動脈自旋標記與多期增強技術評估不同年齡正常人腎血流

王逸敏，劉愛連，劉靜紅，孫美玉，宋清偉，李 燁，陳安良，田士峰

(大連醫科大學附屬第一醫院放射科，遼寧 大連 116011)

動脈自旋標記與多期增強技術評估不同年齡正常人腎血流

王逸敏，劉愛連*，劉靜紅，孫美玉，宋清偉，李 燁，陳安良，田士峰

(大連醫科大學附屬第一醫院放射科，遼寧 大連 116011)

目的 采用MR動脈自旋標記(ASL)技術與MR多期增強評估不同年齡腎功能正常人群腎臟皮質血流的變化，并分析腎血流灌注與腎臟功能改變的關系。探討ASL技術與多期增強技術評估腎血流灌注的差異。方法 收集本院行MR檢查的腎臟無明顯病變、腎功能正常的21～80歲受檢者178名，按年齡段分為3組(21～40歲組，41～60歲組，61～80歲組)，每組各隨機抽樣20名進行分析。采用ASL技術獲得腎血流量(RBF)；采用多期增強掃描獲得腎皮質早期增強率(ER)；采用CKD-EPI公式估算腎小球濾過率(eGFR)。比較不同年齡組間RBF、ER和eGFR值，并分析其與年齡的相關性。結果 3組間RBF、eGFR比較差異均有統計學意義 (P均<0.05)，且21～40歲組與61～80歲組差異有統計學意義(P<0.05)，余組間兩兩比較差異無統計學意義(P均>0.05)；兩兩組間比較eGFR值差異均有統計學意義 (P均<0.05)。3組間ER差異無統計學意義(P=0.05)。雙腎RBF、ER、eGFR均與年齡呈負相關(r=-0.37、-0.38、-0.87，P均<0.01)；RBF、ER與eGFR間均無相關性(r=0.208、0.223，P=0.111、0.087)；RBF與ER無相關性(r=0.015，P=0.911)。結論 正常腎功能人群隨年齡增長，腎功能、腎血流量逐漸減低。ASL技術較多期增強技術對年齡增長導致的腎皮質血流的改變更加敏感。

磁共振成像；腎血流量；年齡；腎小球濾過率

動脈自旋標記(arterial spin labeling， ASL)技術采用動脈血的氫質子作為內源性對比劑，可評估組織血流灌注情況，其優點在于無輻射、可重復性較好、不需應用外源性對比劑[1]。目前ASL技術涉及到正常人腎血流量的相關分析僅以正常人作為對照組，而對正常人腎血流量影響因素的分析鮮見。本研究旨在采用ASL技術及MR多期增強技術，對不同年齡段腎功能正常人群的腎臟血流量進行比較，探討其與年齡的相關性，并分析ASL所測得的腎血流量(renal blood flow， RBF)、多期增強測定的皮質早期增強率(enhancement ratio， ER)及估算腎小球濾過率(estimated glomerular filtration rate， eGFR)間的相關性。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年6月—2015年12月在本院接受MR腹部多期增強及ASL掃描、有實驗室酶法測定血肌酐(serum creatinine， Scr)檢查結果的379名受檢者，納入標準：①年齡21～80歲；②1周內實驗室檢查結果顯示Scr正常，無腎病史及血尿、蛋白尿等癥狀；③無外傷史、惡性腫瘤史、手術史；④無泌尿系結石及梗阻史；⑤無各種影響腎功能和腎臟血供的系統疾病。排除標準：①腎臟占位性病變體積>2.0 cm2；②鄰近器官病變或腫瘤壓迫腎實質及其血管；③泌尿系結石及梗阻；④屏氣配合不佳，圖像有明顯偽影。最終納入178名受檢者，按受檢者年齡分為3組：21～40歲組，41～60歲組，61～80歲組，采用分層隨機抽樣法每組各抽取20名進行研究。本研究經醫院倫理委員會審批同意，且受檢者均知情同意。

