磁共振功能成像在原發(fā)性IgA腎病中的臨床應(yīng)用

趙承琳， 楊正漢

原發(fā)性IgA腎病(IgA nephropathy，IgAN)是指以IgA或IgA為主并伴有其他免疫復(fù)合物沉積于腎小球系膜區(qū)的腎小球疾病, 特別是亞洲地區(qū)的發(fā)展中國(guó)家尤為高發(fā)[1]，在中國(guó)兩大腎病研究中心對(duì)IgAN患者的隨訪過程中，約12.5%的患者進(jìn)展為終末期腎病(end-stage renal disease，ESRD)，約14.1%的患者腎小球?yàn)V過率(estimated glomerular filtration rate，eGFR)下降超過50%或ESRD[2]。因此，早期診斷IgAN并動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)其腎功能變化，對(duì)指導(dǎo)臨床治療方案及延緩疾病的進(jìn)展具有重要意義。既往診斷IgA腎病及對(duì)病情的預(yù)后判斷多依賴穿刺活檢，但I(xiàn)gAN相較于其他原發(fā)性腎小球疾病進(jìn)展更快，ESRD風(fēng)險(xiǎn)更高，穿刺活檢屬于有創(chuàng)檢查，術(shù)后會(huì)發(fā)生血尿、血腫等并發(fā)癥，因此，盡管穿刺病理結(jié)果是判斷預(yù)后的最強(qiáng)證據(jù)，但臨床無法將腎穿刺活檢術(shù)用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)IgAN病理進(jìn)展。隨著MRI技術(shù)日益成熟，MRI功能性成像的臨床應(yīng)用，如擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)、擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)、體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intra-voxel incoherent motion，IVIM)擴(kuò)散加權(quán)成像、血氧水平依賴功能磁共振成像(blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging，BOLD-fMRI)、MR彈性成像(magnetic resonance elastography，MRE)、動(dòng)脈自旋標(biāo)記成像(arterial spin labeling，ASL)和動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)(dynamic contrast-enhanced，DCE)等，MR可作為一種無創(chuàng)性的檢查方法來反映腎臟微觀病變及其功能變化，有望在臨床對(duì)IgAN的病程監(jiān)測(cè)及腎功能的評(píng)估發(fā)揮一定積極作用。

DWI

DWI的成像基礎(chǔ)是水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，其能反應(yīng)活體組織細(xì)胞內(nèi)外水分子的運(yùn)動(dòng)情況變化，如果水分子在體素內(nèi)能夠自由運(yùn)動(dòng)會(huì)使得此處失相位，信號(hào)減低；反之如果水分子擴(kuò)散受限制，則較少失相位，信號(hào)相對(duì)前者較高。DWI掃描通常能夠得到擴(kuò)散敏感系數(shù)(b)值=0的圖像和高b值圖像，并可以利用計(jì)算機(jī)后處理得到的表觀擴(kuò)散系數(shù)(apparent diffusion coefficient，ADC)，ADC是基于擴(kuò)散加權(quán)成像的定量指標(biāo)來反映整體組織結(jié)構(gòu)特性的“擴(kuò)散常數(shù)”，其描述的是DWI成像范圍內(nèi)不同方向的分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的速度和范圍，b值越大擴(kuò)散所占的權(quán)重越重，產(chǎn)生的梯度場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)，對(duì)擴(kuò)散更加敏感，但也會(huì)使得信號(hào)的衰減增加。

在急、慢性腎病導(dǎo)致血管外間隙及細(xì)胞外間隙水分子自由運(yùn)動(dòng)受限是ADC值降低的原因之一。IgA腎病病理改變是以腎小球血管系膜基質(zhì)增殖、硬化為主，隨病變進(jìn)展可呈局灶性至彌漫性的系膜增生、硬化，病程后期出現(xiàn)腎小管萎縮，導(dǎo)致水分子擴(kuò)散受限，從而降低腎臟皮髓質(zhì)ADC值，ADC值隨著腎小球硬化及腎小管間質(zhì)纖維化的加重而下降，另外，GFR及血肌酐水平也與ADC值相關(guān)[3,4]。王帥文等[5]采用Katafuchi積分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)IgAN病理損害程度進(jìn)行量化評(píng)分，分析右腎皮、髓質(zhì)ADC 值與積分的相關(guān)性，結(jié)果顯示兩者間呈負(fù)相關(guān)，說明隨著病理損害程度的加重，腎組織水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越受限，中、重度IgA腎病患者腎臟的病理改變與病理分級(jí)具有較好的一致性，尤其對(duì)評(píng)價(jià)腎臟的濾過功能及病理變化有一定的臨床價(jià)值。Inoue等[6]的研究進(jìn)一步說明腎間質(zhì)纖維化改變和組織缺氧與ADC值相關(guān)，即腎血流灌注程度與ADC值存在相關(guān)性，隨著微血管病變的加劇導(dǎo)致腎實(shí)質(zhì)缺氧程度升高，而缺氧不僅是纖維化的結(jié)果，也是造成間質(zhì)纖維化的因素之一[7]，故患腎血流灌注減少，其ADC值也會(huì)顯著降低。另外，磁共振DWI成像能反映腎臟皮髓質(zhì)各自的病理生理狀態(tài)，Togao等[3]通過檢測(cè)單側(cè)輸尿管梗阻鼠的ADC值，發(fā)現(xiàn)其與細(xì)胞密度及纖維化程度有關(guān)，證實(shí)了DWI可以用于監(jiān)測(cè)腎臟纖維化進(jìn)展變化。

