陸 敏（綜述） 杜聯(lián)芳（審校）

慢性腎病是臨床常見的疾病，癥狀比較隱匿，若病因持續(xù)存在，最終將發(fā)展為不可逆的腎功能衰竭。流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國成年人慢性腎病的患病率為10.8%，據(jù)此估計我國現(xiàn)有成年慢性腎病患者1.2億例；但成人慢性腎病的知曉率僅為12.5%，慢性腎病將是今后影響我國國民健康的主要疾病[1]。早期準確診斷，有效治療，對于逆轉(zhuǎn)腎病進展、降低腎功能衰竭的發(fā)生率有積極意義。

目前，腎組織活檢是確定腎臟病理改變的唯一方法，但該方法具有有創(chuàng)性，存在潛在危險，其主要并發(fā)癥有出血、感染和包膜下血腫[2]，不宜重復(fù)操作和動態(tài)監(jiān)測病變發(fā)展過程。傳統(tǒng)的超聲雖然無創(chuàng)，可以實時動態(tài)地顯示腎臟的形態(tài)學(xué)和血流動力學(xué)改變，但無法判斷腎臟本身的質(zhì)地改變。彈性成像技術(shù)可獲得常規(guī)成像模態(tài)無法獲得的組織彈性信息，擴大常規(guī)超聲的診斷范圍，彌補其不足[3,4]，并間接評估不同組織的彈性差異，為慢性腎病的早期診斷提供新的思路。

1 彈性成像技術(shù)

Ophir等[5]最早提出“彈性成像”的概念，經(jīng)過近20年的研究，彈性成像技術(shù)經(jīng)歷了從定性到定量的發(fā)展過程。目前有關(guān)超聲彈性成像的技術(shù)分類較多，Taylor等[6]將其分為壓迫性彈性成像、瞬時彈性成像和振動性彈性成像。

1.1 壓迫性彈性成像 對組織施加一個微小應(yīng)變，檢測超聲波對組織壓縮前、后的射頻或包絡(luò)信號得到原始超聲射頻信號，利用互相關(guān)等算法計算組織內(nèi)部的位移/應(yīng)變分布，進而得到以灰度圖或偽彩圖形式表示的彈性圖像或應(yīng)變圖像[7]。日本Hitchi公司利用這一原理研發(fā)超聲彈性成像設(shè)備。通過手動施壓，獲取感興趣區(qū)（ROI）內(nèi)部組織與周圍組織之間的彈性差異，進而得到壓力差異圖像，按差異程度進行分級，可為臨床診斷提供量化參考。但由于手動施壓易受人為因素影響，同時，無法給出局部硬度的具體數(shù)值，存在一定的主觀性。

1.2 瞬時彈性成像 采用20～1000 Hz的機械低頻振蕩器在被測組織內(nèi)產(chǎn)生剪切波以造成一個可逆、可測的小機械形變，用超聲換能器記錄不同時刻生物組織的超聲回波信號，通過互相關(guān)算法計算出由剪切波傳播造成的組織偏移，再從應(yīng)變圖（對偏移進行微分求解）上得到剪切波速度（SWV），進而計算生物組織的彈性模量[7]。法國Echosens公司研發(fā)的瞬時彈性成像系統(tǒng)FibroScan通過低頻間歇振動，使組織發(fā)生位移，獲取ROI中不同彈性系數(shù)的組織的相對硬度。組織越硬，組織內(nèi)的SWV越大。目前，臨床較多應(yīng)用于對肝纖維化程度的評估。

1.3 振動性彈性成像 聚焦超聲波束產(chǎn)生的輻射力使生物粘彈性組織局部區(qū)域產(chǎn)生微小變形，然后利用超聲成像技術(shù)對微小形變進行監(jiān)測，并利用互相關(guān)等彈性重構(gòu)算法得到組織的彈性分布[7]。國際上具有代表性的有Fatemi等[8]提出的聲振動彈性成像、Sarvazyan等[9]提出的剪切波彈性成像（SWEI）、Nightingale等[10]提出的聲輻射力脈沖彈性成像（ARFI）及Criton等[11]提出的超聲剪切成像（SSI）。目前，應(yīng)用于腎臟的研究主要集中在ARFI和SWEI。ARFI通過探頭向組織發(fā)射低頻聲脈沖，組織受到機械應(yīng)力后產(chǎn)生縱向壓縮和橫向運動，對組織的這些位移變化進行收集和量化可間接反映組織的彈性程度[12]。德國Siemens公司采用ARFI技術(shù)研制出的AcusonS 2000開發(fā)了聲觸診組織量化（VTQ）技術(shù)，用量化SWV來反映組織的硬度，SWV越大，組織越硬。法國SuperSonic Imagine公司研發(fā)的AixPlorer超聲成像系統(tǒng)具有超高速成像技術(shù)，能夠?qū)崟r捕獲剪切波，實現(xiàn)實時SWEI，得到組織的楊氏模量，即組織彈性的絕對值。彈性模量越大，組織越硬。這兩種技術(shù)主要測量組織內(nèi)SWV（以m/s單位）或組織的彈性模量（以kPa為單位），可以為組織硬度的評估提供相對客觀的指標(biāo)。