1.2儀器與方法 采用GE Signa Excite HD 1.5T磁共振掃描儀，8通道相控陣體部線圈。所有受檢者檢查前均禁食水4～6 h。常規掃描序列及其參數見表1。ASL掃描采用單次激發快速自旋回波-流動反轉回復序列(single shot fast spin echo-flow sensitive alternating inversion recovery， SSFSE-FAIR)，冠狀位掃描，受檢者屏氣22 s。增強掃描采用三維肝臟容積超快速采集(liver acquisition with volume acceleration， LAVA)序列，對比劑為馬根維顯，經肘靜脈注射，劑量0.1 mmol/kg體質量，速率2.5 ml/s。于注射對比劑前和注射后16、40、70、90 s進行掃描，每期掃描時間為15 s，分別獲得MASK、皮質早期、皮質期、髓質期、排泄期圖像。

1.3圖像分析 采用GE AW 4.4后處理工作站，應用FuncTool軟件中FAIR后處理模塊對ASL原始圖像行后處理，獲得腎臟灌注偽彩圖。由1名有3年腹部影像診斷經驗的醫師進行測量和計算。①皮質早期ER：皮質早期信號值、平掃期信號值的測量見圖1，分別將軸位平掃LAVA圖像及皮質早期LAVA圖像采用Compare功能重建冠狀位正中層面圖像，在皮髓質分界清楚區放置ROI，雙側腎上極、中部、下極共放置6處ROI并記錄其位置，ROI大小為5～10 mm2，不超出皮、髓質邊界(圖1)，記錄其對應的信號值并取平均值。ER=(皮質早期信號值-平掃信號值)/平掃信號值。②RBF：在腎臟灌注偽彩圖中，雙腎上極、中部、下極皮質內共放置6個ROI，ROI位置與測量ER時保持一致(圖2)，因重建后腎臟灌注偽彩圖信噪比較低，ROI大小為30～40 mm2，記錄其RBF值并計算平均值。

表1 掃描序列及參數

注：TD：延遲時間；FIESTA：穩態進動平衡序列

圖1 ER測量ROI放置 A～C.LAVA-MASK冠狀位重建圖像； D～F.LAVA-MASK對應的軸位圖像； G～I.皮質早期冠狀位重建圖像； J～L.皮質早期對應的軸位圖像

1.4eGFR的計算 根據Scr值，eGFR的估算采用CKD-EPI公式[2]。

2 結果

3組間性別差異均無統計學意義(P均<0.017)。

3組間各參數結果見表2。3組間RBF、eGFR比較差異有統計學意義(P均<0.05)，且21～40歲組與61～80歲組RBF差異有統計學意義(P<0.05)，余組間兩兩比較差異無統計學意義(P均>0.05)；eGFR值兩兩組間比較差異均有統計學意義 (P均<0.05)。3組ER差異無統計學意義(P=0.05)。

雙腎RBF、ER、eGFR均與年齡呈負相關(r=-0.37、-0.38、-0.87，P均<0.01)；RBF、ER與eGFR間均無相關性 (r=0.208、0.223，P=0.111、0.087)；RBF與ER無相關性 (r=0.015，P=0.911)。

表2 不同年齡組間RBF、ER和eGRF比較(±s，n=20)

注：*：與21～40歲組比較，P<0.05；#：與41～60歲組比較，P<0.05

圖2 CBF測量ROI放置 A.ASL原始圖像； B.CBF偽彩圖像，ROI放置與ER測量時冠狀位重建圖像的位置保持一致

3 討論

SSFSE-FAIR掃描速度快、圖像空間分辨率較高，腎臟解剖結構顯示較好，可初步評估腎臟皮髓質的灌注狀態[3]，因此本研究采用SSFSE-FAIR序列進行ASL掃描。研究[4]表明，采用ASL技術評估腦血流量時，不同年齡段人群最佳標記后延遲時間不同，因需與多期增強掃描技術比較，本研究未進一步細化掃描參數。LAVA技術掃描速度快、范圍廣，脂肪抑制效果較好，可獲得信噪比良好的連續圖像，非常適用于連續觀察器官灌注情況[5]。動態增強掃描技術(dynamic contrast enhanced MRI, DCE-MRI)受呼吸運動與腸蠕動影響較大，且其掃描期相較多，需較長的掃描時間，因此本研究選擇4期增強掃描序列評估腎臟增強情況。

