移植腎磁共振成像研究進(jìn)展

謝媛綜述　盧光明審校

移植腎磁共振成像研究進(jìn)展

謝媛綜述盧光明審校

【摘要】近年來隨著成像技術(shù)的進(jìn)步，磁共振在移植腎中的應(yīng)用逐漸增多，本文旨在介紹磁共振血管成像、擴(kuò)散加權(quán)成像、磁共振灌注成像、血氧水平依賴成像、磁共振彈性成像在移植腎功能評估及并發(fā)癥診斷中的應(yīng)用和價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】腎移植；排斥；腎小管壞死，急性；磁共振成像

腎移植較透析可顯著降低患者治療費(fèi)用并且提高患者生存質(zhì)量，被視為終末期腎病最理想的治療方法。早期診斷移植腎術(shù)后并發(fā)癥并及時(shí)采取有效的治療措施對延長移植腎存活時(shí)間、提高移植腎存活率尤為重要。MRI技術(shù)具有多序列、多參數(shù)、多方位成像的特點(diǎn)，圖像有高對比的軟組織分辨力，并且不存在電離輻射的暴露問題。結(jié)合功能成像技術(shù)，MRI能夠同時(shí)提供移植腎形態(tài)和功能方面的信息，在移植腎術(shù)后的功能評估和并發(fā)癥檢測中顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。本文就近年來MRI在移植腎的應(yīng)用進(jìn)展作一綜述。

磁共振血管成像

磁共振血管成像（magnetic resonance angiography，MRA）是MRI在臨床上的基本應(yīng)用之一。最初的磁共振血管成像技術(shù)不使用外源性對比劑，主要包括時(shí)間飛躍法（time-of-flight，TOF）和相位對比法（phase contrast，PC），構(gòu)成了最初的非對比增強(qiáng)MR血管成像（non-contrast-enhanced MRA，NCE-MRA）技術(shù)。然而早期的NCE-MRA在移植腎血管的應(yīng)用效果欠佳，小樣本研究顯示對移植腎動(dòng)脈狹窄檢出的假陽性率較高［1，2］。

自釓對比劑1994年首次應(yīng)用于MRA起［3］，隨著硬件、軟件的不斷進(jìn)步，對比增強(qiáng)MR血管成像（contrast-enhanced MRA，CE-MRA）擁有了較快的掃描速度和優(yōu)秀的圖像質(zhì)量，迅速成為臨床顯示血管的常規(guī)掃描技術(shù)之一，逐步替代了NCEMRA。Ismaeel等［4］研究顯示CE-MRA診斷移植腎術(shù)后血管并發(fā)癥與金標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字減影血管造影（digital subtraction angiography，DSA）有很好的一致性，Hwang等［5］將CE-MRA應(yīng)用于144例移植腎受體，結(jié)果顯示除了移植腎血管，CE-MRA還可以提供腎實(shí)質(zhì)及腎周集合系統(tǒng)的信息，有助于移植腎功能不全原因的診斷和鑒別診斷。

近年來NCE-MRA再次煥發(fā)生機(jī)，除了節(jié)約成本之外，也考慮到對比劑所產(chǎn)生的安全問題［6，7］。Lanzman等［8］將非增強(qiáng)穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)磁共振血管成像（NCE-steady-state free precession MR angiography，NCE-SSFP MRA）序列與DSA對比，證實(shí)了NCE-SSFP MRA是一種可信的血管成像技術(shù)。Liu等［9］的研究也證實(shí)NCE-SSFP MRA對移植腎血管的顯示質(zhì)量與CE-MRA相當(dāng)，對移植腎動(dòng)脈狹窄的診斷能力也無差異。Tang

作者單位：210002 南京，南京軍區(qū)南京總醫(yī)院/南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附件屬金陵醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科

擴(kuò)散加權(quán)成像

擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion-weighted imaging，DWI）是目前唯一能在活體檢測體內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的方法，而腎臟的主要功能均與水分子的運(yùn)動(dòng)有關(guān)，因而擴(kuò)散特性能對不同病變腎功能變化提供有價(jià)值的信息。Thoeny等［11］首先將DWI應(yīng)用于移植腎受體成像，證實(shí)了移植腎DWI定量參數(shù)的可重復(fù)性及DWI進(jìn)一步應(yīng)用于移植腎功能監(jiān)測的潛力。隨后也有一系列研究繼續(xù)探索了DWI對移植腎功能監(jiān)測的意義。Abou-El-Ghar等［12］研究顯示急性移植腎功能受損的患者與術(shù)后腎功能正常的受體相比ADC值顯著降低。Rheinheimer等［13］的研究指出擴(kuò)散參數(shù)尤其是ADC值與冷缺血時(shí)間顯著相關(guān)。Eisenberger等［14］和Vermathen等［15］在兩項(xiàng)研究中均將DWI用于移植腎術(shù)后長期隨訪中，顯示出了良好的應(yīng)用前景。