2 彈性成像技術(shù)在慢性腎病中的應(yīng)用

2.1 彈性成像技術(shù)在腎臟中應(yīng)用的可行性 付慧君等[13]選取65例年輕健康志愿者進行臨床可行性研究，采用多種統(tǒng)計學(xué)方法比較不同操作者間，以及同一部位或不同部位的VTQ測量值的可重復(fù)性，結(jié)果顯示VTQ測量腎實質(zhì)SWV在不同操作者間及操作者內(nèi)具有良好的可重復(fù)性。然而，Syversveen等[14]研究認為不同操作者間應(yīng)用VTQ測量腎皮質(zhì)SWV的差異較大。操作者1和操作者2的變異系數(shù)（CV）分別是22%和24%，操作者間組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（ICC）的95%CI為—0.03～0.60。Grenier等[15]研究指出，應(yīng)用 SSI測量腎皮質(zhì)SWV，操作者1和操作者2的CV分別是20%和22%，操作者間ICC的95%CI為－0.34～0.76。原因可能是Syversveen等[14]測量的是移植腎實質(zhì)中部或下極SWV，而非對腎臟同一部位進行比較。在對數(shù)據(jù)進行比較時，同一部位多次測量，更具科學(xué)性[16]。彈性成像技術(shù)可重復(fù)性高，不依賴具體操作人員，是一種無創(chuàng)、客觀的定量判斷腎臟組織硬度的檢查方法。

2.2 彈性成像技術(shù)在慢性腎病中的應(yīng)用 生物組織的彈性或者硬度很大程度上依賴組織的分子構(gòu)成以及這些分子構(gòu)成塊在微觀、宏觀上的組織形式[16]。早期，Weitzel等[17]提出慢性移植腎腎病的腎皮質(zhì)硬度是正常腎皮質(zhì)硬度的3倍。Pareek等[18]試圖用斑點追蹤技術(shù)評價腎臟射頻治療后的彈性改變，但由于技術(shù)限制，未能測量出反映腎皮質(zhì)硬度的客觀參數(shù)值。

隨著彈性技術(shù)不斷成熟，新型彈性成像技術(shù)測量組織硬度的彈性參數(shù)更加客觀。田飛等[19]研究VTQ測量正常腎組織硬度，發(fā)現(xiàn)腎皮質(zhì)硬度＞腎髓質(zhì)硬度＞腎竇部硬度。徐建紅等[20]測量137例男性體檢者的左腎下段的皮質(zhì)部與髓質(zhì)部楊氏模量值，發(fā)現(xiàn)腎臟下段皮質(zhì)部楊氏模量值大于髓質(zhì)部。彈性成像技術(shù)所測腎組織硬度差異主要是因為腎臟實質(zhì)、髓質(zhì)和腎竇的組織結(jié)構(gòu)不同，腎實質(zhì)由邊緣的腎皮質(zhì)和中心內(nèi)部腎髓質(zhì)構(gòu)成，腎皮質(zhì)富有血管、肉眼可見的腎小球，髓質(zhì)主要由腎小管組成，腎竇由動脈、靜脈、腎盞、腎盂和脂肪組織構(gòu)成[21]。彈性成像技術(shù)能很好地鑒別不同組織間的彈性差異。

在生物組織中，正常組織由于解剖結(jié)構(gòu)及組織構(gòu)成不同，存在彈性差異。正常組織與病理組織之間也存在彈性差異。周雁雪[22]報道，慢性腎病不同時期，VTQ測量值也會出現(xiàn)變化。原因是腎小球硬化、腎間質(zhì)纖維化，導(dǎo)致其腎順應(yīng)性降低，組織彈性降低。徐建紅等[23]通過SWEI測量60例健康體檢者與57例慢性腎病患者腎實質(zhì)楊氏模量值，發(fā)現(xiàn)慢性腎病患者腎實質(zhì)楊氏模量值大于健康體檢者，與相關(guān)報道結(jié)果一致[24,25]。慢性腎病患者腎皮質(zhì)硬度較健康體檢者大，間接說明腎組織纖維化可導(dǎo)致其彈性改變。彈性成像技術(shù)不但可以測量正常腎組織的硬度參數(shù)，而且可以定量評價不同病理狀態(tài)下的組織硬度，為腎臟疾病提供診斷信息。

