腎臟三維超聲與糖尿病腎病腎組織病理改變的關(guān)聯(lián)

馬 妍 歐長笛 王晶晶 張麗華 焦晨峰 孫 暉 謝紅浪

糖尿病已成為影響全球健康的重大問題,據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟公布的數(shù)據(jù),全世界約有4.25億糖尿病患者(20～79歲)[1],我國糖尿病患病人數(shù)已居全球首位[2]。糖尿病已經(jīng)成為終末期腎病(ESRD)的首要病因[3]。據(jù)流行病學(xué)統(tǒng)計,我國糖尿病相關(guān)慢性腎臟病患者約2 430萬人,其中經(jīng)腎活檢病理確診合并非糖尿病腎臟病變(NDRD)者約占15.7%～ 82.9%[4]。與糖尿病腎病(DN)相比,NDRD 患者經(jīng)激素、免疫抑制劑等藥物治療后,腎臟預(yù)后相對較好[5]。腎臟穿刺活檢作為診斷腎臟疾病的“金標(biāo)準(zhǔn)”,因其為有創(chuàng)性操作,出血等并發(fā)癥無法避免,尤其是DN伴有高血壓和腎功能不全者,一旦出血往往后果嚴(yán)重,可致腎摘除甚至死亡[6]。因此,對于腎活檢高?；蚪勺C的患者, 有必要尋求無創(chuàng)性輔助診斷方法區(qū)分DN與NDRD。本研究擬采用三維多普勒超聲結(jié)合患者的臨床檢查指標(biāo),為DN診斷構(gòu)建輔助模型。

對象和方法

研究對象2020年8月至2021年8月在國家腎臟疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心行腎活檢的成人2型糖尿病患者。入選本研究的患者均簽署了知情同意書。納入標(biāo)準(zhǔn):(1)年齡在18～75歲,符合1999年世界衛(wèi)生組織(WHO)2型糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn);(2)因腎損害行腎活檢明確腎臟病理診斷。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)合并系統(tǒng)性紅斑狼瘡、過敏性紫癜、漿細(xì)胞病、慢性病毒性肝炎等繼發(fā)性腎臟疾病因素;(2)合并惡性腫瘤、結(jié)核病、嚴(yán)重免疫缺陷等慢性消耗性疾病;(3)合并嚴(yán)重急、慢性心功能不全和肝功能損傷等。

觀察指標(biāo)(1)臨床資料:包括性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、高血壓史、糖尿病病程、腎病病程、糖尿病視網(wǎng)膜病變、外周神經(jīng)病變;實驗室資料:24h尿蛋白定量、尿紅細(xì)胞計數(shù)、糖化血紅蛋白(HbA1c)、估算腎小球濾過率(eGFR)、血清肌酐(SCr)、血尿素氮、血尿酸、血鈣、血磷、總膽固醇(TC)、三酰甘油、血清白蛋白、血紅細(xì)胞計數(shù)、血紅蛋白;高血壓的診斷和測量依據(jù)《2010 年中國高血壓病管理指南》,定義為在沒有使用降壓藥物的情況下收縮壓 >140 mmHg 和(或)舒張壓 > 90 mmHg[7]。

(2)病理資料:對采集腎組織標(biāo)本在光學(xué)顯微鏡下觀察病變程度并分級,根據(jù)《2010年腎臟病理學(xué)會研究委員會的分期標(biāo)準(zhǔn)》診斷腎小球病變分型[8]。腎小球硬化程度分級:將硬化的腎小球/總腎小球比例< 50%的判定為1級;將硬化的腎小球/總腎小球比例≥50%的判定為2級;腎小管萎縮與間質(zhì)纖維化(IFTA)分級:1級(病變范圍<25%);2級(病變范圍25%～50%);3級(病變范圍>50%)。動脈硬化:0級(無動脈硬化);1級(有動脈硬化)。

(3)三維超聲檢查:在患者行腎臟組織活檢前1d,利用飛利浦EPIQ7 型彩色多普勒超聲診斷儀,由5年及以上超聲工作經(jīng)驗的醫(yī)生完成,所有圖像后處理均有儀器專業(yè)技術(shù)人員培訓(xùn)指導(dǎo)后完成。腎臟三維體積測量選取X6-1探頭,頻率1～6 MHz,儀器配有QLab圖像處理軟件。檢查中囑患者屏氣時采集腎臟的容積數(shù)據(jù),選擇7層橫切面估算腎臟體積,分別得到雙腎三維體積。瞬時彈性成像選擇雙腎下極皮質(zhì)區(qū)域,分別連續(xù)測量10次,最終值取其均值,用剪切波速度(SWV)來表示。腎動脈血流灌注測量選取葉間動脈,囑患者屏氣獲取三個心動周期的血流頻譜,選取其中一個穩(wěn)定的心動周期,得到血管指數(shù)(VI)、血流指數(shù)(FI)、血管化血流指數(shù)(VFI)等血流參數(shù)。