ASL技術采用的腎臟灌注模型是基于被標記的血液與組織交換在短時間內完成的理論基礎[6]。有研究[7]認為，ASL原始圖像的對比噪聲比和信噪比欠佳，不能區分髓質結構，且ASL采用的定量模型以動脈血內的氫質子作為內源性對比劑，其在髓質中比例較小，對髓質血流量的變化可能不敏感。因此本研究僅針對腎皮質的RBF值進行研究。ER多用于疾病的鑒別診斷，可在一定程度上反映組織的血流灌注情況[8-9]，本研究選擇皮質早期的ER與ASL所得RBF進行對比。

3.1腎血流、腎功能改變與年齡的關系 隨年齡增加，腎皮質中腎小球毛細血管的管腔狹窄和閉塞，造成腎小球硬化；毛細血管襻間出現自由吻合支，使皮質血流向髓質分流，以上改變導致老年人(60歲以上)腎皮質血流明顯減少。本研究結果表明，腎皮質RBF在不同年齡段間差異有統計學意義(F=4.549，P=0.01)，21～40歲組RBF大于61～80歲組(P<0.05)，年齡與腎皮質RBF呈負相關(r=-0.37，P<0.01)。總之，正常人腎臟的血流量雖然受年齡的影響，但其隨年齡增長而減小的速率較為緩慢，當年齡差別較大時才有明顯減小。

研究[10]表明，正常無明顯腎臟疾病的61～82歲老年人菊粉和對氨馬尿酸鹽清除率會輕微下降，但腎小球濾過率(glomerular filtration rate， GFR)值仍在正常范圍。對波美拉尼亞健康人的Scr及eGFR(采用C-G公式和MDRD公式估算)的研究[11]表明，Scr值和eGFR值均隨年齡的增加而減低，采用CKD-EPI公式估算GFR的研究[12]也獲得相同的結果。另外，年齡大于40歲的正常人會因年齡增長而導致腎單位的減少和GFR下降(每年約0.8～1.0 ml/min)[13]。本研究結果表明eGFR隨年齡的增大而逐漸減低，差異均有統計學意義(P<0.05)，提示在本組人群中，隨年齡增大，腎臟功能會逐漸減低，且腎功能在不同年齡段間存在明顯差異。

3.2ASL技術、多期增強技術與eGFR的相關性比較 ER作為半定量指標，在臨床的應用較為廣泛[14-15]，其與RBF無相關性。考慮原因為多期增強技術采用的對比劑為細胞外對比劑，反映對比劑與組織細胞外間隙交換的情況，ASL技術采用動脈血內氫質子為內源性對比劑，反映組織灌注的細節不同；另外，注射對比劑后可能一定程度上影響組織灌注，而使用內源性對比劑的ASL技術可更真實地體現組織灌注情況。本研究表明，雖然RBF與ER均隨年齡增長而降低，但3個年齡組ER差異無統計學意義(F=3.157，P=0.05)，提示ASL可更敏感地反映年齡增大導致的腎血流量差異，而期相較少的多期增強技術敏感度較差。DCE-MRI在臨床已得到廣泛應用，Wu等[16]對19名25～68歲志愿者的研究表明，ASL測得的皮質區RBF值與采用DCE-MRI的Block循環去卷積算法獲得的RBF值有良好相關性，但與髓質區RBF無相關性。也有學者[7]認為，ASL技術采用的腎臟灌注模型忽視了毛細血管壁滲透性的影響和血液對遠端組織灌注的影響，因而使ASL對腎血流情況的評估過于簡單化。Wu等[16]也發現DCE-MRI測得的RBF無論皮質、髓質均高于ASL測得的RBF；但也有研究[7,17]認為DCE-MRI所測得的RBF較ASL低，其中Winter等[7]認為ASL與DCE-MRI所得的RBF有良好的相關性，Zimmer等[17]卻認為兩者間有明顯的差異。但由于各研究均無金標準對比，尚無法判定哪種方法的準確性更高[5]。

