超声造影定量分析在不同类型慢性肾病诊断中的应用

王丹丹综述，杨 斌审校

0 引 言

慢性肾病(chronic kidney disease, CKD)在世界范围内的发病率逐年上升，全球患有CKD的人数已超过5亿，而我国CKD的患病率约为10%～13%，已成为威胁人类健康的疾病之一[1]。因此CKD的早期发现和诊断对于延缓疾病进展，改善患者预后具有十分重要的意义。由于肾脏的血供十分丰富，CKD的发生发展和预后均与血流灌注密切相关[2]。因此准确评估肾脏血流灌注，对于肾脏疾病的诊疗尤为重要。目前临床上确诊CKD主要是依靠肾活检，但由于该检查方法属有创检查，严重制约了其临床应用[3, 4]。近年来，随着医学影像技术的发展，超声造影(contrast-enhanced ultrasound, CEUS)为很好地检测肾脏微血管灌注的变化提供了无创的精准手段，且不具有肾毒性。本文就CEUS在不同类型CKD诊断的应用作一综述。

1 CEUS及其定量分析技术原理

CEUS原理是通过静脉注射微泡造影剂，增加超声波的背向散射信号[5]，从而增强血流的回波信号。目前CEUS检查中常用的超声造影剂为声诺维(SonoVue)，是一种纯血池造影剂，经肺而非肾代谢，且不受肾小球滤过作用及管状运输的影响[6]，能够较好反映肾皮质微循环灌注情况。CEUS定量分析主要是通过在感兴趣区(region of interest, ROI)中造影剂回声的信号强度和注射造影剂时间的关系，进而建立一条造影剂时间-强度曲线(time-intensity curve, TIC)，该曲线为肾脏血流灌注的特征提供了量化标准，在TIC曲线定量分析中的主要灌注参数有：上升时间(rising time, RT)、达峰时间(time to initial, TTP)、峰值强度(derived peak intensity, DPI)、曲线下面积(area under the curve, AUC)等等，这些指标均能较好反映组织血流灌注情况。此外，有研究发现在进行肾造影时，对于ROI的大小、位置的选择与肾灌注变量无显著差异[7]，这一结果表明常规基于ROI的CEUS定量分析具有较好的临床指导意义。在CKD进展过程中的最主要病理特征是肾脏纤维化[8]，这一改变可导致肾脏血流灌注减少，故通过CEUS评估肾皮质血流灌注情况对于CKD的早期诊断、疾病进展及预后评估具有重要意义。

2 CEUS在CKD中的应用现状

2.1CEUS在CKD诊断中的应用目前，临床上大多通过QLAB软件分析肾CEUS获得的血流灌注时间-强度曲线，曲线的不同参数反映出患者肾脏血流的变化情况[9]，不仅能够监测患病程度，还能够为患者选择适合的治疗方式并评估预后。在正常肾CEUS中，在TIC定量分析曲线通常表现为：曲线迅速上升并且达到峰值，而后缓慢地下降，最终降至基础水平。Tsuruoka等[10]使用Sonazoid造影剂对CKD患者及健康人进行肾CEUS检查，并记录图像10 min，最终结合TIC曲线及灌注参数后发现：相比于正常人，CKD患者的CEUS增强程度减低，TIC曲线上升率减小，TTP延长，而DPI降低。Dong等[11]在通过CEUS评估早期CKD的肾脏血流灌注后发现，当DPI<12 dB、曲线上升支斜率(A)>2和AUC>1300 dB·s对CKD的诊断价值较高，特异性分别为81%、73%和78%，敏感性分别为76%、73%和77%。这些研究结果表明CEUS能够在一定程度上协助临床早期诊断CKD，而DPI及AUC可能是在诊断评估CKD方面最有价值的指标，这也为临床诊断提供了参考依据。

