MR擴散張量成像評估高尿酸血癥患者腎損傷

程仲元,馮友珍,胡俊嬌,林綺婷,蔡香然

(暨南大學附屬第一醫院醫學影像中心，廣東 廣州 510630)

我國高尿酸血癥發病率逐年上升，且患者日益年輕化。高尿酸血癥為高血壓、糖尿病、心血管疾病發生發展的危險因素，亦與腎臟疾病關系密切[1-2]，可引發一系列腎功能損害；若能早期發現腎功能受損并給予干預和治療，可延緩甚至阻止其進展[3-5]。擴散張量成像(diffusion tensor imaging, DTI)已廣泛用于糖尿病腎病[6-7]、腎組織纖維化[8]、慢性腎臟疾病[9-10]及鑒別腎臟腫瘤[11]等相關研究。本研究探討DTI評估高尿酸血癥早期腎功能損傷的可行性，并分析其參數與血清尿酸(serum uric acid, SUA)及腎小球濾過率(estimated glomerular filtration rate, eGFR)的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年3月—2017年2月于暨南大學附屬第一醫院接受雙腎區MR檢查的56例男性高尿酸血癥患者及25名健康志愿者(HC組)。納入標準：①年齡25～45歲；②無惡性腫瘤、血液病、放射及化學治療等病史；③無高血壓、糖尿病、風濕、類風濕等全身系統性疾病；④無慢性腎臟疾病史或慢性腎臟、腎病綜合征等；⑤近期無泌尿系感染史；⑥既往無規律服用降尿酸藥物治療史。排除標準：①圖像質量差，嚴重影響診斷；②腎臟內有較大(>2 cm)或較多(>3個)單純性腎囊腫、腎臟錯構瘤、泌尿系結石(多發結石或結石>2 cm)或其他病變；③存在MR檢查禁忌證。本研究經院倫理委員會批準[批準號:(2016)050]，受檢者均簽署知情同意書。

根據高尿酸血癥患者是否有痛風性關節炎癥狀將其分為2組，即無癥狀高尿酸血癥(asymptomatic hyperuricemia, AH)組和痛風(gout arthritis, GA)組。AH定義為正常嘌呤飲食狀態下，非同日2次空腹SUA>416 μmol/L(7.0 mg/dl)而無痛風發作史；GA為符合2015年ACR/EULAR聯合分類診斷標準[12]，且為首次發作。

1.2 儀器與方法 采用 GE Discovery MR750 3.0T超導型MR儀，8通道體部線圈。囑受檢者掃描前禁食4 h，2 h內飲水量不超過350 ml；檢查前對其行呼吸訓練。檢查時囑受檢者仰臥，足先進，采集腹部冠狀位圖像。T1WI采用屏氣FSPGR序列，TR 3.8 ms，TE 2.2 ms,層厚4.0 mm, 層間隔0.4 mm，FOV 38.0 cm×38.0 cm，帶寬166.7 kHz，矩陣256×200，NEX 0.7，掃描時間6 s；T2WI采用呼吸觸發掃描自旋回波序列，TR 6 000 ms，TE 75.2 ms，層厚4.0 mm，層間隔0.4 mm，FOV 38.0 cm×38.0 cm，帶寬83.3 kHz，矩陣320×320，NEX 2.5，掃描時間 1 min 48 s；DTI采用呼吸觸發SE/EPI序列，TR 3 000～5 500 ms，TE 58.9 ms，層厚4.0 mm，層間隔0.4 mm，FOV 38.0 cm×30.4 cm，帶寬250 kHz，矩陣128×128，NEX 2.0，平均采集時間約3 min 51 s，b值取0和800 s/mm2，施加16個方向擴散敏感梯度場。共獲得10～13層圖像。

