声触诊组织定量分析技术在肾移植患者肾纤维化评估中的潜在价值

陈锐,罗燕华,祝志敏,张文静,陈菲,邱少东,黄式文,李又福,曾碧丹

广州医科大学附属第二医院 超声科,广东 广州 510260

[摘 要] 目的 探讨声触诊组织定量分析(Virtual Touch Tissues Quantification,VTQ)技术在移植肾不同程度纤维化患者的差异及其临床意义。方法 选取我院于2015年1月至2018年1月期间收治的140例疑似移植肾纤维化患者为研究对象,所有患者均行VTQ检测,以病理学诊断为金标准,绘制受试者工作特征(Receiver Operating Characteristic,ROC)曲线,比较移植肾纤维化不同程度患者的VTQ值及其诊断价值。结果 无纤维化组VTQ值、eGFR、SWV与轻度纤维化组相比均无显著性差异(P>0.05),重度纤维化组VTQ值、eGFR、SWV显著高于轻度、中度和无纤维化组(P<0.05),中度纤维化组VTQ值、eGFR、SWV显著高于轻度纤维化组(P<0.05),四组患者的测量深度均无显著性差异(P>0.05)。VTQ值、SWV值与移植肾纤维化程度之间呈高度正相关(Spearman r=0.796、0.774,P<0.001),eGFR与移植肾纤维化程度之间呈高度负相关(Spearman r=-0.889,P<0.001)。移植肾轻度纤维化及以上分期ROC曲线下面积为0.865(95%CI,0.768~0.964);将2.69 m/s作为VTQ值的截断值,敏感度为92.9%,特异度为82.1%;对中度纤维化及以上分期ROC曲线下面积为0.938(95%CI,0.887~0.987),以3.12 m/s为截断值,敏感度为86.1%,特异度为94.4%;重度纤维化ROC曲线下面积为0.957(95%CI,0.895~0.994)。结论 声触诊组织定量分析技术检测移植肾纤维化程度具有较高的灵敏度和特异性,对于移植肾纤维化的筛查和诊断具有重要临床应用价值。

[关键词] 移植肾;纤维化程度;组织定量分析技术;临床价值

引言

移植肾慢性纤维化是肾移植患者发生慢性移植肾损伤的重要原因,主要病理特征是移植肾间质纤维化及肾小管萎缩[1]。随着新型免疫抑制剂在临床的广泛应用,肾移植短期存活率得到显著提高,术后短期内急性排异反应发生率已低于10%,但远期存活率仍居高不下,很多移植肾患者在术后几年仍需要进行透析或再次肾移植[2]。慢性移植肾损伤病情进展缓慢,早期病情隐匿,往往在患者出现血肌酐水平异常之前,移植肾已出现慢性病变和纤维化,影响移植肾慢性纤维化的早期诊断和治疗。目前移植肾活检是临床诊断移植肾是否发生纤维化或功能损伤的金标准,但由于移植肾活检属于有创检查,不宜重复操作和进行病情动态监测,故尚未在我国器官移植中心得到广泛应用[3]。因此,寻找一种简单、无创、准确度高的检查方法对于移植肾纤维化的术前病情评估和治疗以及预后改善具有重要意义。声触诊组织定量分析(Virtual Touch Tissues Quantification,VTQ)是一种通过检测感兴趣区(Region of Interest,ROI)内剪切波波速,利用声脉冲辐射力成像并进行组织弹性模量估计的新型分析技术,其相比传统弹性成像技术,不易受深部脏器和边界条件的影响,可以有效检测深部组织弹性和精确定位感兴趣区,是实时、简便评估移植肾纤维化程度的有效检测手段[4]。本研究将采用VTQ 技术探讨其在移植肾不同程度纤维化患者的差异及临床应用价值。