2.2CEUS在CKD分期中的应用Ma等[12]对不同分期的CKD患者经左肘静脉注射Sono Vue造影剂1.0 mL，并采集记录5 min肾脏回声变化，发现随着CKD的进展，造影增强速度减慢，造影剂的廓清时间也相应延长。随后使用CEUS分析软件1.4版进行TIC分析，结果发现TIC曲线上升斜率逐渐平缓，TTP明显延长，DPI明显降低，AUC也随着疾病的进展而显著减小。Yang等[13]则发现DPI与CKD患者肾病理严重程度具有相关性，当以DPI=13.78 dB为分界值,能够更好地区分轻度与中重度CKD，数值越小，说明疾病程度愈严重，敏感性和特异性分别为72.5%、64%。然而，梁蕾等[14]却发现随着疾病的进展，AUC逐渐增大，这一结果与Ma等[12]、李凤等[15]的研究正好相反。笔者认为研究结果的不同，可能是由于CKD不同的病理类型、研究样本量的不同以及患者的配合程度不同所导致。在日常临床工作中，CEUS能够更好地协助诊断CKD，并能够在评估CKD分期、分析疾病进展方面提供可靠的影像学资料。

3 CEUS在各类CKD中的应用

导致CKD的病因十分复杂，目前已知的主要是原发性及继发性肾小球疾病、肾间质性疾病和肾血管性疾病等。近年来，国内外学者也对导致CKD的不同病因进行了相关研究，发现CEUS不仅能够诊断CKD，还能更进一步为临床诊断不同类型的CKD、评估疾病预后提供参考。

3.1原发性肾小球疾病在我国，原发性肾小球疾病是导致CKD的最主要病因，其中，CKD重要病理分型之一是慢性肾小球肾炎，其病理进展同肾脏微循环的改变密切相关。余芳[16]对65例慢性肾小球肾炎所致CKD早期患者和60例健康患者进行研究，研究者使用Sono Vue造影剂，经患者肘静脉注入，对造影剂注入后90 s的影像进行记录，随后对ROI采用随机定量分析软件予以动态分析，从而获得肾脏各项微循环指标。研究发现，2组患者的血尿素氮与血肌酐含量无明显差异，但CEUS提示，相较于健康患者的对照组，CKD患者肾微循环TTP、DPI、AUC的指标值均有不同程度的降低，提示CEUS对于早期肾功能损伤的反映相比血肌酐、血尿素氮指标更为敏感。此外，65例CKD早期患者经过治疗后，根据患者的治疗效果区分出预后良好组和预后不良组，将2组对照进行CEUS检查发现，预后良好组的平均DPI、TTP、AUC指标值高于预后不良组，预后良好组肾皮质微循环灌注改善明显，但预后不良组微循环灌注无明显改善。这说明通过CEUS技术能够准确反映肾皮质微血流灌注的改变，同时通过对肾微循环指标改变的检测也可对患者预后评估提供参考。同样，孙建明等[17]将50例接受过3个月正规药物治疗的慢性肾小球肾炎患者根据治疗效果分为预后良好组与预后不良组，将2组行对照CEUS检查，得出的结论与余芳[16]研究结果相似，且研究者发现治疗前后24h尿蛋白定量差值与AUC差值呈负相关，而患者治疗前后生化指标及彩色多普勒频谱参数均无显著变化。这表明CEUS能够敏感反映慢性肾炎患者治疗前后肾微循环的变化情况，可用于监测早期肾功能变化并评估疾病治疗效果。