董建等[18]發現，在GE 3.0T MR上采用SSFSE-FAIR序列所測得的腎皮質RBF與Scr存在明顯相關性，但本研究結果顯示RBF與eGFR無明顯相關性 (r=0.208，P=0.111)。分析存在差異的原因：①雖然均采用Scr值進行研究，本研究采用CKD-EPI公式估算eGER，充分考慮了人種、性別間的差異；②本研究采用的TI為1 200 ms，與董建等[18]采用的1 400 ms不同，可能導致灌注計算的差異；③董建等[18]研究樣本量較小，共18例，年齡32～66歲，與本研究的人口樣本存在差異。有研究[19]采用Siemens 3.0T MR和TRUE-FISP FAIR序列評估12名志愿者雙側腎臟的RBF，并與CKD-EPI公式估算的eGFR進行比較，結果發現RBF與eGFR間無明顯相關性。TRUE-FISP和SSFSE序列雖然采集方式不同，但均為T2權重的快速掃描技術，且由于其同樣采用CKD-EPI公式估算eGFR，因此本研究與之相同的結果。

腎小球濾過的決定因素主要有腎小球毛細血管靜水壓、腎小球毛細血管膠體滲透壓、腎小球囊內靜水壓和超濾系數。腎血流量改變主要影響濾過分數，但其他因素受血流量影響較小，因此當腎血流量發生變化時，eGFR不一定會隨之改變，本研究結果也發現腎臟皮質早期的ER、RBF與eGFR并無明顯相關性。

本研究的不足：①為回顧性研究，各組內年齡構成存在一定偏倚；②由于臨床評估RBF的金標準——對氨馬尿酸鹽清除率和放射性同位示蹤技術的應用并不廣泛，因此本研究缺乏與金標準對照；③樣本量較小，需擴大樣本量進行深入研究。

總之，正常腎功能人群隨年齡增長，腎功能、腎血流量均在正常范圍內逐漸減低。ASL技術和多期增強技術均可觀察到隨年齡增長腎皮質血流量的減低，但ASL技術較多期增強技術對年齡增長導致的腎皮質血流的改變更敏感。

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Arterial spin labeling and multi-phase enhancement technique in evaluation of renal blood flow in different age healthy subjects

WANGYimin,LIUAilian*,LIUJinghong,SUNMeiyu,SONGQingwei,LIYe,CHENAnliang,TIANShifeng

(DepartmentofRadiology,theFirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116011,China)

Objective To assess the changes of renal cortical blood flow (RBF) in subjects with normal renal function of different age, and to analyze the relationship between renal perfusion and renal function changes by arterial spin labeling technique (ASL) and multi-phase enhanced MRI. Methods Totally 178 subjects who were confirmed without renal diseases and had normal renal function underwent MRI. The subjects were divided into 3 groups according to age (21—40 years old group, 41—60 years old group and 61—80 years old group), and 20 cases were randomly extracted from each group. RBF and enhancement ratio (ER) were acquired by ASL and multi-phase enhanced MR. Estimated glomerular filtration rate (eGFR) was calculated using the CKD-EPI formula. RBF, ER and eGFR values were compared among different groups, and their correlation with age were analyzed meanwhile. Results There were significant differences of RBF and eGFR among 3 groups (P<0.05). The difference of RBF between 21—40 years old and 61—80 years old group was significantly (P<0.05), but there were no significant differences in pairwise comparison between other groups. There were significant differences of eGFR among 3 groups and inter group comparison (allP<0.05). There was no significant difference of ER among 3 groups (P=0.05). The RBF, ER and eGFR showed negative correlations with age (r=-0.37, -0.38, -0.87, allP<0.01). There were no significant correlations between RBF, ER and eGFR (r=0.208, 0.223,P=0.111, 0.087). There was no correlation between RBF and ER (r=0.015,P=0.911). Conclusion With age increasing, renal function and perfusion decrease gradually in normal range. ASL is more sensitive than multi-phase enhancement technique for detecting the changes of renal cortical perfusion caused by aging.

Magnetic resonance imaging; Renal blood flow; Age; Glomerular filtration rate

王逸敏(1990—)，女，甘肅天水人，在讀碩士。研究方向：腹部影像診斷學。E-mail： 369141717@qq.com

劉愛連，大連醫科大學附屬第一醫院放射科，116011。E-mail： cjr.liuailian@vip.163.com

2016-06-28

2016-12-13

生殖泌尿影像學

10.13929/j.1003-3289.201606164

R322.61; R445.2

A

1003-3289(2017)02-0265-06