1 材料与方法

1.1 基本资料

选取我院于2015 年1 月至2018 年1 月期间收治的140 例疑似移植肾纤维化患者为研究对象。男性患者75 例,女性患者65 例,年龄32~58 岁。所有患者在超声引导下行移植肾穿刺活检,并于穿刺前3 d 左右进行VTQ 检查,参考移植病理学会议制定的BANFF05 诊断标准[5],将本研究病理结果分为移植肾无纤维化组(G0,32 例)、轻度纤维化组(G1,28 例)、中度纤维化组(G2,36 例)、重度纤维化组(G3,44 例),所有研究对象均签署知情同意书,本研究获得我院伦理委员会批准。

纳入标准:① 所有患者均进行异体肾移植术且术后未见明显急性排异反应;② 所有患者移植肾肾脏集合系统分离<10 mL;③ 所有患者均无慢性肝炎或其他肝病;④ 自愿并签署知情同意书。

排除标准:① 合并有其他恶性肿瘤者;② 心肝功能不全者;③ 患有严重精神疾病者;④ 移植肾肾周血肿、尿路梗阻或发生局部感染者;⑤ 移植肾动脉狭窄或动静脉血栓者;⑥ 近期有移植肾穿刺术史者。

1.2 检查方法

1.2.1 移植肾穿刺

患者取仰卧位,在超声引导下使用一次性18G 自动活检枪进行移植肾穿刺活检术。超声定位肾上极或下极作为穿刺点,将穿刺点进行常规消毒后,注射2%利多卡因麻醉,在超声引导下从穿刺点穿刺进针,深度控制2 cm 左右,穿刺两次取出两条肾组织,每条长度≥l cm。在穿刺术完成后行B 超检查,确认移植肾声像未发生异常改变后消毒并包扎穿刺点。使用福尔马林将移植肾组织活检标本固定,石蜡包埋,采用常规光镜和HE 染色法进行检查。在本研究中,所有患者在行移植肾穿刺术后均未出现血尿、肾周血肿等并发症。

1.2.2 VTQ检查

患者取仰卧位,采用彩色多普勒超声诊断仪(西门子Aeuson S2000)4C1 探头进行检测,频率设置为3.0~4.5 MHz。将探头置于患者右髂窝,嘱咐患者屏住呼吸,选择移植肾皮质上、中、下部作为感兴趣区(Region of Interest,ROI),并将10×5 mm 大小的ROI 置于上、中、下部皮质区,按下update 键后记录该皮质处VTQ 值(m/s)以及感兴趣区的深度(cm),同时获得因局部组织发生形变产生的剪切波速度(Shear Wave Velocity,SWV)。每个部位测量5 次得5 次有效值,每例患者共记录15 次有效值,取平均值。所有VTQ 检查均由一名有五年以上相关工作经验的超声科医师独立完成,且检查过程采用盲法。

1.2.3 肾功能检测

于VTQ 检查当天测定肾小球滤过率(Glomerular Filtration Rate,GFR)可以评价患者移植肾肾功能,本研究采用简化的“肾脏病膳食改良试验”(Modification of Diet in Renal Disease,MDRD)公式估测患者GFR,简化MDRD 公式为eGFR=186×(Scr/88.4)-1.154×(年龄)-0.203×(0.742女性)[6]

1.3 评价标准

根据BANFF05 标准,将活检病理结果发生纤维化程度分为无纤维化、轻度、中度、重度纤维化(0~3 级),其中无纤维化(0 级):移植肾皮质区未发生间质纤维化,且肾小管未发生萎缩;轻度(1 级):移植肾皮质区间质纤维化面积占皮质区面积的6%~25%,肾小管萎缩面积不高于皮质区肾小管面积25%;中度(2 级):移植肾皮质区间质纤维化面积和肾小管萎缩面积分别占皮质区面积和肾小管面积26%~50%;重度(3 级):移植肾皮质区间质纤维化面积和肾小管萎缩面积分别占皮质区面积和肾小管面积50%以上[7]

1.4 统计学分析

采用SPSS 19.0 软件分析所有数据。其中计量资料以()表示,采用t 检验,计数资料以(n/%)表示,采用χ2 检验,采用Spearman 秩相关分析,检验水准a=0.01进行相关性分析。绘制ROC 曲线判断诊断价值,采用Hanley-McNeil 方法比较ROC 曲线下面积,并计算95%置信区间(Confidence Interval,CI),P<0.05 表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 患者一般资料

