新型超声成像技术，助力慢性肾脏病的精准诊断

慢性肾病（CKD）是一种全球性的健康问题，影响着全球约8.5亿人口。CKD的特点是在没有明显症状的情况下，肾功能逐渐丧失，最终可能导致肾衰竭，需要透析或肾脏移植。CKD与显著的心血管发病率和死亡率密切相关，给患者带来巨大的健康风险和经济负担。CKD的早期诊断和治疗对于延缓疾病进展、减少并发症和改善患者生活质量至关重要。然而，传统的肾功能检测方法，如血清肌酐和估算肾小球滤过率（eGFR），虽然能够反映肾脏的排泄功能，但对早期微循环变化和肾脏纤维化的敏感性不足。这些变化是CKD进展的关键因素，包括微血管的稀疏和组织纤维化，这些病理改变往往在肾功能显著下降之前就已经发生。

超声成像因其无创性、无辐射和成本效益高而在肾脏疾病的诊断中成为一项重要工具。然而，传统超声技术在分辨率和对微小血管的检测方面存在局限。随着高频探头的应用，肾脏实质的成像更为精细，多普勒超声技术的发展则为观察肾脏节段性动脉血流模式提供了可能，其中阻力指数的升高与器官衰竭和纤维化相关。特别是超分辨率超声成像（ULM）技术，通过先进的信号处理，超越了传统分辨率的限制，使得微血管结构的观察更为清晰。这些技术的进步为慢性肾病（CKD）的早期诊断、疾病监测和治疗效果评估带来了新的机遇，有潜力改善CKD患者的临床治疗和预后。

2024年7月25日，来自德国亚琛工业大学的 Fabian Kiessling 等研究学者们在杂志 npj imaging 上发表了题目为 Advanced ultrasound methods to improve chronic kidney disease diagnosis 研究论文【1】。

本研究前瞻性地介绍了用于诊断 CKD 的新兴超声方法，并讨论了新兴技术在成功转化为临床应用后如何改善疾病管理。

主要研究结果

🔷  超声成像技术的进步：

• 高频探头和多普勒超声技术：随着高频探头和多普勒超声技术的发展，对肾脏的宏观形态和血流模式的评估变得更加详细和精确。这些技术能够间接测量微循环阻抗，为CKD的早期诊断提供了可能。

• 阻力指数（Resistive Index, RI）的应用：通过多普勒超声测量的阻力指数能够反映肾脏微循环的状况。RI值的升高与肾脏疾病的进展、器官衰竭和纤维化有关，为评估CKD的严重程度提供了一个间接指标。

🔷  超分辨率超声成像（ULM）：

ULM技术通过特殊的信号处理方法，显著提高了超声成像的分辨率，使得医生能够更清晰地观察到肾脏的微血管结构，包括肾小球的形态和功能。

🔷  对比增强超声（CEUS）：

CEUS利用微泡作为造影剂，增强了对肾脏血流的检测敏感性，有助于评估肾脏的灌注情况，区分肾脏病变，并在某些情况下，如肾移植后，对肾脏功能进行评估。

🔷  人工智能（AI）的应用：

AI技术在超声图像的分析中显示出巨大潜力，能够提供更标准化和客观的肾脏超声图像解读，有助于发现非侵入性的基于图像的生物标志物，从而改善CKD的管理和预测。

🔷  无创性评估：

上述技术的发展为CKD的无创性评估提供了新的工具，使得医生能够在不进行组织活检的情况下，对肾脏的健康状况进行评估。

综上所述，上述研究结果强调了先进超声技术在CKD早期诊断和管理中的潜力，尤其是在提高分辨率和微血管评估方面的重要性。同时，它们也指出了未来研究的方向，包括技术标准化、运动补偿、以及AI在图像分析中的应用。

图1. CKD分级、风险和测量盲点

图2. 多普勒模式在检测较小血管床的演变

图3. 超声定位显微成像的工作流程

图4. 小鼠肾脏的超分辨率超声显微成像图像

图5. 基于AI的决策建模工作流程

编者按：

临床意义：

该研究提供了一种新的、非侵入性的超声成像技术，能够早期诊断和监测 CKD 的微循环变化。

通过超分辨率超声成像技术（ULM），医生能够以前所未有的细节观察肾脏的微血管结构，从而在疾病早期阶段进行干预，延缓CKD的进展，并可能降低与CKD相关的心血管并发症风险。此外，该技术的应用还有助于减少对肾脏活检的依赖，避免了活检相关的潜在风险和成本。

科研启发：

从科研角度来看，该研究推动了超声成像技术在肾脏疾病研究和临床应用中的创新。它强调了结合先进的成像技术与人工智能算法的重要性，这不仅可以提高图像的解析度和诊断的准确性，还可以促进对肾脏病理生理机制更深入的理解。

此外，该研究还为未来开发新的生物标志物和治疗靶点提供了可能，有助于实现个性化医疗和精准治疗。随着技术的进一步发展和临床应用的扩大，预计这些先进的超声技术将为CKD的诊断和管理带来革命性的变化。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s44303-024-00023-5