3.2继发性肾小球疾病

3.2.1 狼疮性肾炎随着自身免疫系统疾病的患病率逐年攀升，系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)造成的肾损害已十分常见，约50%以上的SLE患者会出现肾损害的临床表现，进一步肾活检结果显示，几乎100%的患者均有肾脏受累。狼疮性肾炎是造成我国终末期肾衰竭的重要原因。翟秀兰等[18]对64例狼疮性肾炎患者进行CDFI动态观察及血流阻力指数的定量分析，并且与病理结果进行对照后发现，仅有4例狼疮性肾炎患者的肾内动脉血流及血流阻力指数略偏高，并且肾脏血流阻力指数增高和肾功能生化检测的结果之间不存在明显的相关性。这个结果可能与操作测量时夹角影响等有关，同时由于彩色多普勒空间分辨率及时间分辨率的限制，使其敏感度有限，这使CDFI在监测肾实质内肾小球毛细血管方面存在一定的局限性。CEUS相较于CDFI能够更加准确地显示肾脏微小血管的血流灌注情况，然而目前国内外尚未有文献对比研究CDFI与CEUS在检测狼疮性肾炎的优劣。况容[19]将25例SLE患者根据尿常规结果细分为有肾损害L组和无肾损害S组，并挑选了10名健康志愿者组成N组，研究者使用Sono Vue造影剂1.6 mL经患者肘静脉注射，对注射结束后250s的图像进行观察并储存，随后运用西门子公司随机携带的定量分析软件对肾实质内ROI、TIC曲线及各定量参数进行分析。对3组患者进行CEUS检查后结果发现，L组肾实质TIC曲线较S组和N组上升平缓，达峰稍慢，L组的AUC高于S组和N组、DPI低于N组，且AUC、DPI分别与尿蛋白呈现正、负相关；进而研究者认为AUC增高、DPI降低可能是提示狼疮性肾炎早期肾功能损害的敏感指标，其中AUC升高更加对于临床诊断具有参考价值。

3.2.2糖尿病肾病糖尿病肾病(diabetic nephropathy, DN)是糖尿病中十分常见且重要的微血管并发症[20]，该病临床起病较为隐匿，但疾病发展却十分迅速，当出现肾功能损害时，疾病就已不可逆转，易继发成终末期肾病。因此早期发现、确诊糖尿病肾病具有极其关键的作用和意义。王群等[21]选取6只DN兔与9只正常兔进行对照CEUS实验，实验中将Sono Vue造影剂与5 mL等渗盐水混合后以0.1 mL/kg的剂量经耳缘静脉注入，检查时间自造影剂注射后持续5 min。利用TIC分析软件发现，DN组DPI减低，TTP延长，研究者认为在TIC曲线中DPI减低可能提示组织血流灌注的减少，而TTP延长则表明肾脏对微泡清除速率的减慢[22]。Wang等[23]通过实验研究认为AUC可帮助评估和诊断DN中的微血管损伤，是诊断DN患者早期肾功能损害和肾皮质微循环灌注变化的敏感指标。另有学者通过使用受试者特性曲线(receiver operating characteristic, ROC)分析评估CEUS定量参数AUC、DPI在DN患者中的诊断效率，结果显示AUC与DPI的诊断准确率均优于0.7，DPI在ROC分析中的曲线下面积较AUC更大，且以AUC>1400 dB·s和DPI<12 dB为临界值对早期糖尿病肾病的诊断具有更高的价值，其特异性分别为80.0%和77.8%[22]。目前现有的国内外研究均表明CEUSTIC曲线及定量灌注参数对DN早期肾功损害诊断具有重要价值，其中以AUC与DPI为著[24-27]。

