成像的，是近年来超声领域比较热门的研究方向之一，该技术可以弥补常规超声不能评估组织弹性的不足，可提供量化的组织弹性信息，为临床评估肾脏病变提供了一种新的参考指标。

1 VTQ 的原理及优势

声脉冲辐射力成像技术（acoustic radiation force impulse，ARFI）包括声触诊组织定量技术（virtual touch tissue quantification，VTQ）、声触诊组织成像技术（virtual touch tissue imaging，VTI）以及前两者融合、改进后的声触诊组织成像量化技术（virtual touch tissue imaging quantification，VTIQ）。其中VTQ 技术原理是利用探头向感兴趣区发射声波脉冲，引起辐射力聚焦位置处组织产生与振幅方向垂直的横向剪切波，通过测量剪切波速度（shear wave velocity，SWV），可对组织硬度进行定量诊断。SWV 值越大，表示组织越硬[4]。VTQ技术最大的优势在于不需要检查者手动施加外力，从而解决了应力式弹性成像外力不能达到深部组织，所以无法对深部组织进行弹性检测的问题，也在很大程度上减少了操作者在检查过程中主观因素的干扰，可以精确定位感兴趣区，定量检测深部组织弹性值。因此，VTQ 技术已应用于肝脏、乳腺、甲状腺、前列腺、子宫、睾丸等方面的检查，朱晨旭等[5]比较研究了VTQ技术与超声造影检查对乙肝肝纤维化的诊断效能，研究显示VTQ 技术对慢性乙肝肝纤维化的诊断符合率更高。李利等[6]研究表明桥本氏甲状腺炎患者甲状腺组织弹性在不同临床进程中呈现不同变化，随炎症加重组织硬度逐渐升高。还有研究表明ARFI 技术是术前预测高强度聚焦超声子宫肌瘤消融效果的一种有效可行的无创超声技术[7]。鲁可权等[8]研究表明在精索静脉曲张而导致的不育患者中，应用VTQ 技术来测定睾丸的弹性值，可为评估睾丸的容积、硬度及精液的质量提供间接的指标。由此可见，VTQ 技术具有非常重要的临床应用价值和广阔的应用前景。

2 VTQ 技术在不同类型慢性肾脏病中的应用

CKD 病理机制包括糖尿病肾病、高血压肾病、肾小球肾炎、肾病综合征、狼疮性肾小球肾炎等，其中糖尿病与高血压是CKD 发生的主要危险因素。CKD 进展过程中主要的病理改变为肾纤维化，在各种致病因素的作用下，上皮细胞发生凋亡、小管萎缩，最终导致瘢痕组织的形成及纤维化的发生[9]，该过程中，血管内皮细胞也会受损，进一步导致肾小球内的微血栓及微血管瘤的形成，肾皮质的血流阻力进而增大，最终导致其血流灌注减少[10]。组织的弹性主要依赖于分子的细微结构，细胞成分及排列方式不同导致生物组织的弹性不同，并以硬度的形式表现，这就是VTQ 技术根据组织软硬度评估病变程度的理论基础。

杨焰等[11]比较分析了不同临床分期的CKD 患者及健康志愿者的肾实质SWV 与临床分期、肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）的相关性，结果表明随着病程分期进展、肾功能损害加重，肾实质SWV值逐渐减小。还有学者[12]研究了慢性肾病患者及健康体检者的肾皮质的SWV 值，得出不同分期组慢性肾脏病患者的肾皮质SWV 值均低于健康对照组。而芮志凤等[13]的研究结果与上述两个研究结果不同，该研究得出CKD 不同临床分期的患者肾皮质SWV 值随着CKD 的分期进展而增加。由此可见，VTQ 技术可以无创地评估肾实质的弹性变化情况，评价CKD 患者肾功能损害程度，但结果不尽相同，要更好地为临床提供了一种新的定量评估指标，还需要进一步研究。

2.1 糖尿病肾病

糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）是长期患有糖尿病的患者最常见的并发症之一，其最主要的特征是肾小球的硬化。其发病机制较为复杂，主要包括肾脏血流动力学的改变、糖脂代谢的异常、氧化应激反应、免疫炎症反应、肾脏细胞自噬异常、遗传等因素[14]。在DN 的早期阶段，严格控制血糖和血压，可延缓DN 的发展。因此，尽早发现DN 患者的肾脏损害是至关重要的。

