DTI對鑒別移植腎急性排異反應及急性腎小管壞死的價值初探

李瓊，任濤，陳麗華，黃黎香，沈文

DTI對鑒別移植腎急性排異反應及急性腎小管壞死的價值初探

李瓊，任濤，陳麗華，黃黎香，沈文

【摘要】目的：探討擴散張量成像（DTI）鑒別移植腎急性排異反應（AR）、急性腎小管壞死（ATN）和功能正常移植腎的可行性，以期探尋無創、敏感的評價移植腎功能的方法。方法：選取2012年5月-2013年12月行異體腎移植術后2～3周的患者42例納入本研究，所有受試者均行常規MR及脂肪抑制平面回波斜冠狀面DTI檢查（在6個非共線性方向上施加擴散敏感梯度場，b值為0、300s/mm2）。患者分為三組，即移植腎功能正常組、AR組及ATN組，其中AR組與ATN組均經病理穿刺證實。分別測量并計算各組移植腎皮質、髓質的ADC值及FA值，采用單因素方差分析比較移植腎各組間皮質、髓質ADC值及FA值的差異。結果：AR組皮質ADC值小于功能正常組（t=-3.517，P=0.001）及ATN組（t= -2.875，P=0.007），差異均具有統計學意義；AR組髓質ADC值小于功能正常組（t=-5.121，P=0.000）及ATN組（t= -2.912，P=0.006），差異均具有統計學意義；移植腎功能正常組與ATN組間皮質、髓質ADC值差異均無統計學意義（P＞0.05）；三組之間皮、髓質FA值差異均無統計學意義（P＞0.05）。結論：DTI能無創、有效鑒別移植腎AR與ATN，其中皮、髓質ADC值可作為鑒別診斷指標。

【關鍵詞】擴散張量成像；磁共振成像；腎移植；腎小管壞死，急性

目前，腎移植已經成為治療終末期腎病（end stage renal disease，ESRD）最為有效的方式，術后病人的1年生存率已達90%以上［1］。但是腎移植術后仍然存在移植腎功能不同程度損傷甚至完全喪失的風險，常見的原因包括:急性排異反應（acute rejection，AR）、急性腎小管壞死（acute tubular necrosis，ATN）、環孢素中毒以及復發性腎病等。其中AR和ATN是導致早期移植腎功能不良以及移植腎失去功能的兩個主要原因，兩者臨床表現不具有特異性，但治療方案的選擇和愈后明顯不同。目前臨床常用的監測和評價移植腎

功能的檢查方法均存在一定的不足，而作為移植腎功能判定“金標準”的病理穿刺活檢屬于有創檢查，可能會導致出血、感染甚至移植腎功能完全喪失等并發癥［2］。因此，研究和開發能夠無創、敏感地監測和評價移植腎功能并能對AR和ATN進行特異性鑒別的檢查方法一直是臨床十分關注的問題。

目前，國內外已有采用擴散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）應用于正常志愿者、慢性腎臟疾病等方面的初步研究報道［3-5］，本文結合相應的病理穿刺結果，探討DTI對AR和ATN的鑒別診斷價值，以期探尋無創、敏感評價移植腎功能的方法。

材料與方法

1.病例資料

選取2012年5月-2013年12月于我院行異體腎移植術后2～3周的患者42例，其中男25例、女17例，年齡范圍23～60歲，平均年齡（37.9±11.4）歲，均于術后接受驍悉+強的松+他克莫司三聯抗排異治療。根據病理穿刺結果，將患者分為三組，即腎功能正常組、急性排異組（AR）及急性腎小管壞死組（ATN）組。病理診斷依據Banff標準［6］，其中，移植腎功能正常患者20例，AR患者15例，ATN患者7例。所有患者均于MRI檢查前2～3天行超聲檢查，排除移植腎發生出血、梗死、腎動脈狹窄、腎靜脈血栓等外科并發癥。AR及ATN患者MRI檢查時間均于病理穿刺前或后2d內。

2.檢查方法

MRI檢查采用Siemens Magnetom Trio Tim 3.0T超導磁共振掃描儀，最大梯度場強40mT/m，最大梯度轉換率200mT/（m?s）圈。掃描時受試者仰臥于MR檢查床上，線圈中心置于移植腎所在體表區域。掃描序列及參數:①常規MRI掃描采用橫軸面T1WI自旋回波（SE）序列、冠狀面T2WI快速自旋回波（FSE）序列；②DTI檢查采用平面回波（EPI）序列結合并行采集技術，斜冠狀面采集，b值為0、300s/mm2，在6個非共線性方向上施加擴散敏感梯度脈沖，TR 1800ms，TE 103ms，層厚3mm，層間距0mm，激勵次數6，矩陣128×128，視野230mm×230mm，帶寬1502Hz，加速因子2。

