超声在慢性肾脏病肾功能评估中的临床应用价值_朱水娣.pdf

*基金项目:国家自然科学基金项目(81373194，82001742);广东省自然科学基金项目(2017A030310596);佛山市第一人民医院 2020 年“登峰计划”项目(2020A004);佛山市科技创新项目(2020001004115)通信作者:陈国强，E mail:13929981788139 com，现工作单位:佛山市第一人民医院风湿免疫科(广东佛山 528000)综 述超声在慢性肾脏病肾功能评估中的临床应用价值*朱水娣1，石茂华2，黄伟俊3，陈国强11广东医科大学第一临床医学院(广东湛江 524023);佛山市第一人民医院2风湿免疫科，3超声诊疗中心(广东佛山 528000)【摘要】慢性肾脏病(CKD)发病率高，患病人数多，已经成为全球性的公共卫生健康问题。由于其起病隐匿，早期诊断困难，且进展快，容易发展至不可逆转的终末期肾脏病(ESD)，导致治疗效果不佳，医疗费用昂贵，给家庭和社会带来了巨大的经济负担。因此，如能早期发现肾功能损伤，早期干预，有助于延缓 CKD 的进展，对于减少 ESD 的发生具有重要意义。然而，肾功能损伤早期阶段，反映肾功能的实验室指标尚未出现异常，对 CKD 早期诊断不敏感，超声作为肾脏疾病的首选影像学检查，其在肾脏功能评估上的研究日益增加。本文概述了常用的超声检查如二维超声、彩色多普勒超声、三维彩色血管能量成像、弹性成像技术、超声造影及超声介入等技术的工作原理及其在慢性肾脏病肾功能评估方面的优势与不足，并阐述了超声弹性成像及超声造影在 CKD 肾功能评估上的应用价值，同时提出了目前尚未解决的问题，为后续更深一步的研究提供方向。【关键词】超声弹性;超声造影;慢性肾脏病;肾功能评估【中图分类号】692;445 1【文献标志码】ADOI:10 13820/j cnki gdyx 20221771慢性肾脏病(chronic kindney disease，CKD)是指各种原因引起的肾功能减退持续 3 个月及以上，表现 为 肾 小 球 滤 过 率(glomerular filtration rate，GF)60 mL/min 和(或)出现肾损伤标志物。近年来，随着人口老龄化，CKD 的患病率逐年升高，据统计，全球 CKD 的患病率约 9 1%，其中，超过 250万 CKD 患者发展至终末期肾病阶段而需要接受肾脏替代治1，CKD 已经成为全球主要的公共卫生问题。因此，如能早期发现肾功能损伤，并及时干预，有望延缓 CKD 的进展，甚至逆转肾功能损害，对于减轻家庭及社会的经济负担具有重大意义。肾脏具有强大的代偿功能，肾损害发生早期，肾的代偿功能可将肌酐、尿素氮维持在正常范围内，因此在早期肾功能损伤阶段，反映肾功能的传统生化指标尚未出现异常，对早期肾功能损伤诊断不敏感，且生化指标影响因素较多。近年来，临床上常用的影像学技术如超声、CT、SPE CT、M 等在评估 CKD 患者肾功能损伤及其分期方面的应用价值日益彰显，已发展成为肾脏功能评估的研究热点，但 CT、M、SPE CT 价格相对昂贵且存在辐射损伤，超声以其价格低廉、无辐射、方便易行、重复性好等优势已成为肾脏疾病的首选影像学检查，其在 CKD 肾功能评估中的应用越来越多，现作简要综述。1二维超声通过二维超声可以观察肾脏的大小、形态、结构、肾实质回声高低及肾皮髓质厚度，并可发现肾结石、肾囊肿等。Beland 等2 研究表明，与肾脏长度相比，肾皮质厚度与肾小球滤过率的关系更密切。此外，Hoi 等3 更进一步证实，肾皮质厚度不仅与肾功能下降相关，肾皮质厚度还可预测肾功能不全，敏感度为 72.5%，特异度为 80.0%。因此，通过超声测量肾脏的皮质厚度可在一定程度上反映肾脏的滤过功能，提示 CKD 的病程进展情况，可作为评价肾功能的补充方法。但是当超声发现肾脏形态学改变时，肾功能损伤往往已发展至中晚期。因此，对于早期肾功能损伤的诊断敏感性较低，不利于早期发现肾功能损伤。