根据移植肾穿刺活检结果,140 例疑似移植肾纤维化患者,确诊为移植肾无纤维化组(32 例)、轻度纤维化组(28例)、中度纤维化组(36 例)、重度纤维化组(44 例)。患者一般资料如表1 所示,各组在年龄,性别,移植肾肾脏集合系统分离程度均无统计学差异(P>0.05)。

表1 患者一般资料

类别 无纤维化组 轻度纤组维化 中度纤组维化 重度纤组维化年龄 (岁) 41.75±3.44 41.85±3.89 41.58±4.01 42.04±3.95性别 (男/女) 16/16 15/13 17/19 21/23移植肾肾脏集合系统分7.25±1.21 8.02±1.32 7.58±1.14 7.10±1.43离程度 (mL)

2.2 移植肾不同纤维化程度患者超声参数比较

无纤维化组VTQ 值、eGFR、SWV 与轻度纤维化组相比均无显著性差异(P>0.05),重度纤维化组VTQ 值、eGFR、SWV 显著高于轻度、中度和无纤维化组(P<0.05),中度纤维化组VTQ 值、eGFR、SWV 显著高于轻度纤维化组(P<0.05)。四组患者的测量深度均无显著性差异(P>0.05)。移植肾不同纤维化程度患者超声参数比较,见表2。

2.3 各超声参数与移植肾纤维化程度之间的相关性

VTQ 值、SWV 值与移植肾纤维化程度之间呈高度正相 关(Spearman r=0.796、0.774,P<0.001),eGFR 与 移植肾纤维化程度之间呈高度负相关(Spearman r=-0.889,P<0.001)。

2.4 ROC曲线分析与最佳截断值确立

移植肾纤维化诊断临界点ROC 曲线,见图1~3。移植肾轻度纤维化及以上分期ROC 曲线下面积为0.865,标准误为0.028,95%CI(0.768~0.964);将2.69 m/s 作为VTQ 值的截断值,敏感度为92.9%,特异度为82.1%;中度纤维化及以上分期ROC 曲线下面积为0.938,标准误为0.024,95%CI(0.887~0.987),以3.12 m/s 为截断值,敏感度为86.1%,特异度为94.4%;重度纤维化ROC 曲线下面积为0.957,标准误为0.031,95%CI(0.895~0.994)。

图1 移植肾轻度纤维化诊断临界点ROC曲线

图2 移植肾中度纤维化诊断临界点ROC曲线

图3 移植肾重度纤维化诊断临界点ROC曲线

3 讨论

移植肾慢性纤维化是肾移植患者发病率较高的一种术后并发症,术后1 年的发生率为50%,2 年达70%,10 年高达100%。其预后较差,严重时可导致移植肾发生失功能。移植肾慢性纤维化是一个缓慢过程,病情发展隐匿,早期无明显临床症状[8]。移植肾慢性纤维化的主要发病机制是机体自身免疫因素和一些非免疫因素刺激导致肾组织发生损伤,组织损伤后会自动启动修复机制,同时产生大量的致纤维化因子、细胞因子以及生长因子,从而引起机体产生炎症和细胞增殖,结果导致肾小球和肾小管间质发生细胞外基质沉积(Extracellular Matrix,ECM),最终发生移植肾的纤维化[9-10]。以往临床上会根据血肌酐等生化检查结果进行诊断,但当患者血肌酐水平出现异常之前,移植肾早已发生慢性纤维化,因此在早期进行移植肾纤维化的诊断和治疗是改善患者预后以及延长患者生存周期的关键因素。穿刺活检准确性高,是移植肾纤维化诊断的金标准,但穿刺具有创伤性且伴随检测后出血风险,限制了该方法的广泛应用[11-12]。因此,寻找操作简单、结果可靠且无创伤性的移植肾纤维化检查方法成为目前的研究重点。