統(tǒng)計學(xué)分析采用 《SPSS 26》軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析,連續(xù)變量用均值和標(biāo)準(zhǔn)差表示,分類變量用頻率和百分比表示。使用Pearson或用 Spearman相關(guān)性分析變量之間的相關(guān)性。利用Logistic回歸初步建立預(yù)測模型。使用t檢驗比較兩個獨(dú)立樣本之間的差異,分類變量采用卡方檢驗進(jìn)行組間比較,單因素方差分析比較多組間計量資料的差異性,以P< 0. 05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

結(jié) 果

兩組患者臨床和腎臟超聲結(jié)果的比較本研究共納入110例2型糖尿病合并慢性腎臟病患者,平均年齡52.00±9.63(25～74)歲,男性82例(74.54%)。根據(jù)腎活檢病理結(jié)果分為DN組(62例)及NDRD組(48例)。NDRD組主要包括膜性腎病(15例,31.25%)、IgA腎病(24例,50.0%)、高血壓腎損害(7例,14.58%)、局灶節(jié)段性腎小球硬化(2例,4.16%)。兩組患者年齡、糖尿病病程、TC、視網(wǎng)膜病變以及外周神經(jīng)病變有統(tǒng)計學(xué)意義(表1)。

表1 兩組患者的臨床資料

腎臟體積三維超聲結(jié)果顯示,DN組雙腎體積均大于NDRD組,右腎有統(tǒng)計學(xué)意義,而左腎無統(tǒng)計學(xué)意義。超聲剪切波彈性成像結(jié)果示，DN組雙腎皮質(zhì)彈性SWV值大于NDRD組(P<0.05)。血流灌注結(jié)果提示，DN組雙腎VI值和VFI值均小于NDRD組(P<0.05),而雙腎FI值無顯著差異(表2)。

表2 兩組患者腎臟三維超聲檢查結(jié)果的比較

相關(guān)性分析示,兩組患者雙腎皮質(zhì)SWV、雙腎血流(VI/FI/VFI)與患者年齡、糖尿病病程、腎病病程、24h尿蛋白定量、SCr、尿酸、血清白蛋白、TC、三酰甘油、血紅蛋白、尿紅細(xì)胞計數(shù)等臨床資料之間無相關(guān)性。

DN患者超聲SWV與腎臟病理的關(guān)聯(lián)為進(jìn)一步分析超聲彈性與DN組腎臟病理的聯(lián)系,本研究所有患者均行左腎超聲引導(dǎo)下腎組織活檢獲取病理標(biāo)本,故分析左側(cè)腎臟超聲參數(shù)比較病理指標(biāo)的相關(guān)性。DN組共62例,腎小球病理分期分別為2期(19例,30.6%)、3期(25例,40.3%)和4期(18例,29.0%),組間左腎SWV差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=6.325,P<0.05),3期和4期左腎SWV顯著高于2期(P均<0.05)。腎小球硬化程度較重的患者SWV值更高,兩組相比差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(表3)。

表3 DN患者腎臟病理指標(biāo)與左腎SWV的關(guān)聯(lián)

超聲SWV與腎間質(zhì)纖維化的關(guān)聯(lián)為比較腎臟超聲彈性與間質(zhì)纖維化的關(guān)系,根據(jù)IFTA程度對所有患者進(jìn)行分組,IFTA 2級和IFTA3級患者左腎皮質(zhì)SWV值高于IFTA 1級(P均<0.05)。DN組不同IFTA分級組間左腎SWV差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=5.605,P<0.05),IFTA 2級和3級組左腎SWV值顯著高于IFTA 1級(P均<0.05)(圖1)。進(jìn)一步比較DN組與NDRD組相近間質(zhì)纖維化程度下的左腎皮質(zhì)SWV差異,IFTA 1級DN組SWV高于NDRD組(P<0.05),IFTA 2級和IFTA 3級兩組間無明顯差異。

圖1 腎臟超聲SWV與腎間質(zhì)纖維化的關(guān)聯(lián)DN:糖尿病腎病;NDRD:非糖尿病腎臟病變;IFTA:腎小管萎縮與間質(zhì)纖維化;SWV:剪切波速度;*兩組相比,P<0.05

方程1:Logit(DN)=0.065×AGE-0.109×HIS+1.903×DR+0.494×TC-6.214

所得方程1的Logistic模型具有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=6.525,P<0.05)。該模型能夠正確分類74.5%的研究對象;所得方程2的Logistic模型具有統(tǒng)計學(xué)意義(χ2=4.390,P<0.05)。該模型能夠正確分類77.3%的研究對象。按照方程繪制ROC曲線,方程1(圖2)的曲線下面積(AUC)0.819,95%CI 0.737～0.900,方程2(圖3)的AUC為0.831,95%CI 0.752～0.910。由此,添加腎臟超聲參數(shù)的方程2診斷效能要優(yōu)于方程1。

