磁共振擴散加權成像檢測值與慢性腎臟病濾過功能及病理的相關性研究

李 成，羅丹丹，龔良庚，曾 磊，周國盛，樊 燁，徐高四，涂衛平，房向東

慢性腎臟病 (chronic kidney disease，CKD)是威脅全球公共健康的主要疾病之一，腎臟病變嚴重程度與CKD臨床診治密切相關。目前，判斷CKD病變程度的金標準是腎臟病理活檢，雖有助于臨床醫生判斷CKD的進展及預后，但卻具有創傷性，且不便于病情的動態觀察。99Tcm－二乙基三胺五乙酸 (DTPA)腎動態顯像測定的分腎腎小球濾過率(SKGFR)具有一定的放射性，且空間分辨能力差，不利于觀察腎臟的病理改變。磁共振 (MR)擴散加權成像 (diffusion weighted imaging，DWI)能敏感地檢測活體水分子彌散運動，通過測量表觀彌散系數 (apparent diffusion coefficient，ADC)值可反映病變內部結構及組織成分［1－2］。本研究旨在研究CKD患者的腎皮質和腎髓質ADC值與SKGFR及病理改變的相關性，探索DWI在CKD患者腎功能評估中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 收集2012年2—12月在南昌大學第二附屬醫院腎內科就診的CKD患者50例 (100個腎臟)為CKD組，其中男29例，女21例;年齡24～66歲，平均45歲。均符合美國腎臟病基金會頒布的腎臟病生存質量指導 (K/DOQI)中關于CKD的定義［3］，均為雙腎彌漫性病變患者。排除雙/單側腎臟明顯萎縮或合并腎臟其他疾病，如腎結石、腎積水、多發性腎囊腫等。其中18例患者行右腎穿刺活檢，并對腎臟病理損傷程度進行了評分。另選取同時期體檢健康志愿者20例 (40個腎臟)為對照組，其中男12例，女8例;年齡25～64歲，平均41歲。納入標準:(1)臨床沒有腎臟疾病病史;(2)目前沒有腎臟疾病的臨床表現;(3)與腎功能有關的各項實驗室檢查指標均正常;(4)檢查前先進行MR常規T1、T2加權掃描提示腎臟正常者;(5)最近沒有服用有明顯腎毒性的藥物。

1.2 MR檢查方法 采用GE Singa HDXT GE3.0 T磁共振掃描機。行常規 T1WI、T2WI腎臟掃描后，進行腎臟DWI成像。DWI采用單次激發回波平面 (SS－EPI)序列，重復時間 (TR)6 316 ms，回波時間 (TE)63.1 ms，矩陣 96×180，視野(FOV)340 mm ×240 mm，激勵次數(NEX)8次，b值取800 s/mm2;以腎臟中心層面為掃描中心層面，層數6層，層厚8 mm，采用表面相控線圈，使用呼吸門控。應用空間預飽和技術抑制腹部脂肪信號，以減少化學位移偽影的影響。

DWI圖像采用GE ADW 4.4工作站的Fuctool 9.4.05a軟件包對掃描數據進行后處理，工作站軟件系統自動生成彩色ADC圖。在 DWI圖上繪制感興趣區(ROI)，ROI均在腎門中心水平腎皮質、腎髓質分界清楚的區域選擇，腎皮質ROI用自由線勾畫出輪廓，注意避開T2WI上確認的腎囊腫等腎臟病變;腎髓質ROI用圓形工具在腎臟前、中、后份勾勒3個圓形區域，面積15～25 mm2，求其平均值作為每側腎皮質和腎髓質的ADC值。

1.3 SKGFR測定 在MR檢查前后1周內用99Tcm－DTPA腎動態顯像測定SKGFR，儀器為美國GE公司生產的Infinia vc Hawkeye4雙探頭單光子發射計算機斷層儀 (SPECT)，檢查時受檢者取臥位，探頭貼近后腰部，視野包括雙側腎，“彈丸”式靜脈注射99Tcm－DTPA后即刻進行動態采集，計算SKGFR。目前，國際并未制定SKGFR的分級標準，結合國際公認的臨床總腎小球濾過率 (GFR)分級標準［3］，參考既往文獻的報道［4］和我院核醫學的參考范圍對腎臟功能受損程度進行分組，將CKD組分為3組:腎功能正常組 (36個):GFR≥40 ml/min;腎功能輕度受損組 (44個):20 ml/min≤GFR＜40 ml/min，腎功能中度受損組(20個):GFR＜20 ml/min。