表2 移植肾不同纤维化程度患者超声参数比较

注:*表明与无纤维化相比,P<0.05;#表明与轻度纤维化组相比,P<0.05;△表明与中度纤维化组相比,P<0.05。

组别 例数(例) VTQ值 (m/s) eGFR (mL/min) SWV (m/s) 测量深度 (cm)无纤维化组 (G0) 32 2.48±0.67 72.25±10.25 2.14±0.34 2.58±0.58轻度纤维化组 (G1) 28 2.69±0.85 68.36±9.58 2.25±0.35 2.53±0.54中度纤维化组 (G2) 36 3.12±0.74*# 42.58±9.87*# 2.65±0.41*# 2.51±0.47重度纤维化组 (G3) 44 3.51±0.69*#△ 28.54±10.23*#△ 3.15±0.29*#△ 2.49±0.51 F — 5.258 10.253 6.217 0.205 P — 0.025 0.000 0.012 0.658

声触诊组织定量分析是一种基于剪切波传播原理和声脉冲辐射力成像原理发展而成的一种新型分析技术。VTQ 与其他传统弹性成像技术相比,受深部脏器和边界影响较小,可以对深部组织进行精确定位和有效检测,是一种操作简便且可有效评估移植肾纤维化程度检测手段[13-17]。本研究采用VTQ 技术研究不同程度移植肾纤维化患者的表现差异,结果发现移植肾皮质VTQ 值与纤维化病理分期及纤维化程度呈正比。分析认为,相同组织在硬度或弹性上存在一定差异,但相同组织在不同病理状态下弹性存在显著差异。肾皮质由肾单位构成,移植肾正常时,肾皮质组织的硬度或弹性主要取决于皮质组织分子的组成及组合方式[18]。当肾小球和肾小管发生ECM 大量堆积导致移植肾发生纤维化时,肾皮质硬度随着肾纤维化程度的增加而增加,VTQ 技术通过检测移植肾皮质ROI 内组织的微小位移而分析出肾皮质硬度,故硬度增加,VTQ 剪切波速度(SWV)也相应增加,从而科学可靠的反映出移植肾的纤维化程度。在本研究结果中,四组患者的测量深度均无显著性差异(P>0.05),无纤维化组VTQ 值、SWV 与轻度纤维化组相比均无显著性差异(P>0.05),重度纤维化组VTQ 值、SWV 显著高于轻度、中度和无纤维化组(P<0.05),中度纤维化组VTQ值、SWV 显著高于轻度纤维化组(P<0.05)。说明VTQ 技术可以较好地区分不同程度的移植肾纤维化,且纤维化程度越高,区分效果越明显。移植肾无纤维化组与轻度纤维化组VTQ 值无显著差异,分析原因可能有:本研究病例数不多,可能不能够较好的区分两组之间的差异,需要增加病例后进行更深入的研究;也有可能移植肾轻度纤维化程度相比无纤维化患者本身不明显,故在VTQ 值上无法很好体现;另外可能与VTQ 值的精确度有关,无法检测或区分更细微的区别。本研究于VTQ 检查当天检查所有患者肾小球滤过率(eGFR)以评价患者移植肾肾功能,结果显示无纤维化组eGFR 与轻度纤维化组相比均无显著性差异(P>0.05),重度纤维化组eGFR 显著高于轻度、中度和无纤维化组(P<0.05),中度纤维化组eGFR 显著高于轻度纤维化组(P<0.05),说明肾小球滤过率与移植肾纤维化程度呈高度负相关,即移植肾纤维化程度越高,患者肾功能越差。主要是因为慢性移植肾损伤会损坏肾小球毛细血管内皮细胞、肾小球毛细血管及肾小管内的上皮细胞,从而导致肾小球滤过率逐渐降低。