李萍等[26]對65例腎臟組織活檢病理證實為IgA腎病的患者和35例健康志愿者行VTQ檢查，發(fā)現(xiàn)隨著Lee氏分級程度加重，VTQ所測組織SWV不斷增加。Derieppe等[27]在腎小球硬化癥大鼠模型中，設(shè)立對照組、橫向研究組和縱向研究組，應(yīng)用SWEI檢測腎皮質(zhì)硬度的變化，并預(yù)測纖維化的病理組織學(xué)進展，發(fā)現(xiàn)腎皮質(zhì)硬度和腎功能不全密切相關(guān)。再次證明彈性成像可以無創(chuàng)地反映腎臟組織彈性硬度，間接評估腎臟內(nèi)部的病理改變。

2.3 彈性成像技術(shù)在評價腎纖維化程度中的應(yīng)用 腎纖維化是所有慢性腎病進展到腎功能衰竭的共同通道，包括腎小球硬化和腎間質(zhì)纖維化。Arndt等[28]提出通過TE測量腎皮質(zhì)硬度可以間接反映腎纖維化程度。腎纖維化程度越高，TE的診斷價值就越高。Syversveen等[14]發(fā)現(xiàn)VTQ所測值與移植腎纖維化程度存在一定的相關(guān)性，但VTQ不能評估移植腎早期腎纖維化。Grenier等[15]利用SSI測量移植腎皮質(zhì)硬度，并將測量結(jié)果與患者的臨床信息、血生化改變、半定量Banff病理分級進行統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示SSI所測值與腎纖維化無明顯相關(guān)性，并提出彈性成像技術(shù)不能用來評估腎纖維化程度，主要原因是腎臟的結(jié)構(gòu)較肝臟復(fù)雜，內(nèi)部結(jié)構(gòu)分布不均。對于測量出現(xiàn)的差異，可能的原因是研究的樣本量少，數(shù)據(jù)偏差較大。對于嚴重的肝纖維化，ARFI的VTQ診斷結(jié)果與TE一致，但對于早期纖維化階段，VTQ診斷效果比TE好，VTQ測值的CV較小，測值更穩(wěn)定[28]。但目前尚無評估腎纖維化程度以及多種技術(shù)的對比研究，這可能是未來的研究方向。

2.4 彈性成像技術(shù)在慢性腎病中應(yīng)用的局限性 腎臟穿刺活檢仍是檢查腎臟組織內(nèi)部病理變化的主要手段，但是，腎臟穿刺活檢作為有創(chuàng)性檢查方法，具有一定風(fēng)險，臨床上難以反復(fù)進行。彈性成像技術(shù)是一種準確、可靠、無創(chuàng)評估腎臟病變程度的方法。但其作為一種新的檢測方式，亦存在一定的局限性。首先，剪切波的物理性質(zhì)決定彈性成像技術(shù)在檢測過程中會受到限制，如患者的呼吸運動、檢測的深度等，可能會影響檢測結(jié)果；其次，慢性腎功能不全晚期患者的腎臟大小發(fā)生改變，取樣框的大小卻不能因此進行調(diào)節(jié)，所得數(shù)據(jù)可能存在一定的誤差。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，彈性成像技術(shù)可以無創(chuàng)地反映腎臟組織彈性硬度，對診斷慢性腎病具有一定的臨床價值。目前，彈性成像技術(shù)在腎臟方面研究還處于起步階段，尤其是在慢性腎病不同病理狀態(tài)下，彈性成像技術(shù)所測值與其鏡下病理微觀改變是否具有相關(guān)性，還需進一步研究，為廣泛應(yīng)用于臨床提供理論基礎(chǔ)。

[1] Zhang L, Wang F, Wang L, et al.Prevalence of chronic kidney disease in China:a cross-sectional survey.Lancet, 2012, 379(9818):815-822.

[2] 張磊 , 蔡廣研 , 孫雪峰 , 等.臨床表現(xiàn)為腎功能異?；颊吣I活檢的病理分析及風(fēng)險評估.中國中西醫(yī)結(jié)合腎病雜志, 2011,12(5): 407-410.

[3] 羅建文, 白凈.超聲彈性成像的原理及理論分析.國外醫(yī)學(xué):生物醫(yī)學(xué)工程分冊 , 2003, 26(3): 97-102.

[4] 王濤, 王學(xué)梅.超聲彈性成像技術(shù)及其臨床應(yīng)用研究進展.醫(yī)學(xué)綜述 , 2011, 17(20): 3146-3149.

[5] Ophir J, Céspedes I, Ponnekanti H, et al.Elastography: a quantitative method for imaging the elasticity of biological tissues.Ultrason Imaging, 1991, 13(2): 111-134.

[6] Taylor LS, Porter BC, Rubens DJ, et al.Three-dimensional sonoelastography: principles and practices.Phys Med Biol, 2000,45(6): 1477-1494.

