IgA腎病磁共振血氧水平依賴成像測(cè)量值與其濾過(guò)功能及病理的相關(guān)性研究

蘇妍，楊麗萍，黃翀，龔良庚，尹建華，連珞，秦曉華，占錦峰，涂衛(wèi)平，房向東（.南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院，江西南昌330006；.江西省腫瘤醫(yī)院，江西南昌33009）

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IgA腎病磁共振血氧水平依賴成像測(cè)量值與其濾過(guò)功能及病理的相關(guān)性研究

蘇妍1，楊麗萍2，黃翀1，龔良庚1，尹建華1，連珞1，秦曉華1，占錦峰1，涂衛(wèi)平1，房向東1
（1.南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院，江西南昌330006；2.江西省腫瘤醫(yī)院，江西南昌330029）

摘要：目的探究IgA腎?。↖gAN）患者磁共振血氧水平依賴（BOLD）成像測(cè)量值與其濾過(guò)功能及病理的相關(guān)性。方法選取35例IgAN患者作為研究組，20例健康志愿者作為對(duì)照組，所有受試者采用3.0T MR掃描儀進(jìn)行雙側(cè)腎臟BOLD成像，測(cè)量腎臟皮髓質(zhì)R2*值。研究組對(duì)象采用99Tcm-DTPA閃爍掃描測(cè)定分腎的（GFR），并根據(jù)Lee氏評(píng)級(jí)系統(tǒng)及Katafuchi評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)IgAN患者進(jìn)行病理分級(jí)與評(píng)分。比較對(duì)照組與IgAN腎小球?yàn)V過(guò)率病各亞組之間腎臟皮髓質(zhì)R2*值的差異；分析IgAN組分腎皮髓質(zhì)R2*值與GFR值的相關(guān)性；研究組右腎皮髓質(zhì)R2*值與病理積分的相關(guān)性。結(jié)果對(duì)照組及IgAN各亞組的腎臟皮質(zhì)R2*值小于髓質(zhì)（P< 0.05），對(duì)照組與IgAN各亞組之間皮、髓質(zhì)R2*值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），但I(xiàn)gANⅠ級(jí)組與對(duì)照組之間的皮、髓質(zhì)R2*值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。研究組分腎皮、髓質(zhì)R2*值與GFR值呈負(fù)相關(guān)（P<0.05）；研究組的右腎皮、髓質(zhì)R2*值與病理積分呈正相關(guān)（P<0.05）。結(jié)論磁共振BOLD成像在IgAN中的應(yīng)用具有可行性，尤其對(duì)評(píng)價(jià)腎臟濾過(guò)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>

關(guān)鍵詞：IgA腎?。谎跛揭蕾嚦上?；腎小球?yàn)V過(guò)率；病理

迄今為止，IgA腎病（IgA nephropathy，IgAN）的確診仍然依靠腎穿刺活檢，其是評(píng)價(jià)腎臟疾病腎功能病理?yè)p害程度的金標(biāo)準(zhǔn)。IgA腎病的治療效果及預(yù)后與腎活檢標(biāo)本的免疫病理學(xué)密切相關(guān)，病程中療效的評(píng)價(jià)及治療方案的調(diào)整需要依靠重復(fù)腎活檢，但反復(fù)腎穿刺活檢會(huì)對(duì)患者造成一定的心理、身體及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，部分患者難以接受。因此，尋找一種無(wú)創(chuàng)性、重復(fù)性好的檢測(cè)方法替代腎穿刺活檢是目前臨床亟待解決的重要問(wèn)題。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）具有分辨率高、顯像快、無(wú)放射性及無(wú)需造影劑等優(yōu)勢(shì)。理論上推行腎臟MRI評(píng)估腎功能可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室生化檢查及其他輔助檢查的局限性。血氧水平依賴（blood oxygen leveldependent，BOLD）成像作為目前唯一無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)腎臟內(nèi)氧含量的影像學(xué)方法，具有良好的應(yīng)用前景。本文旨在探討IgA腎病磁共振血氧水平依賴成像測(cè)量值與其濾過(guò)功能及病理的相關(guān)性。

1　資料與方法

1.1研究對(duì)象

選取2015年1月-2015年5月在南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院腎內(nèi)科住院經(jīng)腎活檢、免疫熒光確診為IgA腎病患者35例為研究組。診斷標(biāo)準(zhǔn)，免疫熒光及免疫組織化學(xué)顯示腎小球系膜區(qū)有以IgA為主的彌漫性沉積。排除標(biāo)準(zhǔn)：①繼發(fā)IgA沉積的疾病。紫癜性腎炎或狼瘡性腎炎等；②其他病因造成的腎臟病變，包括腎萎縮、腎積水或腎結(jié)石等；③不能配合呼吸末屏氣或有磁共振檢查禁忌。根據(jù)Lee分級(jí)系統(tǒng)將IgA腎病分為Ⅰ～Ⅴ級(jí)[1]。見(jiàn)表1。