于梦霞[15]根据尿白蛋白与肌酐比值（urinary albumin to creatinine ratio，ACR）将DN 患者分为两组：早期阶段组（DN1 组）和临床期组（DN2 组），选健康体检者作为对照组，得出了被检查者左、右两肾的肾实质SWV 值无统计学差异，对照组、DN1 组、DN2 组的肾实质SWV 分别为（3.54±0.52）m/s、（2.98±0.60）m/s、（2.51±0.58）m/s，肾实质SWV 值三组之间有统计学差异，由此表明肾实质SWV 值随肾损伤程度的加重而减低。樊文等[16]对糖尿病患者和健康体检者的肾实质SWV值进行统计分析，结果显示随着DN 患者肾实质损害程度的增加，SWV 值逐渐降低，SWV 值与尿蛋白排泄率呈负相关，是评价DN 患者早期肾脏损害程度的有效指标。一些国外学者也得出了相同的结论，糖尿病肾病患者的肾实质SWV 值随着估测肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）的降低而降低[17]。然而，叶蔓菁等[18]得出的结果与上述研究结果相反，该研究得出DN 患者左肾实质SWV 值与病程、实质厚度和血肌酐之间存在相关关系，肾实质损害程度越重，左肾实质SWV 值越高。

DN 患者肾脏损害程度指标与肾实质SWV 值存在一定的相关性，VTQ 有助于评估DN 肾实质的损害程度，为临床提供定量的组织弹性数据，从而为DN患者提供更合理的治疗方案。

2.2 痛风性肾病

慢性尿酸性肾病又称痛风性肾病（gouty nephropathy，GN），在长期的高尿酸状态下，尿酸及尿酸盐在肾小管间质沉积而导致肾脏慢性损伤，并常伴有间质性炎症改变、肾小管萎缩、纤维化、肾小球硬化等[19]，最终也可能进展为肾衰竭，因此要注意肾功能监测，把血尿酸水平控制在理想范围。VTQ 技术可无创性评估GN 肾组织的弹性改变。王宁[20]对比观察了高尿酸血症（hyperuricemia，HUA）患者和健康体检者的肾脏SWV 值，得出以下结论：HUA 患者的肾实质SWV 值较正常对照组减低，肾窦部SWV 值较正常对照组增高；HUA 患者及对照组同一肾脏实质上、下极及左、右实质间损害程度无统计学差异，为弥漫性病变。吕菲菲等[21]研究得出随着尿酸性肾损害程度的增加肾髄质、肾窦SWV 值逐渐增高。依据相关病理推断HUA 患者的肾窦部SWV 值增高的原因主要是尿酸盐结晶的沉积，硬度增加所致，HUA 对肾脏损害为弥漫性，左、右及上、下极间无明显差异。因此认为VTQ 技术对早期诊断尿酸性肾损害有较好的应用价值；肾髓质、肾窦的SWV 值随肾损害的加重而增快，可作为判断尿酸性肾损害程度的指标之一。

2.3 狼疮性肾炎

系统性红斑狼疮累及肾脏时称为狼疮性肾炎（lupus nephritis，LN），是常见的继发性肾小球疾病，主要由于循环免疫复合物沉积在肾脏，原位免疫复合物形成，促进多种炎症因子释放，诱发肾小球疾病。不同病理分型LN 的预后不同，LN 疾病严重程度及预后与有无肾小管间质炎症、纤维化密切相关[22]，早期、准确地诊断成为迫切需求，应用VTQ 技术检查旨在通过对病变肾实质的弹性进行测量，从而间接反映LN患者肾脏损害程度，为评估LN 的预后及进一步指导临床治疗提供重复的定量检测指标。

有研究发现各型LN 病理类型严重程度的增加的同时肾皮质SWV 值也随之增加，主要是因为随着LN 病理分型的加重，逐渐出现系膜增生，肾小球硬化，肾间质纤维化，导致其硬度增加，肾皮质SWV 值增加[23]。由此表明LN 患者的肾皮质SWV 值与其病理分型严重程度存在正相关关系。VTQ 技术可辅助诊断LN，可为临床提供重要的指导信息，对LN 患者治疗、延缓肾功能进一步恶化具有重要意义。

2.4 肾病综合征

肾病综合征（nehrotic syndrome，NS）是常见的慢性肾脏疾病，除了肾小球本身病理改变外，肾小管间质病变也是影响疗效及预后的重要因素，研究显示，脂质代谢异常、免疫功能紊乱、炎症反应等是引起肾病综合征的主要原因，但具体发病机制尚未完全清楚[24]。王燕等[25]选取单纯型NS 患儿、肾炎型NS 患儿及健康体检者，应用VTQ 技术检测肾实质SWV 值，结果表明随着肾小球及肾间质病变的加重，肾实质SWV 值增加。VTQ 可通过检测病变肾实质SWV 来间接反映肾脏损害情况，有助于临床医师无创地评估肾纤维化的程度，从而减少患者肾穿刺的次数，具有一定的临床应用价值，特别是对于那些没有条件做肾穿刺活检或有肾穿刺绝对禁忌证的患者。