3.2.3高血压肾病原发性高血压患者病程长，进展缓慢，如长期未加控制将引起肾损害，是目前导致CKD的第二位病因。有研究者选取了45例排除其他肾病的原发性高血压患者和10名健康成人形成对照。自患者肘静脉注入1.2 mL Sono Vue造影剂及5 mL等渗盐水，动态显示并采集180 s内肾脏回声的变化，随后采用飞利浦公司内置的Q Apps软件分析，对比分析后研究者得出结果，无肾损害的原发性高血压患者和对照组之间TTP存在差异，表明高血压患者在尚未出现肾损害时，TTP就会发生改变；有肾损害患者相较无肾损害患者TTP都延长，DPI均降低，从而认为CEUS不仅能够实时动态的反映出高血压患者肾微循环血流的灌注变化，而且能一定程度上反映出高血压肾病的肾功能受损的程度[28]。同样，张国慧等[29]选取了20例临床怀疑高血压早期肾损伤患者作为病例组，15名健康志愿者作为对照组，研究中使用Sono Vue造影剂1.2 mL，经肘静脉注入，实时观察并储存3 min内肾皮质CEUS强度的变化，检查结束后采用飞利浦公司随机配套的QLab定量分析软件进行分析，对比CEUS检查后发现，2组血流灌注情况均呈快速增强，差异并不明显。然而病例组TIC曲线上升较正常组缓慢，峰值强度也较对照组有所下降，患者的AUC、TTP均升高，DPI降低，其中以AUC变化最为明显。在研究者所选的病例组中的患者Scr、BUN均在正常范围之内，而部分CEUS参数已发生改变，因此研究者认为AUC等可作为反映肾脏血流灌注的敏感指标，能够尽早地发现高血压患者异常的肾脏血流灌注，从而为早期诊断治疗高血压肾病提供科学的参考依据。

3.3间质性肾炎慢性间质性肾炎(chronic interstitial nephritis, CIN)病程较长，起病较为隐匿，主要以肾小管功能障碍为其临床表现，常缓慢进展至终末期肾病。其中尿路梗阻是慢性间质性肾炎较为常见的病因。Yoon等[30]选取了15只兔进行左肾结扎术，从而构建单侧输尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction, UUO)模型，于术前及术后每周均行CEUS检查并定量分析梗阻侧及健侧肾脏血流灌注改变，每一次CEUS检查均自耳缘静脉注射0.4 mL的Sono Vue造影剂，自注射造影剂后连续记录图像3 min，并使用VueBox软件进行剪辑、转换视频数据以及分析;研究结果发现,梗阻肾组的RT及DPI均高于对侧对照组，且研究者发现RT越短，DPI就越长，血流速度越慢，同时，研究者还发现肾纤维化与RT和DPI呈正相关。因此研究者认为CEUS及其定量参数不仅能够反映出UUO兔的血流灌注状态的改变，同时还为临床工作中对于梗阻性肾病血流灌注的无创定量分析评价提供了科学的参考依据。另有研究选取了因结石而导致梗阻性肾病的60例患者，手术前后均行CEUS检查，检查中注射Sono Vue造影剂1.2 mL，并使用飞利浦公司配套的QLab软件进行图像定量分析,最终发现在术后AUC减小、DPI显著增加，且TIC曲线灌注参数和肾小球滤过率具有一定的相关性，其中与肾小球滤过率相关性最好的是AUC这一指标[31]。这表明在监测因结石导致梗阻性肾病的患者的术后肾脏血流动力学的变化方面，CEUS具有较高的临床应用价值，能够为患者的预后及进一步治疗提供理论依据。