1.4 病理檢測 用10%中性甲醛固定腎組織標本，經脫水、石蠟包埋制片 (1 μm)，行常規蘇木素－伊紅染色、糖原染色、Masson染色及碘酸六胺銀染色。免疫病理:選用快速敏感的直接免疫法。腎臟病理損傷程度采用Katafuchi腎病評分系統［5］:總分27分，包括腎小球積分1～12分，腎小管－間質積分0～9分，血管積分0～6分。病理損害積分為其三者相加。

1.5 統計學方法 采用SPSS for Windows 16.0統計軟件包分析數據。計量資料以(±s)表示，多組間比較采用方差分析，兩組間比較采用t檢驗;相關關系采用Pearson相關分析法。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 對照組與不同腎功能CKD組腎皮質和腎髓質ADC值比較 對照組及不同腎功能CKD組患者腎皮質ADC值均大于腎髓質，差異有統計學意義 (P＜0.05);對照組與不同腎功能CKD組腎皮質和腎髓質ADC值比較，差異有統計學意義(P＜0.05);其中腎功能正常組、腎功能輕度受損組、腎功能中度受損組腎皮質和腎髓質ADC值較對照組降低，腎功能輕度受損組、腎功能中度受損組較腎功能正常組降低，腎功能中度受損組較腎功能輕度受損組降低，差異均有統計學意義 (P＜0.05，見表1)。

2.2 CKD患者腎皮質和腎髓質ADC值與腎臟濾過功能的相關性 CKD組腎皮質ADC值與SKGFR呈正相關(r=0.697，P＜0.01，見圖1);腎髓質ADC值與SKGFR呈正相關 (r=0.800，P＜0.01，見圖2)。

2.3 CKD患者腎皮質和腎髓質ADC值與病理損害程度的相關性 CKD患者腎皮質ADC值與病理損害積分呈負相關 (r=－0.814，P＜0.01，見圖3);腎髓質ADC值與病理損害積分呈負相關 (r=－0.800，P ＜0.01，見圖4)。

圖1 CKD患者腎皮質ADC值與SKGFR的相關性Figure 1 Correlation between cortical ADC values and GFR in CKD patients

表1 對照組與不同腎功能CKD組腎皮質和腎髓質ADC值比較 (±s)Table 1 Comparison of cortical and medullary ADC values between the control group and the CKD group

表1 對照組與不同腎功能CKD組腎皮質和腎髓質ADC值比較 (±s)Table 1 Comparison of cortical and medullary ADC values between the control group and the CKD group

注:與對照組比較，*P＜0.05;與腎功能正常組比較，△P＜0.05;與腎功能輕度受損組比較，▲P＜0.05

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圖2 CKD患者腎髓質ADC值與SKGFR的相關性Figure 2 Correlation between medullary ADC values and GFR in CKD patients

3 討論

圖3 腎皮質ADC值與病理損害積分的相關性Figure 3 Correlation between cortical ADC values and scores of pathological lesion in CKD patients

圖4 腎髓質ADC值與病理損害積分的相關性Figure 4 Correlation between medullary ADC values and scores of pathological lesion in CKD patients

DWI是一種對水分子擴散運動敏感的成像技術，反映組織內分子活動的自由度，間接反映組織的結構特點。CKD患者的腎臟功能受損時，常引起腎小球硬化、間質炎癥和纖維化、腎小管萎縮和增生，使得腎小球血流動力學改變、腎小管和間質水的轉運功能減輕，這一系列變化都可影響水分子的擴散運動，從而表現出與正常人不同的ADC值。ADC值由代表DWI的擴散敏感度的b值計算得出，大b值反映水分子的擴散，小b值主要反映組織灌注和水分子擴散的綜合情況。當b值取值較大時測得的ADC值能較真實地反映擴散情況，但過大的b值又會使圖像的信噪比下降［6］。為了兼顧擴散成像質量和彌散強度，本研究將b值定為800 s/mm2。