1.3 圖像后處理及分析 由2名具有5年以上腹部影像學診斷經驗的主治醫師根據T1WI、T2WI及b=800 s/mm2的DWI獨立觀察雙腎有無占位性病變、多發腎結石和積水及明顯腎周滲出等，意見不一致時經討論決定。將DTI原始數據上傳至GE ADW4.5工作站，經后處理獲得各向異性(fractional anisotropy, FA)和表觀擴散系數(apparent diffusion coefficient, ADC)偽彩圖，由上述2名醫師在b=0 s/mm2的DTI原始圖像(圖1A)近腎門層面勾畫ROI，盡量避開血管、腎盂和腎臟邊緣。腎皮質ROI為沿皮質區勾畫并盡量覆蓋當前層面皮質的600～800 mm2弧形區域。于腎上、中、下極髓質區分別勾畫25～40 mm2類圓形區域，為腎髓質ROI(圖1B)。將所有ROI自動匹配至FA和ADC偽彩圖(圖2～4)，分別測量右腎皮、髓質相應參數，選取腎門層面及其相鄰前后3個層面測量各參數值，以其均值為最終結果。

1.4 實驗室檢查 于MR檢查前1天檢測SUA、肌酐，測量前避免劇烈運動、發熱等。根據中國腎臟疾病膳食改良(modification of diet in renal disease, MDRD)方程[13]計算eGFR。

1.5 統計學分析 采用SPSS 22.0統計分析軟件。計量資料以±s表示。采用組內相關系數(interclass correlation coefficient, ICC)分析HC組DTI參數結果，評估2名醫師測量結果的一致性：ICC≤0.4為一致性差，0.40.8為一致性好。以采用單因素方差分析比較3組年齡、體質量指數(body mass index, BMI)、SUA、eGFR及腎皮、髓質DTI參數結果的差異，組間方差性齊采用Bonferroni檢驗進行兩兩比較，否則采用Tamhane′sT2法。以Pearson相關性分析觀察腎皮、髓質DTI各參數與SUA、eGFR及SUA與eGFR間關系。P<0.05為差異有統計學意義。

圖1 于b=0 m/s2DTI原始圖(A-B)勾畫腎皮質、髓質ROI示意圖 圖2 男性志愿者，27歲， 腎ADC(A)和FA(B)偽彩圖

圖3 AH患者，男，34歲，腎ADC(A)和FA(B)偽彩圖 圖4 GA患者，男，28歲， 腎ADC(A)和FA(B)偽彩圖

2 結果

2.1 臨床資料 共53例患者及23名志愿者納入研究，包括AH組23例、GA組30例及HC組23名，3組間年齡差異無統計學意義(P>0.05)，BMI、SUA及eGFR差異均有統計學意義(P均<0.05)。HC組SUA值低于AH組及GA組(P均<0.05)，GA組eGFR低于HC組(P<0.05)，余組間兩兩比較差異均無統計學意義(P均>0.05)。見表1。

2.2 腎皮、髓質DTI各參數比較 2名醫師測量皮質與髓質ADC值及FA值的結果一致性好(ADC值的ICC=0.88、0.99,FA值的ICC=0.89、0.89，P均<0.05)。3組間腎皮、髓質ADC值及FA值差異均有統計學意義(P均<0.05)。AH組、GA組腎皮質ADC值及GA組髓質ADC值均低于HC組(P均<0.05)；AH組、GA組腎皮質及髓質FA值均低于HC組(P均<0.05)，余各參數兩兩比較差異無統計學意義(P均>0.05)。見表2。

2.3 相關性 腎皮、髓質FA值(r=-0.41、-0.40)及腎皮、髓質ADC值(r=-0.34、-0.28)與SUA均呈負相關(P均<0.05)，而腎皮、髓質DTI各參數與eGFR無明顯相關；SUA與eGFR呈負相關(r=-0.43，P<0.05)。

3 討論

DTI由BASSER等[14]于1994年首次提出，在MR擴散加權成像(diffusion-weighted imaging, DWI)基礎上發展而來，通過施加6個以上采集方向的擴散敏感梯度場，獲得反映體內水分子擴散運動的張量信息，能較DWI技術更精確地反映體內組織水分子的擴散運動狀態。FA值與ADC值是DTI用來描述水分子擴散運動的2個最常用參數。FA值反映組織水分子擴散的各向異性程度；而ADC值是組織內水分子擴散的定量參數，反映水分子擴散運動受限制程度。

