摘要：器官获取时通常会进行活检，以评估肾脏质量，从而决定是否可以用于移植。由于纤维化是衡量不可逆肾脏损伤的重要指标，该评估主要关注肾脏纤维化程度。但目前临床评估肾移植供体肾脏纤维化负担的能力有限，传统超声成像无法可视化微观纤维化过程。

近期，《Nature》杂志发表了一项突破性研究，研究人员开发了一种名为renal H-scan的超声图像分析算法，该算法通过分析超声射频（RF）信号来量化肾脏纤维化负担。对原始RF数据进行衰减校正、匹配滤波等处理，将不同频率对应到不同颜色，以评估肾脏纤维化程度，为供肾质量评估和移植肾功能预测提供了新方法。

研究背景

肾移植是肾衰竭的最佳治疗方法之一，但目前供体肾脏数量远远无法满足等待移植的患者需求，为了缓解供体短缺，临床医生逐渐放宽了供体选择标准，包括接纳年龄较大或既往有健康问题的供体，而这些因素可能会影响供体肾脏的质量。为了评估供体肾脏的质量，临床常采用肾脏活检，但活检存在出血风险、样本偏差、需要专业病理知识等问题，亟需新的预测工具更准确地评估肾脏质量和预测移植结果。

研究方法

动物实验

使用单侧输尿管梗阻（UUO）小鼠模型诱导肾脏纤维化，在不同时间获取小鼠肾脏进行H-scan成像和组织学分析，评估H-scan对小鼠肾脏纤维化的量化能力。

人类肾切除标本实验

对5例接受根治性肾切除术的人类肾脏标本进行H-scan成像，验证其在人类肾脏组织中的有效性（图1）。

图1 对5例人类肾脏标本进行H-scan成像与组织学活检示意图

首次人体肾移植实验

在加拿大圣迈克尔医院进行的一项前瞻性队列研究，对61例供体肾脏[28个来自已故供体（DD），33个来自活体供体（LD）]进行H-scan成像后，将每例肾脏移植到不同受者体内，记录受体（表1）和供体（表2）的人口统计学和临床特征。评估术后受体肾脏功能，并分析H-scan结果与移植后肾功能的相关性（图2）。

图2 对61例供体肾脏进行H-scan成像与组织学活检示意图

沿肾脏长轴在两个纵向平面进行扫描，从相对的两侧（扫描编号1和3）以及在活检部位的两个横断面上以类似方式扫描（扫描编号2和4）。

表1 受体患者的人口统计学和临床特征

所有数据均为平均值±SD，除非另有说明。

表2 供体的人口统计学和临床特征

所有数据均为平均值±SD，除非另有说明。

CKD-EPI：慢性肾脏病流行病学协作组2021；CNS：中枢神经系统；DCD：心脏死亡后捐献；NDD：神经学判定的死亡标准。

数据处理与统计分析

对超声图像数据进行预处理，计算H-scan图像中红色或蓝色像素的百分比，生成颜色水平直方图，以红色表示较多的超声散射体数量（肾脏纤维化程度更严重）。使用单因素方差分析（ANOVA）和Tukey事后分析等统计方法，研究H-scan和组织学测量的肾脏纤维化差异，以及纤维化测量与移植后9 - 12个月估算肾小球滤过率（eGFR）的关联。

研究结果

H-scan可准确追踪小鼠肾脏纤维化进展

在UUO小鼠模型中，H-scan成像显示纤维化左肾中大型超声散射体数量随时间增加，这反映了基质沉积的增加。重要的是，H-scan红色像素密度百分比与这些基于组织学的肾脏纤维化金标准测量结果密切相关，表明H-scan成像能准确量化实验性小鼠肾脏纤维化及其随时间的进展。

H-scan可评估人类肾切除标本肾纤维化进展

为了验证H-scan评估人类肾脏纤维化是否同样有效，研究人员对5例人类肾切除标本进行组织学活检与H-scan成像分析。结果表明，尽管H-scan结果在样本间和样本内显示存在较大异质性，但样本内H-scan结果与肾纤维化的金标准-组织学测量值之间存在强相关性（P＜0.01）（图3）。

图3 对5例人类肾切除标本进行H-scan成像分析

b，c：五个标本的代表性超声B模式（b）和H-scan图像（c），按总体纤维化负担递增排序（比例尺，5毫米）。

d：H-scan像素直方图显示每个标本中红色像素（较大散射体）和蓝色（较小散射体）像素的百分比。

e：电机以150微米的增量从左到右移动超声探头，从而提供纤维化负担的三维（3D）评估。

f，g：每个标本的代表性PSR-（f）和Masson三色染色切片（g）（比例尺，100微米）。基于PSR-和Masson三色染色切片的金标准组织学量化来评估肾脏纤维化负担。

h，i：H-scan红色纤维化百分比值与金标准组织学纤维化测量值之间的相关性，通过PSR（h）和Masson三色染色（i）评估。显示了皮尔逊相关系数（r）和相应的P值。