擴(kuò)散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）是在DWI基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種無創(chuàng)MRI技術(shù)。水分子在體內(nèi)組織中的擴(kuò)散在各個(gè)方向上并不相同，例如在腎組織中由于血管及腎小管等解剖結(jié)構(gòu)的存在，水分子的擴(kuò)散呈各向異性。DTI便是利用水分子擴(kuò)散的各向異性來評價(jià)組織結(jié)構(gòu)的完整性。Hueper等［16］首次將DTI用于移植腎功能不全的評估，結(jié)果顯示髓質(zhì)FA值與正常對照組間存在顯著差異，并且髓質(zhì)平均FA值與移植腎功能顯著相關(guān)。Lanzman等［17］在40例移植腎受體中運(yùn)用DTI技術(shù)進(jìn)行功能評估，結(jié)果也顯示移植腎功能較差的患者其髓質(zhì)平均FA值較移植腎功能穩(wěn)定者明顯降低。

磁共振灌注成像

磁共振灌注成像可分為使用外源性示蹤劑和內(nèi)源性示蹤劑兩類，前者基于快速注射對比劑后的首過效應(yīng)反映組織血管分布及血流灌注情況；后者的代表是動(dòng)脈自旋標(biāo)記（artery spin labeling，ASL）灌注加權(quán)成像，使用血液中的氫質(zhì)子作為內(nèi)源性示蹤劑無創(chuàng)反映組織血流灌注情況。

1.對比劑首過灌注成像

對比劑首過灌注成像通過檢測對比劑首次流經(jīng)組織時(shí)引起的信號強(qiáng)度變化，可計(jì)算出其T1或T2＊弛豫率變化，組織T1或T2＊弛豫率的變化在一定范圍內(nèi)代表組織中對比劑的濃

度變化，而對比劑的濃度變化則代表血流動(dòng)力學(xué)變化，通過數(shù)學(xué)模型的計(jì)算還可得到組織血流灌注的半定量信息，如組織血流量、血容量和平均通過時(shí)間等。Szolar等［18］的研究顯示磁共振灌注成像可用于無創(chuàng)鑒別急性排斥（acute rejection，AR）和急性腎小管壞死（acute tubular necrosis，ATN）。Wentland等［19］也指出AR髓質(zhì)血流灌注顯著低于ATN患者及正常對照組，進(jìn)一步證實(shí)了MR灌注成像用于無創(chuàng)鑒別急性移植腎功能不全的潛力。Yamamoto等［20］應(yīng)用小劑量釓對比劑進(jìn)行首過灌注成像，也達(dá)到了較好地鑒別AR、ATN、正常移植腎的效果，進(jìn)一步降低了對比劑對移植腎功能的影響。

2.動(dòng)脈自旋標(biāo)記灌注加權(quán)成像

ASL的基本原理是在掃描容積上方標(biāo)記磁性質(zhì)子，當(dāng)磁性標(biāo)記的質(zhì)子流入成像組織時(shí)可改變?nèi)莘e內(nèi)組織的T1值，得到變化后的T1標(biāo)記圖像，然后將標(biāo)記圖像與原始圖像減影，即得到反映組織灌注的圖像。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是無需對比劑，可對移植腎灌注情況進(jìn)行反復(fù)測定、長期隨訪。Lanzman等［21］首次將ASL應(yīng)用于移植腎血流灌注的評估，結(jié)果顯示功能受損的移植腎皮質(zhì)血流灌注明顯低于正常移植腎。Artz等［22］則指出ASL對不同功能水平的原位腎和移植腎的皮質(zhì)灌注顯像重復(fù)性很好，而在髓質(zhì)灌注顯像中重復(fù)性相對較差。Heusch等［23］將ASL用于98例移植腎受體的灌注成像，結(jié)果顯示皮質(zhì)灌注在不同功能水平移植腎之間存在顯著差異，皮質(zhì)灌注與eGFR顯著相關(guān)。這些數(shù)據(jù)顯示在ASL中，皮質(zhì)灌注信息較髓質(zhì)更具價(jià)值。