DTI

DTI是DWI的發(fā)展和深化，組織結(jié)構(gòu)中受各種組織結(jié)構(gòu)的限制，水分子可能更容易在某一個(gè)方向上自由地?cái)U(kuò)散。擴(kuò)散的程度顯示對(duì)方向的偏好可量化為部分各向異性(fractional anisotropy，F(xiàn)A)既往研究表明腎臟FA圖與腎小球硬化的嚴(yán)重程度相關(guān)[8]。當(dāng)腎臟出現(xiàn)結(jié)構(gòu)病變(纖維化發(fā)生)，尤其是腎功能下降明顯時(shí)，F(xiàn)A圖(尤其是髓質(zhì)區(qū))明顯降低，研究表明腎髓質(zhì)FA圖比ADC值更敏感[9]。IgAN的腎間質(zhì)纖維化發(fā)展速度較快，腎間質(zhì)在髓質(zhì)中所占比例遠(yuǎn)大于腎皮質(zhì)，而腎活檢取材以腎皮質(zhì)為主，故腎臟髓質(zhì)纖維化不一定會(huì)被病理檢出，通過應(yīng)用DTI檢測(cè)腎纖維化可能會(huì)彌補(bǔ)腎穿刺取材的限制，并能夠更準(zhǔn)確的反映腎臟間質(zhì)纖維化的情況。

IVIM

ADC不僅受水分子彌散的影響，也受微循環(huán)灌注的影響。IVIM模型可以同時(shí)獲得灌注和擴(kuò)散信息[10,11]，腎臟結(jié)構(gòu)包括腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)，屬于高度不均質(zhì)組織，擴(kuò)散加權(quán)信號(hào)實(shí)際上為多指數(shù)衰減方式，特別在b值范圍較大時(shí)更是如此，因此在臨床應(yīng)用中常常采用雙指數(shù)模型。雙指數(shù)模型假設(shè)在一個(gè)成像體素內(nèi)同時(shí)存在快速擴(kuò)散質(zhì)子池和慢速擴(kuò)散質(zhì)子池兩種成分，為了將這兩種不同的擴(kuò)散成分分離出來，其雙e指數(shù)模型計(jì)算兩個(gè)擴(kuò)散系數(shù)，一個(gè)快擴(kuò)散D*代表微循環(huán)灌注效應(yīng)的ADC值，取決于毛細(xì)血管收縮或舒張的狀態(tài)，受毛細(xì)血管密度的影響；一個(gè)慢擴(kuò)散D，是代表真性擴(kuò)散的ADC值；還有快擴(kuò)散對(duì)應(yīng)的比例系數(shù)f，代表微循環(huán)灌注和真性彌散的占有率，計(jì)算公式為：Sb/S0=f·exp(-b·D*)+(1-f)·exp(-b·D)[12-13]。

隨著腎小球增生硬化及腎小管間質(zhì)纖維化的進(jìn)展，水分子彌散及微循環(huán)灌注均下降，腎臟皮、髓質(zhì)f值明顯降低，二者呈負(fù)相關(guān)，且在疾病早期顯現(xiàn)出來，可能提示IVIM模型對(duì)慢性腎病病理改變及進(jìn)展有一定意義[14]。