H-scan可评估肾移植人类供体肾纤维化进展

图4 对61例供体肾脏的H-scan成像分析

e-g：对61例供体肾脏的PSR（e）、HPS（f）和H-scan图像（g）进行定量分析，按染色/H-scan红色百分比水平递增排序，每根条形代表一例受试者。

h-j：通过PSR（h）、HPS（i）和H-scan（j）比较DD（死亡供体）和LD（活体供体）活检部位纤维化负担。独立样本t检验结果显示组间无统计学显著性差异，具体检验统计量如下：PSR（P=0.63，F=0.24，95%置Cl[−2.07, 3.42]，η=0.0075）；HPS（P=0.80，F=0.059，95%Cl[−6.65, 8.49]，η=0.0018）；H-scan（P=0.92，F=0.011，95%Cl[−2.99, 3.31]，η=0.0030）。

k,l：活检部位包膜下皮质研究区域的H-scan结果与同一区域的PSR（k）和HPS（l）组织学染色之间的相关性。显示了皮尔逊相关系数（r）和相应的P值。

H-scan结果可预测移植后肾功能

移植后9-12个月，全肾H-scan纤维化预估值与eGFR呈负相关（r=-0.53，P=0.00004），而标准组织学纤维化测量结果与eGFR相关性较差，仅在活检部位进行的H-scan扫描与eGFR的相关性也较差（图5）。

图5 全肾H-scan成像与移植后肾功能相关

a，活体供肾（LD）和死亡供肾（DD）肾移植受者在移植后9-12个月的平均eGFR值。

b，KDPI≤85%和KDPI>85%肾脏在移植后9-12个月的eGFR值。

c-f，移植后9-12个月的平均eGFR值，按全肾H-scan肾纤维化测量值（c）、活检部位皮质PSR染色（d）、全球肾小球硬化肾小球的百分比（e）和活检部位皮质H-scan肾纤维化测量值（f）的四分位数（Q1-Q4）组织。数据以均值±标准误差表示。

a,b，使用双尾Student’s t检验。LD与DD患者eGFR的独立样本t检验比较结果如下：P=0.0086，F=3.07，95% CI [−1.47, 21.64]，η=0.10；KDPI比较结果如下：P=0.033，F=5.15，95% CI [2.34, 52.44]，η=0.20。c-f，进行单因素方差分析（ANOVA）并进行事后Tukey’s honestly significant difference（HSD）分析，使用Bonferroni校正的显著性水平和效应量检验。对于全肾H-scan，ANOVA统计结果为：F(3, 52)=7.36，P=3.63×10−4，η=0.31，Q1与Q2 P=0.0070，Q1与Q3 P=0.025，Q1与Q4 P=0.0016，Q2与Q3 P=0.0071，Q2与Q4 P=0.0019，Q3与Q4 P=0.015。对于活检部位PSR，ANOVA统计结果为：F(3, 52)=1.44，P=0.24，η=0.081，Q1与Q2 P=0.47，Q1与Q3 P=0.99，Q1与Q4 P=1.00，Q2与Q3 P=0.35，Q2与Q4 P=0.85，Q3与Q4 P=1.00。对于活检部位GS，ANOVA统计结果为：F(3, 52)=1.15，P=0.34，η=0.066，Q1与Q2 P=0.49，Q1与Q3 P=1.00，Q1与Q4 P=0.55，Q2与Q3 P=0.75，Q2与Q4 P=1.00，Q3与Q4 P=0.72。对于活检部位H-scan，ANOVA统计结果为：F(3, 52)=0.71，P=0.55，η=0.042，Q1与Q2 P=0.73，Q1与Q3 P=0.94，Q1与Q4 P=0.99，Q2与Q3 P=0.96，Q2与Q4 P=0.57，Q3与Q4 P=0.81。*P

H-scan的应用前景

Renal H-scan是一种无创检测方法，可快速、准确地量化小鼠和人类全肾纤维化负担，能识别肾脏样本间和同一肾脏不同部位的基质含量差异，有望成为评估供体肾脏质量的新工具，对肾脏移植相关决策产生重大影响。未来需进一步开展体内成像研究。

参考文献：

Hysi, E., Baek, J., Koven, A.et al. A first-in-human study of quantitative ultrasound to assess transplant kidney fibrosis. Nat Med (2025).

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来源：医脉通肾内频道