血氧水平依賴成像

血氧水平依賴（blood oxygen level dependent，BOLD）成像技術(shù)最先是由Ogawa等［24］于1990年提出，基于逆磁性的氧合血紅蛋白脫氧后變成順磁性的去氧血紅蛋白這一事實(shí)，研究者發(fā)現(xiàn)血液中順磁性分子的存在使血管和周圍組織產(chǎn)生磁化率差異，在高場強(qiáng)下運(yùn)用梯度回波序列檢測這種差異即產(chǎn)生了血氧水平依賴的增強(qiáng)效應(yīng)。

自2005年Sadowski等［25］將該技術(shù)首次應(yīng)用到移植腎后，已有一系列研究探討了BOLD對移植腎氧合狀態(tài)的顯示情況。有數(shù)項(xiàng)研究都探討了BOLD用于鑒別AR和ATN的可行性［25-30］。Djamali等［30］和Sadowski等［25，26］的三項(xiàng)研究均發(fā)現(xiàn)在移植后的4個(gè)月內(nèi)，AR、ATN患者與正常受體相比盡管髓質(zhì)血流下降，但髓質(zhì)氧合水平升高，皮質(zhì)含氧量組間無明顯差異。在Han等［31］的研究中，AR患者皮髓質(zhì)含氧量均較正常受體上升，髓質(zhì)尤為明顯，而ATN患者表現(xiàn)為含氧量下降。另一項(xiàng)研究指出AR患者與正常受體、健康志愿者相比皮髓質(zhì)含氧量均上升［29］。這些數(shù)據(jù)顯示AR患者與正常受體相比髓質(zhì)氧合上升，而皮質(zhì)含氧量的變化各研究之間并不一致。而在慢性移植腎腎病患者中，皮髓質(zhì)含氧量均較健康志愿者升高，并且皮髓質(zhì)含氧量與氧化應(yīng)激相關(guān)標(biāo)志物相關(guān)［32］。

磁共振彈性成像

彈性是組織固有的一種物理特性，人體各組織的彈性模量存在差異，組織的彈性特征可受病理改變的影響，例如纖維化、炎癥、腫瘤等。磁共振彈性成像（magnetic resonance elastography，MRE）是一種新型的無創(chuàng)定量測量組織彈性特征的成像方法，其基本原理是利用磁共振技術(shù)顯示人體的組織或器官在外力作用下產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)位移，通過運(yùn)動(dòng)敏感梯度獲得相位圖像，以此為基礎(chǔ)通過對彈性力學(xué)的逆行求解，得出組織或器官內(nèi)部各點(diǎn)的彈性系數(shù)的分布圖，并以組織或器官的彈性力學(xué)參數(shù)作為醫(yī)學(xué)診斷的依據(jù)。

目前關(guān)于MRE的研究已覆蓋全身多種器官，其最重要的臨床應(yīng)用之一在于無創(chuàng)評估肝臟纖維化［33，34］。Lee等［35］對11例腎移植術(shù)后患者進(jìn)行了MRE檢查，通過與腎穿刺活檢結(jié)果相比較，顯示中度腎實(shí)質(zhì)纖維化患者與輕度纖維化患者相比，組織硬度有增高趨勢，但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示MRE技術(shù)具有無創(chuàng)評估移植腎纖維化及炎癥的潛力。目前針對移植腎的MRE成像研究較少，仍需進(jìn)一步的臨床試驗(yàn)探討MRE在移植腎功能評估、并發(fā)癥診斷中的價(jià)值。

綜上所述，MRI在移植腎功能評估及并發(fā)癥監(jiān)測中具有廣泛的應(yīng)用前景。盡管目前受軟硬件普及、技術(shù)推廣等方面的限制，移植腎MRI的臨床應(yīng)用尚未廣泛開展，但隨著軟硬件的不斷開發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)操作程序的制定和推廣，有理由相信MRI結(jié)合各種常規(guī)和新型成像技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，必將在移植腎的基礎(chǔ)和臨床研究中發(fā)揮更為重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

［1］ Smith HJ，Bakke SJ.MR angiography of in situ and transplanted renal arteries.Early experience using a three-dimensional time-offlight technique［J］.Acta Radiol，1993，34（2）:150-155.