[7] 沈洋.超聲輻射力彈性成像技術(shù)及其應(yīng)用.先進技術(shù)研究通報,2011, 5(2): 38-45.

[8] Fatemi M, Wold LE, Alizad A, et al.Vibro-acoustic tissue mammography.IEEE Trans Med Imaging, 2002, 21(1): 1-8.

[9] Sarvazyan AP.A new approach to remote ultrasonic evaluation of viscoelastic properties of tissues for diagnostics and healing monitoring.Abstract of ARPA/ONR Medical Ultrasonic Imaging Technology Workshop, 1995, 1: 24-26.

[10] Nightingale KR, Palmeri ML, Nightingale RW, et al.On the feasibility of remote palpation using acoustic radiation force.J Acoust Soc Am, 2001, 110(1): 625-634.

[11] Criton A, Bacrie CC, Souquet J, et al.ShearwaveTMelastography a new real time imaging mode for assessing quantitatively soft tissue viscoelasticity.IEEE Ultrasonics Symposium, 2008, 2: 321-324.

[12] 張麗英, 李開艷.聲脈沖輻射力成像技術(shù)在肝臟疾病中的應(yīng)用進展.中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志 , 2012, 20(12): 958-960.

[13] 付慧君 , 郭樂杭 , 徐輝雄 , 等.聲觸診組織定量技術(shù)測量腎臟彈性的初步研究.中華醫(yī)學(xué)超聲雜志 (電子版 ), 2012, 9(5): 399-404.

[14] Syversveen T, Brabrand K, Midtvedt K, et al.Assessment of renal allograft fibrosis by acoustic radiation force impulse quantificationa pilot study.Transpl Int, 2011, 24(1): 100-105.

[15] Grenier N, Poulain S, Lepreux S, et al.Quantitative elastography of renal transplants using supersonic shear imaging: a pilot study.Eur Radiol, 2012, 22(10): 2138-2146.

[16] Krouskop TA, Wheeler TM, Kallel F, et al.Elastie module of breast and prostate tissues under compression.Ultrason Imaging,1998, 20(4): 260-274.

[17] Weitzel WF, Kim K, Rubin JM, et al.Feasibility of applying ultrasound strain imaging to detect renal transplant chronic allograft nephropathy.Kidney Int, 2004, 65(2): 733-736.

[18] Pareek G, Wilkinson ER, Bharat S, et al.Elastographic measurements of in-vivo radiofrequency ablation lesions of the kidney.J Endourol, 2006, 20(11): 959-964.

[19] 田飛 , 孟冬梅 , 王正濱 , 等.聲輻射力脈沖成像技術(shù)對正常腎臟的定量研究.中華醫(yī)學(xué)超聲雜志 (電子版 ), 2012, 9(10): 910-914.

[20] 徐建紅 , 劉智惠 , 孫雷 , 等.剪切波定量超聲彈性成像技術(shù)在腎臟中應(yīng)用的初步研究.中華醫(yī)學(xué)超聲雜志(電子版), 2011,8(5): 1048-1052.

[21] 王海燕.腎臟病學(xué).第 3 版.北京 : 人民衛(wèi)生出版社 , 2009:799-820.

[22] 周雪雁.聲觸診組織定量分析技術(shù)在慢性腎病分期中的臨床應(yīng)用研究.大連醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2011.

[23] 徐建紅 , 劉智惠 , 靳霞 , 等.剪切波定量超聲彈性成像技術(shù)在慢性腎病中應(yīng)用的初步研究.中華醫(yī)學(xué)超聲雜志(電子版), 2012,9(5): 405-407.

[24] 姚春曉 , 傅寧華 , 楊斌 , 等.聲觸診組織定量分析在慢性腎病中應(yīng)用的初步探討.中國超聲醫(yī)學(xué)雜志 , 2009, 25(12): 1169-1172.

[25] 傅寧華 , 楊斌 , 姚春曉 , 等.聲觸診組織定量分析評估慢性腎病患者腎臟彈性.中華醫(yī)學(xué)超聲雜志 (電子版 ), 2010, 7(12): 65-67.

[26] 李萍 , 顧莉紅 , 李鳳華 , 等.聲脈沖輻射力成像技術(shù)在 IgA 腎病中的初步應(yīng)用.中國超聲醫(yī)學(xué)雜志 , 2011, 27(10): 935-937.

[27] Derieppe M, Delmas Y, Gennisson JL, et al.Detection of intrarenal microstructural changes with supersonic shear wave elastography in rats.Eur Radiol, 2012, 22(1): 243-250.

[28] Arndt R, Schmidt S, Loddenkemper C, et al.Noninvasive evaluation of renal allograft fibrosis by transient elastography-a pilot study.Transpl Int, 2010, 23(9): 871-877.