652广东医学2023 年 2 月 第 44 卷第 2 期Guangdong Medical JournalFeb 2023，Vol 44，No 2网络首发时间：2023-03-01 10:52:00网络首发地址：https:/ systolic velocity，PSV)、舒张末期流速(end diastolic velocity，EDV)、阻力指数(resistance index，I)及搏动指数(pulsatility index，PI)等血流灌注参数，可反映肾内血流动力学情况，进而评价肾功能。其中，I 应用最广，I 的计算公式为(PSV EDV)/PSV，成人的肾 I 正常值在 0.4 0.7 范围内，随着年龄增长而增加。肾 I 是糖尿病肾病和非糖尿病性慢性肾病(CKD)的重要预后标志物4。研究显示，I0.70 可独立预测 CKD 的恶化进展5，I0.80 不仅与进展为终末期肾病的风险增加相关，而且与较低的存活率有关6。因此，彩色多普勒超声检测技术检测患者肾内动脉血流动力学各个参数的变化，可以反映 CKD 患者肾脏功能改变情况。不足的是，彩色多普勒超声显示的血流信号干扰因素较多，例如容易受到呼吸、方向、探测角度及检查者的操作技术等多个因素的影响，导致结果差异较大，且 I、PSV、PI 等参数仅可反映肾内相对大血管的血流动力学情况，而无法评估肾脏微循环血流灌注。因此，彩色多普勒超声还无法对受检者肾内血流灌注的情况做出较为全面、准确的评估。3三维彩色血管能量成像三维彩色血管能量成像(three dimensionalcolor power angiography，3D CPA)将三维超声与彩色血管能量成像相结合，能够对肾脏形态、大小、回声强度、皮质厚度、血流动力学等情况进行准确测量，以其直观、立体、动态的显示效果反映出肾脏整体的三维血流灌注。通过测量肾脏各级血管的血管指数(vascular index，VI)、血流指数(flow index，FI)及血管/血流比值(vascularization flow index，VFI)，对血管数目和血流情况进行全面定量分析，进而得到详细的肾血流信息，为诊断 CKD 提供较可靠的参数，尤其在部分早期 CKD 的诊断上具有重要意义。VI7 是血管容积与体积的相对指数，能反映肾内血流信号丰富程度及分布状态，VI 越大表示血流越丰富，血流信号的分布也越密集。随着肾功能减退，肾内血流不断减弱，相对应的 VI 值则越小。陆江8 研究发现，CKD 组皮质厚度、VI、二维和三维肾脏体积均低于对照组，而 I 高于对照组，差异均有统计学意义(P 0.05)，且 CKD 分期越晚，其 VI 越低，I 值越高。与健康对照组比较，当发展到 CKD2 期时，患者的 VI 值就已经出现统计学差异，而直至CKD3 期时，患者的皮质厚度、I 值才出现统计学差异，说明 VI 值较 I 值、皮质厚度更能反映早期肾功能损伤，即 VI 在早期发现肾功能损伤上更敏感，对早期肾功能损伤的诊断具有重要意义。4超声弹性成像目前，超声弹性成像的临床研究主要涉及肝脏、甲状腺、乳腺等方面，其对于组织纤维化、良恶性肿瘤的鉴别具有重要的指导意义9，现已广泛应用于慢性肝病的评估及甲状腺和乳腺结节的定性诊断。近年来，采用超声弹性成像技术评估肾脏纤维化成为新的研究热点，其中，在肾脏领域应用较为广泛的是声辐射力脉冲弹性成像(acoustic radiation forceimpulse imaging，AFI)和剪切波弹性成像(shear wave elasticity，SWE)。4 1声辐射力脉冲弹性成像(AFI)AFI 技术是通过探头对感兴趣区(OI)发射低频推力剪切波，使组织发生纵向移位和横向振动，通过检测 OI的低频剪切波传播速度(shear wave velocity，SWV)来评价组织弹性，通常 SWV 值越大，表示组织硬度越大9。多项研究已证实，对于慢性肝病，随着纤维化的加重，SWV 值升高。