3.圖像處理及ROI選取

掃描完成后將DTI原始數據傳送至Simens Syngo后處理工作站，應用Nero 3D軟件對數據進行分析處理，工作站自動生成b0圖、表觀擴散系數（apparent diffusion coefficient，ADC）圖及各向異性分數（fractional anisotropy，FA）圖。

由一位具有5年以上工作經驗的影像專業醫師對興趣區（region of interest，ROI）進行選取，選取FA灰白圖靠近腎門中心層面圖像，參照相應層面b0圖及ADC圖，避開腎臟邊緣、血管及集合系統，于該層圖像上采用自由曲線法描繪出皮質輪廓作為皮質ROI，髓質內放置3個圓形ROI作為髓質ROI（圖1），分別置于腎臟上、中、下極，后處理系統在b0圖及ADC圖的對應位置自動生成相應的ROI。皮質ROI 1個，大小120～160個體素，髓質ROI 3個，每個ROI大小均為8～12個體素。分別記錄FA圖及ADC圖上的相應的FA值及ADC值，計算其平均值。

4.統計學處理

采用SPSS 19.0軟件進行統計學分析，計量資料均以均數±標準差（x±s）表示。采用方差齊性檢驗及單因素方差分析（one way ANOVA）比較不同組別間皮髓質FA值、ADC值差異，各組間兩兩比較采用最小顯著差值法（least significant difference，LSD）及Dunnett's T3。以P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

1.不同組別腎臟DTI圖像表現

移植腎功能正常組:FA灰白圖顯示皮髓質分辨清晰，髓質呈明顯高信號，皮質呈明顯低信號；ADC圖顯示皮髓質分辨欠清，均呈中等信號（圖2）。AR組: FA灰白圖顯示皮髓質分辨清晰，髓質呈明顯高信號，皮質呈明顯低信號，ADC圖顯示皮髓質分辨不清，均呈中等信號（圖3）。ATN組:FA灰白圖顯示皮髓質

分辨清晰，髓質呈明顯高信號，皮質呈明顯低信號；ADC圖顯示皮髓質分辨欠清，均呈中等信號（圖4）。

圖1　ROI選取方法。長箭代表皮質ROI，短箭代表髓質ROI。

圖2　移植腎功能正常患者，男，44歲。a）FA圖顯示皮髓質分辨清晰，髓質呈明顯高信號，皮質呈明顯低信號；b）ADC圖顯示皮髓質分辨欠清，均呈中等信號。 圖3 移植腎AR患者，男，45歲。a）FA圖顯示皮髓質分辨清晰，髓質呈明顯高信號，皮質呈明顯低信號；b）ADC圖顯示皮髓質分辨欠清，均呈中等信號。 圖4 移植腎ATN患者，女，60歲。a）FA圖顯示皮髓質分辨清晰，髓質呈明顯高信號，皮質呈明顯低信號；b）ADC圖顯示皮髓質分辨欠清，均呈中等信號。

2不同組別間腎皮髓質FA值、ADC值比較

移植腎AR組皮質ADC值小于功能正常組（t= -3.517，P=0.001），AR組皮質ADC值小于ATN組（t=-2.875，P=0.007），差異均具有統計學意義；功能正常組與ATN組間皮質ADC值差異無統計學意義（t=-0.261，P=0.795）。

AR組髓質ADC值小于功能正常組（t= -5.121，P=0.000），AR組髓質ADC值小于ATN組（t=-2.912，P=0.006），差異均具有統計學意義；功能正常組與ATN組間髓質ADC值差異無統計學意義（t=0.948，P=0.349）。