圖2 方程模型受試者工作特征曲線

討 論

本研究利用三維超聲獲得2型糖尿病合并慢性腎臟病患者的腎臟體積、彈性和腎動脈血流,根據(jù)腎組織病理將其分為DN組與NDRD組,兩組患者年齡、糖尿病病程、總膽固醇、視網(wǎng)膜病變以及外周神經(jīng)比例等臨床資料差異有統(tǒng)計學(xué)意義,且兩組間右腎體積、雙腎彈性及血流灌注差異有統(tǒng)計學(xué)意義。在DN組,腎組織纖維化程度較重的SWV值較高，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。為構(gòu)建輔助診斷DN的臨床預(yù)測模型中加入了超聲參數(shù),將預(yù)測方程的AUC有0.819升至0.831,提高了該方程的準(zhǔn)確性。因此引入腎臟超聲參數(shù)有助于輔助診斷DN。

除了DN,糖尿病患者可出現(xiàn)其他原發(fā)或繼發(fā)性腎臟病,不同腎病的治療方案及預(yù)后各不相同[5]。臨床上常用腎臟組織活檢作為鑒別手段,其作為有創(chuàng)檢查,出血等并發(fā)癥無法避免,尤其是DN伴高血壓和腎功能不全者,一旦出血往往較嚴(yán)重,可致患者腎摘除甚至死亡[9]。因此,對有腎活檢禁忌癥的患者, 尋求一種無創(chuàng)的輔助診斷方法是有必要的。醫(yī)學(xué)影像學(xué)作為一種無創(chuàng)的工具,可用于評估腎臟的形態(tài),灌注,功能,甚至間質(zhì)改變等[10]。因超聲具有低成本、易獲得的特點,成為臨床工作中腎臟檢查的常用手段。

DN早期因高灌注而代償性增加了腎臟體積,可先于腎功能改變甚至先于蛋白尿的出現(xiàn),即使在DN晚期也不會顯著減小[11]。因此超聲檢測腎臟體積可用于DN的早期篩查。三維超聲較傳統(tǒng)超聲及灰階超聲有較好準(zhǔn)確性及可重復(fù)性,能夠更清晰的顯示器官的形態(tài)、表面特征以及空間關(guān)系,可用于腎臟體積的測量[12]。本研究中,DN組雙腎體積均大于NDRD組,右腎差異有統(tǒng)計學(xué)意義,這與李楠等[13]研究一致。這種差異可能系正常左腎體積略大于右腎,且解剖位置高于右腎,致其體積增大較右腎不明顯。

剪切波彈性成像通過產(chǎn)生剪切波,致被測組織發(fā)生可逆可測的機(jī)械形變,通過超聲儀器記錄、計算出組織偏移程度,得出SWV。被測組織的硬度越大,SWV越大,纖維化程度越嚴(yán)重。該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床,常用于檢測肝臟、甲狀腺、乳腺及淋巴結(jié)等[14]。Aendt等[15]的研究發(fā)現(xiàn)在移植腎中超聲彈性與腎間質(zhì)纖維化之間顯著相關(guān)。這與本研究DN組超聲彈性與腎纖維化程度相關(guān)結(jié)果相一致。本研究DN組雙腎皮質(zhì)彈性SWV大于NDRD組,且在相近纖維化程度時,早期纖維化的DN組與NDRD組左腎皮質(zhì)超聲彈性有差異?？赡苡捎贒N的主要病理變化是腎小球基膜增厚、系膜細(xì)胞增生、腎小球結(jié)節(jié)性硬化及間質(zhì)纖維化,進(jìn)而引起硬度增加。超聲血流灌注參數(shù)VI 代表該區(qū)域的血管豐富度,FI反映目標(biāo)區(qū)域血管內(nèi)血流速度;VFI=VI×FI,反映了血管密度和血流強(qiáng)度。本研究中,DN組雙腎VI、VFI低于NDRD組(P<0.05),可能由于DN組腎素血管緊張素的過度活化,高血糖水平致活性氧自由基清除能力下降[16],腎小球內(nèi)皮細(xì)胞損傷、管腔狹窄甚至梗阻,血管數(shù)量減少,血流強(qiáng)度下降。

本研究基于本中心對2型糖尿病患者的腎組織活檢,引入超聲手段評估腎臟的體積、彈性與血流,為DN的診斷提供了輔助手段。本研究也存在一定的局限性。在超聲檢查過程中,左腎和右腎的解剖學(xué)位置不同,在操作過程中容易受胃部與結(jié)腸脾曲胃腸道積氣的影響,從而產(chǎn)生測量誤差。本研究樣本量相對較小,只能作為初步研究使用,但腎臟超聲參數(shù)的引入可以提高預(yù)測方程的診斷能力,擴(kuò)大樣本量后可能獲得更好的研究結(jié)果。

小結(jié)：利用三維超聲獲得腎臟的體積、彈性等參數(shù)有助于臨床醫(yī)生評估2型糖尿病合并慢性腎臟病患者腎活檢的風(fēng)險收益比,為有腎活檢禁忌證及高危風(fēng)險的糖尿病患者提供輔助診斷手段。