分析VTQ 值、SWV 值与移植肾纤维化程度之间的相关性,结果表明VTQ 值、SWV 值与移植肾纤维化程度之间呈高度正相关(Spearman r=0.796、0.774,P<0.001),eGFR 与移植肾纤维化程度之间呈高度负相关(Spearman r=-0.889,P<0.001)。对移植肾不同纤维化程度进行ROC曲线分析,结果表明移植肾轻度纤维化及以上分期ROC 曲线下面积为0.865,标准误为0.028,95%CI(0.768~0.964);将2.69 m/s 作为VTQ 值的截断值,敏感度为92.9%,特异度为82.1%;对中度纤维化及以上分期ROC 曲线下面积为0.938,标准误为0.024,95%CI(0.887~0.987),以3.12 m/s 为截断值,敏感度为86.1%,特异度为94.4%;重度纤维化ROC 曲线下面积为0.957,标准误为0.031,95%CI(0.895~0.994)。说明VTQ 检测移植肾不同纤维化程度均具有较高的灵敏度和特异性。

综上所述,移植肾纤维化肾皮质的VTQ 值与不同病理分期有正相关性。VTQ 技术是一种操作简单、无创且结果可靠性较强的弹性检测技术,虽然VTQ 检查诊断移植肾病理的严谨性仍与穿刺活检存在一定差距,但其与活检相比有不可比拟的优势,且将VTQ 与肾小球滤过率检测相结合,结果更加真实可信,有望成为移植肾纤维化诊断分级及预后控制的一种新型检测手段,在评价慢性移植肾纤维化程度上具有广阔应用前景和实用价值。

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Potential Value of Virtual TouchTissues Quantification in the Evaluation of Renal Fibrosis in Renal Transplant Patients

CHEN Rui, LUO Yanhua, ZHU Zhimin, ZHANG Wenjing, CHEN Fei, QIU Shaodong, HUANG Shiwen, LI Youfu, ZENG Bidan
Department of Ultrasonic, The 2nd Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University, Guangzhou Guangdong 510260, China

Abstract: Objective To investigate the difference and clinical significance of virtual touch tissues quantification (VTQ) in patients with fibrosis of different degrees after kidney transplantation. Methods A total of 140 patients with suspected renal fibrosis admitted to our hospital from January 2015 to January 2018 were enrolled. All patients underwent VTQ test. Pathological diagnosis was used as the gold standard to map the subjects. The receiver operating characteristic curve (ROC) was used to compare the VTQ values of patients with different degrees of renal fibrosis and their diagnostic value. Results There were no significant differences in VTQ,eGFR, and SWV between the non-fibrotic group and the mild fibrotic group (P>0.05). The VTQ value, eGFR and SWV in the severe fibrotic group were significantly higher than those in the mild, moderate and non-fibrotic group (P<0.05). The VTQ value, eGFR and SWV in the moderate fibrotic group were significantly higher than those in the mild fibrotic group (P<0.05). There was no significant difference in the measured depth of the four groups (P>0.05). There was a high positive correlation between VTQ value,SWV value and degree of renal fibrosis (Spearman r=0.796, 0.774, P<0.001), and there was a high negative correlation between eGFR and the degree of renal fibrosis (Spearman r=-0.889, P<0.001). The area under ROC curve of mild fibrosis and above grades was 0.865 (95%CI, 0.768~0.964). Using 2.69 m/s as the cutoff value, the sensitivity is 92.9% and the specificity is 82.1%. The area under ROC curve of moderate fibrosis and above grades was 0.938 (95%CI, 0.887~0.987). Using 3.12 m/s as the cutoff value, the sensitivity is 86.1% and the specificity is 94.4%. The area under the ROC curve of severe fibrosis was 0.957 (95%CI, 0.895~0.994).Conclusion The virtual touch tissues quantification (VTQ) technique has high sensitivity and specificity to detect the degree of fibrosis of transplanted kidney, which has important clinical application value for the screening and diagnosis of fibrosis of transplanted kidney.

Key words: transplanted kidney; degree of fibrosis; tissue quantitative analysis technique; clinical value

收稿日期:2019-01-22 修回日期:2019-02-16

基金项目:2014广东省科技计划项目(2014A020212686)。

通讯作者:曾碧丹,主任医师,主要研究方向为超声诊断与介入治疗。

通讯作者邮箱:18027286363@163.com

[中图分类号] R814.42;R815.6;R734

[文献标识码] A

doi:10.3969/j.issn.1674-1633.2019.08.020

[文章编号] 1674-1633(2019)08-0089-04