移植腎功能正常組、AR組與ATN組間皮質FA值及髓質FA值兩兩比較差異均無統計學意義（P值均＞0.05，表1）。

表1　不同組別間皮髓質各參數值比較

討 論

1.基本原理及掃描參數選擇

擴散加權成像（diffusion weighted imaging，DWI）通過定量檢測組織內水分子擴散運動受限程度來間接反映組織微觀結構的改變，在評價腎臟功能方面的可行性已得到廣泛認可［6-8］。DTI是在DWI的基礎上發展起來的，能夠同時獲取反映組織內水分子擴散運動幅度及擴散各向異性的信息。因此采用DTI技術評價腎臟功能能夠較DWI提供更為豐富的信息，而且其敏感性可能會更高。ADC值和FA值是目前腎臟DTI的主要定量評價參數。ADC值用于描述組織內水分子擴散運動幅度，ADC值越大，說明水分子的擴散能力越強。FA值指水分子擴散各向異性成分占整個擴散張量的比例，取值范圍為0～1，FA值越趨近于1，說明組織內水分子擴散的各向異性越大［9，10］。

對于DTI成像，b值的選擇一直是被廣泛討論的話題。b值用于衡量擴散敏感梯度的脈沖程度，能反映水分子擴散運動和腎內血流灌注的雙重改變，是ADC值中構成擴散、灌注權重的決定性因素。頭部DTI成像b值多選取1000s/mm2，腦實質的ADC值約為腎臟實質的1/3，為保證相似的信號強度，目前國內外研究b值多數選擇為300 s/mm2或400s/mm2［11-13］。當b值較高時，得到的是接近細胞外間隙真實水分子的擴散信息，組織的擴散權重加強，微循環灌注效應減弱［14］。但當b值高于700s/mm2時，圖像偽影的產生已不容忽視，因為高b值意味著需要較長的TE，對于腎臟這種T2值較短的器官來說，圖像質量明顯下降，以至腎臟難以觀察。同時，當b值低于100s/mm2時，此時大部分的擴散效應由微循環灌注產生［15-17］。腎臟血流量大，血流灌注對于ADC值的影響較大，為了兼顧圖像質量并減少血流灌注對ADC值的影響，本研究采用b值為300s/mm2。同時通過前期研究發現當b值處于300～600s/mm2時，健康腎臟皮髓質各參數值差異無統計學意義。

2.不同組別間皮髓質FA值及ADC值比較

不同組別間皮質ADC值對比結果顯示，AR組皮質ADC值小于功能正常組及ATN組。移植腎功能出現急性排異反應時，皮質腎單位內腎小球及腎小管結構出現不同程度損傷，甚至發生壞死，使得一方面皮質血流灌注減低，另一方面水分子擴散程度減低，從而導致皮質ADC值降低。

不同組別間髓質ADC值對比結果顯示，AR組髓質ADC值小于功能正常組及ATN組，差異有統計學意義（P＜0.05），但后兩者髓質ADC值間差異無統計學意義（P＞0.05）。原因可能是腎移植術后的代償調節機制使皮髓質間血流灌注重新分布，髓質血流灌注更為豐富，使功能正常組髓質ADC值大于AR組，而功能正常組由于移植腎功能亦出現某種程度損傷，髓質內血流灌注相對減低，同時其內水分子擴散也一定程度受到影響，因此功能正常組髓質ADC值與ATN組差異不明顯。對于AR組，移植腎髓質內小管結構及血管結構均出現不同程度損傷，甚至壞死，使腎小球濾過率下降、腎小球重吸收減少及細胞通透性下降導致的水分子擴散障礙改變，導致其內水分子擴散方向性的改變，從而導致髓質ADC值明顯低于其它各組。Abou-El-Ghar［18］等通過采用1.5T MR DWI掃描鑒別移植腎功能正常患者與急性移植腎功能損傷患者，結果顯示移植腎功能正常患者ADC值明顯高于急性移植腎功能損傷患者（P＜0.01），與本研究結果一致。Eisenberger等［19］采用3.0TMRI對15例腎移植術后患者行多b值DWI檢查，受試者包括10例移植腎功能正常患者、4例經病理證實的AR患者以及1例經病理證實的ATN患者，結果顯示AR組ADCt明顯低于移植腎功能正常組（P＜0.05）。

不同組別間皮質FA值對比結果顯示，移植腎各組間兩兩比較顯示皮質FA值差異均無統計學意義（P＞0.05），說明腎移植術后移植腎皮質內水分子擴散各向異性仍然受到了一定程度的影響，但因為腎臟特殊的解剖結構，即皮質內水分子擴散各向異性本身不明顯，所以導致移植腎各組間皮質FA值差異并不明顯。