表1 3組基本資料比較

表2 3組腎皮質及髓質DTI參數比較(±s)

表2 3組腎皮質及髓質DTI參數比較(±s)

組別腎皮質ADC(×10-3 mm2/s)FA腎髓質ADC(×10-3 mm2/s)FAHC組(n=23)2.12±0.070.16±0.011.87±0.090.32±0.02AH組(n=23)2.05±0.050.15±0.011.82±0.040.30±0.02GA組(n=30)2.06±0.220.15±0.011.82±0.040.30±0.02F值7.7812.566.266.73P值<0.05<0.05<0.05<0.05

本研究采用DTI評估eGFR正常水平或輕度下降的AH和GA患者的腎損傷，探討以此評估高尿酸所致腎功能損傷的可行性。因右腎受心臟大血管及膈肌運動影響較小，故選擇右腎進行參數測量。本研究結果顯示，AH、GA組皮質或髓質FA值均顯著低于HC組，提示組織水分子擴張方向的一致性在一定程度上受損，可能與以下因素有關：①持續高尿酸鹽狀態易致尿酸鹽結晶沉積于腎小管內，引起腎小管損傷，使水分子彌散方向性發生改變；②尿酸鹽及尿酸鹽結晶誘發炎性反應，促進炎性細胞增殖、浸潤等[15]；CHEUNG等[16]認為肝炎性細胞浸潤及間質纖維化會導致FA值下降；③平滑肌細胞增殖導致入球小動脈管壁增厚，管腔變窄，腎小球血流量隨之減少；HEUSCH等[17]指出腎實質FA值、尤其腎髓質FA值與腎臟血流量相關，腎臟血流量減少會致其降低；④腎小管損傷、間質纖維化和腎小球硬化隨疾病進展而不斷加重，使腎臟FA值進一步降低[10]；HUEPER等[18]發現腎小管損傷及腎間質纖維化時FA值明顯下降。

本研究AH、GA組腎皮質及GA組髓質ADC值均低于HC組。高尿酸血癥所致尿酸鹽結晶沉積、炎性細胞增殖及浸潤[15]和平滑肌細胞增生等均會減小細胞內外間隙致水分子擴散運動受限，使ADC值下降。此外，腎臟是血供及含水量豐富的腹膜后臟器，其微循環及小管內液體流動是影響ADC值不可忽略的因素；腎損傷致血容量及血流量減低、小管液流動受阻及破壞、小管內尿酸鹽結晶沉積、間質纖維化等亦可能導致ADC值下降。本研究中AH組腎臟FA值及ADC值與GA組無明顯差異，原因可能在于AH組患者腎臟功能改變程度與GA組相近。

本研究結果顯示SUA與腎皮、髓質ADC值及FA值均呈負相關，SUA與eGFR呈負相關，與既往研究[19-20]結果相符，提示腎功能受損程度與SUA濃度呈正相關。OBERMAYR等[19]認為SUA水平越高，發生慢性腎病的可能性越高，患者SUA為7.0～8.9 mg/dl時，其發生慢性腎病的危險是正常人的2倍；SUA>9.0 mg/dl時，危險為正常人的3倍。WEINER等[20]亦指出發生腎臟疾病風險增加與SUA水平相關。GA組eGFR低于HC組，而eGFR與DTI參數均無明顯相關，可能與eGFR對評估早期高尿酸血癥所致腎功能損傷不敏感有關；且本研究受檢者相對年輕，早期腎臟微觀結構發生改變時，可能調節代償功能仍較好，致eGFR改變不明顯。

綜上，DTI可用于評估高尿酸血癥早期腎功能損傷；高尿酸血癥腎皮質ADC值及腎皮、髓質FA值均低于正常人，而腎皮、髓質FA值及ADC值與SUA呈負相關，SUA與腎功能損傷程度呈正相關。本研究主要不足在于：①未行組織病理檢查；②為單中心研究，樣本量較小；③未對高尿酸患者早期腎功能變化進行動態觀察及隨訪。