3.1 ADC值在CKD患者腎功能評價中的價值 以往多個研究結果均證實CKD患者腎臟ADC值較正常人顯著降低［7－8］，但部分研究因所得圖像中腎臟成像比較差，故采用測量整個腎臟ADC值的方法，且大部分研究并未深入探討DWI在不同分期患者之間的應用價值。本研究采用3.0 T磁共振，可獲得高分辨率的DWI圖像，能夠更清晰地顯示皮髓質分界，進而可以分別測量腎皮質和腎髓質的ADC值。結果表明，對于CKD患者，腎皮質和腎髓質ADC值顯著低于健康人，且隨著腎功能水平的下降，腎皮質和腎髓質ADC值均呈下降的趨勢，與以往研究結果一致［4，8］。本研究結果顯示，對照組和不同腎功能CKD組腎皮質和腎髓質ADC值均存在差異，表明在采用大 b值條件下，ADC值對不同分期的鑒別具有一定的診斷效能。此外，Heyman等［9］的研究顯示腎臟還受年齡因素的影響，隨著年齡的增加，腎小球開始不斷硬化，腎血流量及GFR降低，以致腎臟ADC值也隨之發生變化。本研究中CKD組與對照組在年齡方面基本匹配，避免了年齡差異可能帶來的影響。

3.2 腎皮質和腎髓質ADC值與SKGFR的相關性 多個研究小組證實腎臟ADC值與GFR之間存在相關性。Carbone等［10］認為CKD患者的腎ADC值與eGFR呈正相關，Xu等［4］同樣得出類似結論，報道了腎臟ADC值與單側腎臟的GFR間相關系數為0.70。本研究結果表明CKD患者腎皮質和髓質的ADC值均與SKGFR呈正相關。分析其原因可能是由于腎間質在腎髓質內占有的體積比皮質大，大量臨床及病理研究認為腎間質病變的嚴重程度與GFR的下降密切相關，決定著腎臟疾病的預后［11－12］;即使腎小球嚴重病變，若尚未伴隨明顯的腎間質損傷，也不會出現GFR明顯下降。因此，腎髓質ADC值對濾過功能的改變較敏感，在一定程度上能更好地反映腎功能的水平。同時，本研究結論也與 Toya等［13］研究得出的腎臟ADC與eGFR之間相關性很差的結論相悖，分析可能與b值的選擇和ROI的定位不同有關。

3.3 腎皮質和腎髓質ADC值與病理損害積分的相關性 腎穿刺活檢目前是評價腎臟病變嚴重程度的金標準，但為有創性檢查，有一定的風險，且不便于病情的動態觀察。尋求一種無創檢查來評價腎功能變化及病理損害程度是臨床工作亟待解決的問題。本研究中活檢病理組織內可見不同程度的腎小球硬化，小球系膜增生;腎間質單核細胞浸潤及灶狀纖維化，這些病理損害均引起了腎小球及腎小管含水量的減少以及細胞外水分子的彌散受限，在DWI上表現為腎實質ADC值的降低，因此，ADC值能夠反映腎實質的病理損害程度，值得深入研究。Inoue等［14］檢測的37例無糖尿病合并癥并經腎穿刺活檢的CKD患者的腎皮質ADC值，結果表明隨著腎間質纖維化程度的加重，腎皮質ADC值有減小趨勢，國內學者李瓊等［15］也得出相同的結論。本研究結果顯示腎皮質和腎髓質ADC值與病理損害積分呈負相關，但相關系數均不是太高，分析可能與收集的腎穿刺活檢病理患者較少有關。本研究中另外一項有意義的發現是有3例輕度病理損害患者ADC值高于對照組，分析其原因可能與CKD早期存在代償機制，使得腎血流灌注增加、腎小球肥大，導致腎含水量和細胞外水分子擴散運動增加有關。

本研究還存在一些問題和不足:(1)本研究搜集的病例有限，尤其是穿刺活檢病例相對較少，因此并未對不同病理類型的CKD患者的ADC值變化規律分別進行分析;(2)本研究采用的是單個b值，不同b值對腎ADC值的影響還需進一步研究。

綜上所述，DWI測量的ADC值是評估CKD患者腎臟功能的有效方法，CKD患者腎皮質和腎髓質ADC值降低，與腎臟濾過功能及病理損害積分之間存在相關性。作為無創性功能成像技術，DWI能夠在分子水平反映腎臟的功能狀態，為臨床評價CKD及其功能變化提供一種新的方法。

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