BOLD-fMRI

研究表明組織中的顯著松弛率或R2*(=1/T2)與回波時(shí)間與脫氧血紅蛋白的組織含量成正比，因此，血紅蛋白水平增加，T2將減少，導(dǎo)致R2*增加，慢性腎病(CKD)可影響腎實(shí)質(zhì)氧合水平和臨床進(jìn)程，BOLD可以反映組織的血氧代謝水平，有潛力成為一個(gè)極好無創(chuàng)性腎功能評(píng)估工具[15]。研究發(fā)現(xiàn)CKD患者BOLD的R2*值和eGFR及腎臟病理損害(纖維化區(qū)域面積)相關(guān)[6]。蘇妍等[16]研究表明磁共振BOLD在IgAN中的應(yīng)用具有可行性，尤其對(duì)評(píng)價(jià)腎臟濾過功能及病理變化有一定的臨床價(jià)值，但對(duì)早期病變?nèi)狈γ舾行浴?/p>

MRE

彈性是人體組織的重要物理特性，反應(yīng)的是組織生物力學(xué)的特性參數(shù)， MRE以梯度回波序列為基礎(chǔ)，在X、Y或Z軸上施加運(yùn)動(dòng)敏感梯度，并利用反演擬合算法獲得組織的MR彈性圖[17]。當(dāng)IgAN腎實(shí)質(zhì)纖維化的程度逐漸增加時(shí)，腎組織彈性下降、硬度增加，或許能在MRE中有所反映，臨床研究中MRE多用于檢測(cè)移植腎的組織纖維化的程度[18,19]，罕有應(yīng)用于IgAN。

ASL和DCE

ASL是在不使用對(duì)比劑的情況下無創(chuàng)性得到組織灌注情況的檢查方法目前廣泛應(yīng)用于顱腦，近年來在腎臟中的應(yīng)用逐漸增多，且多與BOLD成像相結(jié)合，可同時(shí)反映腎臟組織灌注及氧合水平[20]。

DCE通過觀察對(duì)比劑首過的磁共振信號(hào)變化來評(píng)估腎灌注和腎功能情況。其量化指標(biāo)包括腎血流量(renal blood flow，RBF)、腎血容量(renal blood volume，RBV)、平均通過時(shí)間(mean transit time。MTT)、達(dá)峰時(shí)間(time to peak，TTP)、曲線最大上斜率(maximum upslope，MUS)等參數(shù)[21]。DCE的定量分析中藥代動(dòng)力學(xué)模型是目前研究的熱點(diǎn)，目前較成熟的是二室模型，該模型把血漿作為中心室，將血管外細(xì)胞外間隙作為周邊室，假設(shè)對(duì)比劑進(jìn)入中心室符合零級(jí)動(dòng)力學(xué)特征，從中心室的消除符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，血管內(nèi)對(duì)比劑依靠濃度梯度在兩室間轉(zhuǎn)移。該模型能夠提供更多復(fù)雜的灌注參數(shù)，比如容積轉(zhuǎn)移常數(shù)(Ktrans)、運(yùn)動(dòng)速度常數(shù)(Kep)、血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)(Fractional extravascular extracellular volume,Ve)、血漿對(duì)比劑濃度(Plasma concentrations of contrast agent,CP)、血漿容積(Plasma volume,VP)等。Zimmer等[22]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭型ㄟ^對(duì)比應(yīng)用ASL和DCE認(rèn)為二者均可檢出急性缺血側(cè)腎臟灌注的減低，且兩者無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。釓對(duì)比劑作為DCE檢查的常用藥物，具有潛在的不良反應(yīng)，對(duì)重度腎功能不全的患者(GFR<30 mL/min)、透析患者，在使用含釓對(duì)比劑后可能引起腎源性系統(tǒng)性纖維化，應(yīng)檢查前評(píng)估患者的腎功能的情況，首選大環(huán)形釓對(duì)比劑如釓布醇、釓特酸葡甲胺、釓特醇，并在滿足臨床需要的情況下，使用最小劑量對(duì)比劑并減少重復(fù)增強(qiáng)掃描次數(shù)，也可選取無需對(duì)比劑的相關(guān)功能序列[23-24]。

綜上所述，原發(fā)性IgA腎病是臨床較為常見的的腎小球疾病。磁共振功能成像能反映腎臟皮髓質(zhì)的病理生理狀態(tài)、無創(chuàng)性評(píng)估腎臟的血流灌注情況及氧合水平，能夠早期診斷IgAN并動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)其腎功能變化，其或?qū)⒊蔀闊o創(chuàng)、可重復(fù)評(píng)價(jià)IgAN病理損害程度的有效影像學(xué)檢查方法，減少患者腎穿刺活檢造成的不適與出血等并發(fā)癥，對(duì)指導(dǎo)原發(fā)性IgA腎病的臨床治療方案及延緩疾病的進(jìn)展具有重要意義。