对于 CKD 患者，随着病程进展，肾纤维化逐渐加重，相应肾硬度增加，理论上 SWV 值表现为升高，但多项研究均得出截然相反的结论，研究发现，随着 CKD 分期的增加，肾纤维化加重，同时肾小球滤过率(glomerular filtration rate，GF)下降，SWV 值表现为逐渐减小10 13。实际上，AFI 量化评估肾脏纤维化比慢性肝病更为复杂，这与肾脏自身的解剖复杂、各向异性14 以及SWV 测值受多个影响因素有关。多个研究表明，肾脏 SWV 测值除受肾纤维化程度的影响外，还受肾脏的血流灌注、血管压力、尿流压力、测量经过的介质、测量的深度等因素的影响10，15 18。其中，肾纤维化及肾血流灌注是影响 SWV 值大小最主要的两个因素，甚至有文献表明，与组织纤维化进程相比，血流减少对肾脏 SWV 值的影响更大10。对于 CKD 患者，随着病程的进展，肾纤维化加重，肾硬度增加，使得 SWV 值升高，而另一方面，肾小球滤过率持续下降，肾脏血液灌注减少，使得肾脏皮质 SWV 值随之下降。由此可见，CKD 进展对 SWV 值同时存在着正(纤维化)、负(血流灌注下降)两个方向的影响，即肾纤维化越严重，硬度越大、SWV 值越高;而肾血752广东医学2023 年 2 月 第 44 卷第 2 期Guangdong Medical JournalFeb 2023，Vol 44，No 2流灌注越低，SWV 越小，并且两者存在相互作用，即纤维化加重会降低血流灌注，同时组织缺血又会加重纤维化19。由此可以猜测，在慢性肾脏病早期阶段，主要表现为肾小球滤过率下降，血流动力学改变显著于肾脏纤维化程度，其 SWV 值表现为下降，而在晚期阶段，肾纤维化程度加重，肾小球滤过率进一步下降，其 SWV 值高低不定。总而言之，SWV 值与CKD 分期的关系错综复杂，声辐射力脉冲弹性成像(AFI)对于 CKD 肾功能评估的临床意义有待更多的研究揭示。4 2剪切波超声弹性成像技术(SWE)剪切波超声弹性成像的基本原理就是超声探头发射声辐射脉冲，在不同深度的组织上连续聚焦引起组织微粒振动并产生横向剪切波，测量剪切波传播速度即可得到反映组织弹性的杨氏模量(Young s modulus，YM)20。YM 是评价组织硬度的指标，利用公式E=3c2可计算得出(E:杨氏模量值，:组织密度，c:剪切波传播速度)21。YM 值越大，表示组织的硬度越大。关于正常肾脏的杨氏模量值，目前国际上尚无统一参考标准值，不同研究得出的结果亦不尽相同，这与操作机器、操作人员、测量方法、取样标准、研究对象等相关。但多个研究均显示，对于健康者，肾脏不同部位其 YM 值不同，且表现为肾皮质 肾髓质，而肾窦 YM 值测量结果差异较大，这与肾脏组织结构的特点有关:肾皮质主要由肾小球和肾小管组成，富含毛细血管，结构致密，其弹性较差，硬度较大;而肾髓质主要由富含液体的集合管组成，弹性相对好;而肾窦内包含肾盏、肾血管、神经、淋巴管和脂肪等组织，组成复杂，硬度不等21。对于慢性肾脏病患者，近年来多个研究均显示，随着 CKD 患者肾功能的减退，YM 值呈逐渐升高的趋势，即肾功能分期越晚，肾硬度越高，相对应的YM 值 越 大，可 见 YM 值 与 CKD 分 期 呈 正 相关22 25。因此，在评估 CKD 肾功能分期上，YM 值较 SWV 值更可靠。值得思考的是，对于慢性肾脏病患者，肾脏不同部位其 YM 值是否有差异?是否遵循肾皮质 肾髓质 肾窦的规律?不同原因所致的慢性肾脏病，其 YM 值是否相同?这一系列问题有待研究进一步解答。SWE 技术对肾硬度的测量同样存在较多的影响因素，如探头频率、组织异质性、OI 深度、体位、探头角度、施压、呼吸运动度、血流动力学以及尿压等都会影响肾硬度值的测量。此外，无论是 AFI还是 SWE，超声弹性成像技术仅能通过肾硬度情况反映肾功能，而依然无法评估肾脏微循环状态。5超声造影相比于彩色多普勒、三维彩色血管成像，超声造影(contrast enhanc