2.5 移植肾

进展到终末期肾病的患者，最重要的治疗手段就是肾移植，而间质纤维化和肾小管萎缩是移植失败的重要因素，移植肾慢性纤维化的主要发病机制是组织损伤后自动启动修复机制，同时产生致细胞因子、纤维化因子以及生长因子，从而引起机体产生炎症和细胞增殖，肾小球和肾小管间质发生细胞外基质沉积，最终导致了移植肾的纤维化[26]。肾穿刺活检是评估移植肾功能的金标准，但肾活检有出血等并发症风险和局部取样致取样不足等缺点，VTQ 技术可以有效地协助诊断移植肾急、慢性的排斥反应。

樊韵玲等[27]应用ARFI 技术检查肾移植患者的肾脏弹性，结果肾功能稳定组与肾功能障碍组间肾皮质SWV 值差异不具有统计学意义，但急性排斥亚组和病毒感染亚组肾皮质SWV 值均比药物毒性亚组及肾功能稳定组的SWV 值高。陈锐等[28]对疑似移植肾纤维化的患者进行研究，所有研究对象行超声引导下肾穿刺活检，并分为移植肾无纤维化组及轻、中、重度纤维化组，研究结果表明，轻度纤维化组与无纤维化组肾皮质SWV 值无显著性差异，但重度纤维化组肾皮质SWV 值显著高于其他组，中度纤维化组肾皮质SWV 值也显著高于轻度纤维化组。通过硬度测定，可定量诊断移植肾不同程度的肾纤维化，SWV 值将为评估移植肾纤维化程度提供新的定量指标，纤维化程度越高，区分效果越明显。可用于鉴别移植肾术后状态，能更好地评估移植肾的慢性损伤。

上述关于VTQ 技术在慢性肾脏病中应用的研究显示，运用VTQ 技术测量CKD 患者肾脏SWV 值所得到的研究结果并不一致：共同点为肾皮质的SWV值最高，其次是肾髓质、肾窦，分析其原因为肾皮质由肾小球构成，其结构致密，肾髓质由肾小管、集合管等构成，肾窦由肾盏、血管、神经等构成，因组织结构的不同而导致了弹性值不同。研究结果的不同在于部分学者的研究结果显示随着慢性肾脏病变程度的加重，肾实质或皮质的SWV 值减小[15-17]。而另一部分学者对CKD 患者的肾脏硬度变化情况却得出了不同的结论，认为肾实质或皮质的SWV 值随着肾脏损害程度的增加而增加[18]。根据肾脏解剖结构分析，由于肾脏是具体高度各向异性的器官，当声束垂直于肾包膜也就是平行于肾小管传播时，横向剪切波传播方向与肾小管垂直，所以剪切波传播时需穿过纵向排列的肾小管，所以SWV 值将会减低，测得的弹性值也将减小；另一方面，大部分CKD 中晚期会导致肾皮质变薄，VTQ 测值取样框大小为1.0 cm×0.6 cm，会把肾皮质与肾髓质同时包含在取样框内，导致测值减低；此外，肾脏是高度血管化的器官，具有方丰富的血供，有动物实验研究[29]证实，结扎肾静脉导致肾脏内的血流灌注压升高后，肾脏硬度增大，相反，当结扎肾动脉时，血流灌注压降低，肾脏硬度则明显下降，因此，肾脏血流灌注的改变应该是影响肾脏弹性测量值的一个主要因素。长期慢性肾脏病导致肾小球硬化，肾脏组织血流灌注减少，也可能是SWV 值减低的原因。

3 VTQ 技术在CKD 应用中的局限性

VTQ 技术虽有望成为无创评估CKD 病变情况的一种新技术，但也存在很多局限性。首先，从肾脏解剖位置分析，肾脏位于腹膜后，随着患者的呼吸，动度较大，因此，在肾脏VTQ 检查前，检查者需要先通过一定的培训后再进行，过程中还需要患者的紧密配合；其次，肾脏复杂的解剖结构和高度的各向异性也可能是影响肾脏SWV 值的因素；最后，从仪器方面分析，VTQ 技术测值的取样框大小是不可调节的，可能会限制CKD 晚期患者的肾脏硬度测量，因为这些患者的肾脏实质厚度明显变薄，可能小于取样框的宽度[30]。

4 总结与展望

综上所述，VTQ 技术不仅具有实时、无创伤性、可重复性强等优点，且拓宽了超声诊断领域的广度，弥补了常规超声的不足。但目前国内外没有VTQ 技术诊断肾脏疾病方面的统一标准和指南，且研究样本量小、多是在移植肾或动物模型上进行，因此，进一步多中心大样本研究或结合相关病理变化进行研究是十分重要的。当然，不同CKD 分期的肾血流动力学不同也是影响肾硬度的一个重要因素，仅靠一种技术对CKD 肾脏病变进行评估是不够的，超声造影在定量分析肾脏血流灌注情况具有一定的优势，如果能将超声造影和超声弹性成像联合应用，可以在CKD 不同病因、不同病理时期进行更加深入的研究，可以更全面地分析肾脏病变情况，更好地辅助临床工作。随着研究的不断深入，VTQ 技术将会为临床评估肾脏疾病提供更多的新思路和新方法。