不同組別間髓質FA值對比結果顯示，移植腎各組間兩兩比較顯示髓質FA值差異均無統計學意義（P＞0.05），原因可能與腎移植術后移植腎去自主神經支配及免疫抑制劑的作用有關。當移植腎功能出現損傷甚至發生AR或ATN時，腎臟髓質內腎小管以及周圍間質會出現不同程度的水腫、變性、炎性細胞浸潤等病理改變，導致其內水分子擴散方向性的改變，同時皮、髓質間微循環血流分布的異常等因素也會導致水分子擴散的各向異性無明顯差異。

本研究存在一些不足，一方面未對檢查前受試者的水化狀態進行標準化，Sigmund等［20］的最近研究表明水化狀態可能會對腎臟FA值造成影響；另一方面，本研究中AR及ATN患者例數較少，有待進一步擴大樣本量深入研究。

綜上所述，DTI鑒別移植腎AR與ATN具有可行性，可為臨床腎移植術后常見并發癥的鑒別提供依據，減少穿刺活檢的風險。

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下期要目

分子影像學專題

輸卵管積液的MRI研究

十二指腸鈍性損傷的MSCT診斷

MRI在胎盤侵犯術前診斷中的價值

兒童髓母細胞瘤的影像學表現

卵巢卵泡膜細胞瘤MR動態增強與DWI的表現pc-ASL技術在橋小腦角區腫瘤術后復發評估

基于能譜CT單能量成像及自適應統計迭代重建技術的門靜脈圖像質量分析

單純乳腺導管原位癌（DCIS）MRI特征與HER2表達及病理核分級的相關性研究

磁化傳遞對比成像和擴散加權成像在中軸型脊柱關節病患者早期骶髂關節炎中的應用

磁共振DWI聯合DCE序列診斷早期強直性脊柱炎骶髂關節改變

?腎移植影像學專題?

作者單位：300192 天津，天津醫科大學一中心臨床學院（李瓊、任濤）；300192 天津，天津市第一中心醫院放射科（陳麗華、黃黎香、沈文）；300052 天津，天津市中心婦產科醫院超聲科（李瓊）

Diffusion tensor imaging for differentiating acute rejection from acute tubular necrosis in kidney allografts dysfunction-apre-liminary study

LI Qiong，REN Tao，CHEN Li-hua.et al.Department of Radiology，Tianjin Medical University，First Central Hospital，Tianjin 300192，P.R.China

【Abstract】Objective:To assess the feasibility of using diffusion tensor imaging（DTI）to differentiate acute rejection （AR），acute tubular necrosis（ATN）and kidney allografts with normal function，and to explore a sensitive，noninvasive strategy for evaluating renal allograft function.Methods:Between May 2012and December 2013，42renal allograft recipients 2～4weeks after transplantation were included in this study and examined using a fat saturated echo planar DTI sequence （diffusion directions=6，b=0，300s/mm2）in oblique coronal orientation at a 3.0Tesla magnetic resonance（MR）imager. All patients were divided into three groups:normal renal function group，acute rejection group and acute tubular necrosis group，and the latter two groups were confirmed by pathological biopsy.Mean apparent diffusion coefficient（ADC）and mean fractional anisotropy（FA）and R2＊values were determined separately for the cortex and the medulla and compared among the three groups by using one way ANOVA test.Results:Mean ADC value in the cortex of AR group was significantly lower than those in normal renal function group（t=-3.517，P=0.001）and ATN group（t=-2.875，P=0.007）.Mean ADC value in the medulla in AR group was lower than those in normal renal function group（t=-5.121，P=0.000）and ATN group（t=-2.912，P=0.006）.There were no significant differences of mean ADC values in the cortex and medulla between normal renal function group and ATN group（P＞0.05）；There were no significant differences of mean FA value in the cortex and medulla among all the three groups（P＞0.05）.Conclusion:DTI can differentiate between transplanted renal AR and ATN noninvasively，and mean ADC value in the cortex and medulla can be used as a criterion for differential diagnosis.

【Key words】Diffusion tensor imaging；Magnetic resonance imaging；Kidney transplantation；Kidny tubular necrosls，acute

收稿日期:（2015-03-23 修回日期:2015-03-31）

通訊作者：沈文，E-mail:shenwen66happy@163.com

作者簡介：李瓊（1987-），女，河南人，碩士研究生，醫師，主要從事婦產科超聲診斷工作。

DOI:10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.05.007

【中圖分類號】R692.9；R445.2

【文獻標識碼】A

【文章編號】1000-0313（2015）05-0531-05