3.4肾血管疾病肾血管疾病是导致CKD的重要病因之一，肾血管疾病中最常见的是肾动脉狭窄(renal artery stenosis, RAS)，RAS常引起顽固性高血压和(或)肾功能不全，早期诊断和治疗能够尽早地改变血管狭窄状态，有效逆转肾功能衰退状态，延缓CKD进程。目前筛查肾动脉狭窄的首选方法是CDFI，其在狭窄处血流呈“五彩镶嵌”，结合肾各级动脉流速可诊断肾动脉狭窄，但由于肠腔气体反射及患者呼吸因素等影响，CDFI对肾动脉全程的显示较为困难，这也影响了临床上对于肾动脉狭窄的定位、定性诊断[32-33]。在一项关于移植肾动脉狭窄的临床研究中，发现TIC曲线能够较好地反映移植肾血流灌注的变化，因此研究者认为TIC曲线能够在一定程度上评价移植肾动脉狭窄的程度。研究中选取已被数字减影血管造影确诊为移植肾动脉狭窄的20名患者纳入狭窄组，移植肾功能稳定的移植肾患者32名作为对照组，通过受试者肘静脉团注Sono Vue造影剂0.6 mL，同时保存2 min动态显影过程，在Sonoliver工作站对影像进行分析，并以移植肾段间动脉作为参考区，选择了移植肾中部的叶间动脉、皮质以及髓质三个ROI，从而获取各个ROI的TIC曲线及定量参数。结果发现在狭窄患者较健康患者TTP延长，重度狭窄患者TIC曲线中的RT与轻度狭窄患者相比有统计学差异[34]。Ran等[35]使用了CEUS评估严重RAS(狭窄程度≥70%)在经过支架植入术后肾血流灌注的变化，研究中使用Sono Vue造影剂1.2 mL注入上肢静脉，并记录保存3 min的动态图像,通过预先安装在机器中的分析软件获得TIC曲线后发现在支架植入术后，灌注参数中DPI增高，TTP缩短而AUC并无显著差异。以上研究表明CEUS可用于精确评估肾脏微血管灌注变化，不仅对于定量评估严重RAS患者支架植入术后的肾脏血液灌注变化具有重要价值，同样，CEUS较CDFI能更好地评价肾移植受者的血流灌注情况，并且能早期识别术后血管狭窄等并发症。因此，CEUS在肾血管性疾病的诊断中具有十分独特的优势。

4 CEUS在CKD中的最新科研进展

以上研究均表明，CEUS有助于临床对CKD进行早期诊断、判断分期以及评估预后。然而，由于CEUS在定量分析CKD血流灌注情况方面仍旧没有统一的标准，TIC曲线灌注参数与CKD血流灌注之间的关系也受到许多因素的影响[5]，如造影剂的选择及浓度、患者的呼吸运动等，因此CEUS在诊断CKD方面的特异性并不尽如人意。针对这一不足，目前研究者们已开始更进一步探索靶向CEUS等方法，旨在更为高效准确地诊断、评估CKD。

靶向CEUS是将被疾病特异性抗体标记的微泡注入体内后，微泡会进入循环系统，并与靶组织相结合，最终使用CEUS方法成像。有研究者使用携带抗人CD3抗体微泡通过尾静脉注入肾移植大鼠体内，进行CEUS检查后发现，肾移植后发生急性排斥反应的大鼠超声信号显著增强[36]。另外，Liu等[37]将靶向微泡与能够反映血管内皮细胞损伤的分子标志物血栓调节蛋白(thrombomodulin, TM)相结合，构建出靶向微泡-TM后经尾静脉注入Ⅱ型糖尿病大鼠体内，发现与普通血管造影的对照组Ⅱ型糖尿病大鼠相比，注射靶向微泡-TM后大鼠CEUS肾脏显像更清晰，TIC曲线参数变化亦与以往的研究相同[38]，且靶向CEUS能在一定程度上弥补普通CEUS成像时间较短的问题。这一系列研究说明靶向CEUS这一技术不管是在急性肾损伤亦或是CKD的疾病诊断中，都具有较高的价值。现有研究表明，微泡和特异性抗体的结合能够准确地显示肾内的免疫复合物沉积，这有助于肾病严重程度的评估，是一项十分有前景的技术[39]。然而，当前对于靶向CEUS的研究主要局限于动物实验，尚未转化至临床，仍需未来更多的临床实验研究进行验证。

5 结 语

综上所述，CEUS技术在检测评估肾皮质血流灌注方面具有相对无创、快速、安全以及可重复等优势。CEUS能够实时监测肾皮质血流灌注的变化，尤其在CKD早期阶段，其变化能够早于一些实验室指标，这也更加有力地说明了CEUS有助于CKD的早期诊断和治疗干预。尽管CEUS在诊断方面仍存在一定不足，但相信随着科技的不断进步、超声分子影像的不断发展，CEUS技术也会不断地成熟完善，今后在CKD发现诊断、评估病情和监测预后方面会有更好更加广泛的应用。