［2］ Loubeyre P，Cahen R，Grozel F，et al.Transplant renal artery stenosis.Evaluation of diagnosis with magnetic resonance angiography compared with color duplex sonography and arteriography［J］. Transplantation，1996，62（4）:446-450.

［3］ Prince MR.Gadolinium-enhanced MR aortography［J］.Radiology，1994，191（1）:155-164.

［4］ Ismaeel MM，Abdel-Hamid A.Role of high resolution contrast-enhanced magnetic resonance angiography（HR CeMRA）in management of arterial complications of the renal transplant［J］.Eur J Radiol，2011，79（2）:e122-e127.

［5］ Hwang JK，Chun HJ，Kim JM，et al.Contrast-enhanced magnetic resonance angiography in the early period after kidney transplantation［J］.Transplant Proc，2013，45（8）:2925-2930.

［6］ Rydahl C，Thomsen HS，Marckmann P.High prevalence of nephrogenic systemic fibrosis in chronic renal failure patients exposed to gadodiamide，agadolinium-containing magnetic resonance contrast agent［J］.Invest Radiol，2008，43（2）:141-144.

［7］ Sadowski EA，Bennett LK，Chan MR，et al.Nephrogenic systemic fibrosis:risk factors and incidence estimation［J］.Radiology，2007，243（1）:148-157.

［8］ Lanzman RS，Voiculescu A，Walther C，et al.ECG-gated nonenhanced 3Dsteady-state free precession MR angiography in assessment of transplant renal arteries:comparison with DSA［J］.Radiology，2009，252（3）:914-921.

［9］ Liu X，Berg N，Sheehan J，et al.Renal transplant:nonenhanced renal MR angiography with magnetization-prepared steady-state free precession［J］.Radiology，2009，251（2）:535-542.

［10］ Tang H，Wang Z，Wang L，et al.Depiction of transplant renal

vascular anatomy and complications:unenhanced MR angiography by using spatial labeling with multiple inversion pulses［J］.

Radiology，2014，271（3）:879-887.

［11］ Thoeny HC，Zumstein D，Simon-Zoula S，et al.Functional evaluation of transplanted kidneys with diffusion-weighted and BOLD MR imaging:initial experience［J］.Radiology，2006，241（3）: 812-821.

［12］ Abou-El-Ghar ME，El-Diasty TA，El-Assmy AM，et al.Role of diffusion-weighted MRI in diagnosis of acute renal allograft dysfunction:aprospective preliminary study［J］.Br J Radiol，2012，85（1014）:e206-e211.

［13］ Rheinheimer S，Schneider F，Stieltjes B，et al.IVIM-DWI of transplanted kidneys:reduced diffusion and perfusion dependent on cold ischemia time［J］.Eur J Radiol，2012，81（9）:e951-e956.

［14］ Eisenberger U，Binser T，Thoeny HC，et al.Living renal allograft transplantation:diffusion-weighted MR imaging in longitudinal follow-up of the donated and the remaining kidney［J］.Radiology，2014，270（3）:800-808.

［15］ Vermathen P，Binser T，Boesch C，et al.Three-year follow-up of human transplanted kidneys by diffusion-weighted MRI and blood oxygenation level-dependent imaging［J］.J Magn Reson Imaging，2012，35（5）:1133-1138.

［16］ Hueper K，Gutberlet M，Rodt T，et al.Diffusion tensor imaging and tractography for assessment of renal allograft dysfunctioninitial results［J］.Eur Radiol，2011，21（11）:2427-2433.

［17］ Lanzman RS，Ljimani A，Pentang G，et al.Kidney transplant: functional assessment with diffusion-tensor MR imaging at 3T ［J］.Radiology，2013，266（1）:218-225.

［18］ Szolar DH，Preidler K，Ebner F，et al.Functional magnetic resonance imaging of human renal allografts during the post-transplant period:preliminary observations［J］.Magn Reson Imaging，1997，15（7）:727-735.

［19］ Wentland AL，Sadowski EA，Djamali A，et al.Quantitative MR measures of intrarenal perfusion in the assessment of transplanted kidneys:initial experience［J］.Acad Radiol，2009，16（9）: 1077-1085.

［20］ Yamamoto A，Zhang JL，Rusinek H，et al.Quantitative evaluation of acute renal transplant dysfunction with low-dose three-dimensional MR renography［J］.Radiology，2011，260（3）:781-789.

［21］ Lanzman RS，Wittsack HJ，Martirosian P，et al.Quantification of renal allograft perfusion using arterial spin labeling MRI:initial results［J］.Eur Radiol，2010，20（6）:1485-1491.

［22］ Artz NS，Sadowski EA，Wentland AL，et al.Reproducibility of renal perfusion MR imaging in native and transplanted kidneys using non-contrast arterial spin labeling［J］.J Magn Reson Imaging，2011，33（6）:1414-1421.

［23］ Heusch P，Wittsack HJ，Blondin D，et al.Functional evaluation of transplanted kidneys using arterial spin labeling MRI［J］.J Magn Reson Imaging，2014，40（1）:84-89.

［24］ Ogawa S，Lee TM，Kay AR，et al.Brain magnetic resonance imaging with contrast dependent on blood oxygenation［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1990，87（24）:9868-9872.

［25］ Sadowski EA，F(xiàn)ain SB，Alford SK，et al.Assessment of acute renal transplant rejection with blood oxygen level-dependent MR imaging:initial experience［J］.Radiology，2005，236（3）:911-919.

［26］ Sadowski EA，Djamali A，Wentland AL，et al.Blood oxygen leveldependent and perfusion magnetic resonance imaging:detecting differences in oxygen bioavailability and blood flow in transplanted kidneys［J］.Magn Reson Imaging，2010，28（1）:56-64.

［27］ Liu G，Han F，Xiao W，et al.Detection of renal allograft rejection using blood oxygen level-dependent and diffusion weighted magnetic resonance imaging:a retrospective study［J］.BMC Nephrol，2014，15（1）:155-158.

［28］ Park SY，Kim CK，Park BK，et al.Evaluation of transplanted kidneys using blood oxygenation level-dependent MRI at 3T:apreliminary study［J］.AJR，2012，198（5）:1108-1114.

［29］ Xiao W，Xu J，Wang Q，et al.Functional evaluation of transplanted kidneys in normal function and acute rejection using BOLD MR imaging［J］.Eur J Radiol，2012，81（5）:838-845.

［30］ Djamali A，Sadowski EA，Samaniego-Picota M，et al.Noninvasive assessment of early kidney allograft dysfunction by blood oxygen level-dependent magnetic resonance imaging［J］.Transplantation，2006，82（5）:621-628.

［31］ Han F，Xiao W，Xu Y，et al.The significance of BOLD MRI in differentiation between renal transplant rejection and acute tubular necrosis［J］.Nephrol Dial Transplant，2008，23（8）:2666-2672.

［32］ Djamali A，Sadowski EA，Muehrer RJ，et al.BOLD-MRI assessment of intrarenal oxygenation and oxidative stress in patients with chronic kidney allograft dysfunction［J］.Am J Physiol Renal Physiol，2007，292（2）:F513-F522.

［33］ Yin M，Talwalkar JA，Glaser KJ，et al.Assessment of hepatic fibrosis with magnetic resonance elastography［J］.Clin Gastroenterol Hepatol，2007，5（10）:1207-1213.

［34］ Huwart L，Sempoux C，Salameh N，et al.Liver fibrosis:noninvasive assessment with MR elastography versus aspartate aminotransferase-to-platelet ratio index［J］.Radiology，2007，245（2）: 458-466.

［35］ Lee CU，Glockner JF，Glaser KJ，et al.MR elastography in renal transplant patients and correlation with renal allograft biopsy:a feasibility study［J］.Acad Radiol，2012，19（7）:834-841.

?實(shí)驗(yàn)研究?

收稿日期:（2015-03-10）

通訊作者：盧光明，E-mail:luguangming@vip.163.com等［10］基于多翻轉(zhuǎn)脈沖空間標(biāo)記技術(shù)（spatial labeling with multiple inversion pulses，SLEEK）的NCE-MRA序列在評估移植腎血管解剖和并發(fā)癥方面的研究也顯示出了良好的應(yīng)用前景，與DSA有良好的一致性。

作者簡介：謝媛（1990-），女，江蘇如皋人，碩士研究生，主要從事移植腎MRI研究工作。

DOI:10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.05.009

【中圖分類號】R692.9；R445.2

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【文章編號】1000-0313（2015）05-0542-03