表1　IgA腎病Lee分級(jí)系統(tǒng)

對(duì)照組選擇同時(shí)期的20例年齡、性別相匹配的健康志愿者作為對(duì)照組。納入標(biāo)準(zhǔn)：①無(wú)高血壓、糖尿病等基礎(chǔ)疾病史；②無(wú)腎積水、腎結(jié)石或腎炎等腎臟病史；③近半年體檢尿常規(guī)及腎功能正常；④近期無(wú)服用氨基糖苷類等腎毒性藥物；⑤能配合呼吸末屏氣；⑥無(wú)磁共振檢查禁忌，且磁共振常規(guī)T1、T2加權(quán)成像掃描提示腎臟形態(tài)正常。

1.2磁共振檢查

行磁共振掃描檢查前8 h需要禁食、禁水及禁止接受藥物治療。向受試者詳細(xì)介紹檢查步驟，告知噪音和長(zhǎng)時(shí)間固定體位所帶來(lái)的恐懼和疲勞。受試者持自愿參與原則，與院方簽署知情同意書。

MRI成像采用GE Singa HDxt GE 3.0 T磁共振掃描機(jī)，表面相控陣線圈，呼吸門控技術(shù)。首先，對(duì)受試者行常規(guī)T1、T2加權(quán)成像腎臟掃描，后采用多梯度回波（multiple gradient echo，mGRE）序列進(jìn)行腎臟BOLD成像。

BOLD成像參數(shù)：重復(fù)時(shí)間（time of repeat，TR）150 ms，回波時(shí)間（time of echo，TE）3.0～16.0 ms，矩陣192×192，視野（field of view，F(xiàn)OV）28.0 cm× 22.4 cm，回波數(shù)8個(gè)，激勵(lì)次數(shù)1，翻轉(zhuǎn)角25°，帶寬41.67，以腎臟中心為掃描中心層面，層厚6 mm，層間距1.5 mm，層數(shù)5層，掃描時(shí)間13 s。

1.3圖像后處理

將BOLD原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入GE ADW 4.4工作站，利用Functool 9.4.05統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，選擇R2*后處理界面，系統(tǒng)自動(dòng)生成R2*圖。在腎臟皮、髓質(zhì)分界清楚的層面繪制感興趣區(qū)（regions-ofinterest，ROI），用線條勾畫出皮質(zhì)輪廓，盡量避開(kāi)腎囊腫和化學(xué)位移偽影；用圓形工具在腎臟上、中、下極圈畫3個(gè)面積約15～25 mm2的圓形區(qū)域，其平均值為該側(cè)腎髓質(zhì)R2*值。

1.4同位素腎小球?yàn)V過(guò)率測(cè)定相同

采用99Tcm-DTPA閃爍掃描測(cè)定IgA腎病患者分腎的腎小球?yàn)V過(guò)率（glomerular filtration rate，GFR）。儀器為美國(guó)GE公司生產(chǎn)的Infinia vc Hawkeye 4雙探頭單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層儀（single photon emission computed tomography apparatus，SPECT），檢查時(shí)患者后腰部靠近探頭，視野包括雙腎，彈丸式靜脈注射顯像劑后立即進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，得到腎動(dòng)態(tài)顯像，并利用計(jì)算機(jī)ROI技術(shù)繪制曲線進(jìn)行定量分析，得到分腎GFR。

1.5病理檢查及評(píng)分

腎活檢所取得的組織標(biāo)本用10％中性甲醛固定緩沖液固定、乙醇梯度脫水、石蠟包埋制片（1μmmol），常規(guī)進(jìn)行光鏡及免疫熒光（IgA、IgM、IgG、C3、C4、C1q及Fib）檢查。參照Katafuchi半定量評(píng)分系統(tǒng)，腎小球、腎小管及血管三者評(píng)分相加為其病理?yè)p害積分[2]。見(jiàn)表2。

表2　腎臟病理Katafuchi半定量評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量數(shù)據(jù)均用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，多組間比較用方差分析，兩組間比較用t檢驗(yàn)，相關(guān)系數(shù)用Pearson相關(guān)分析法，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1IgA腎病患者腎活檢病理結(jié)果

50例經(jīng)腎穿刺活檢確診為IgA腎病的患者接受腎臟MRI檢查，排除15例掃描圖像不符的患者，其原因包括：腎臟皮髓質(zhì)分界不清、雙腎體積差異明顯、重度偽影。最終納入35例患者及20例健康志愿者的掃描圖像進(jìn)行后處理。根據(jù)Lee分級(jí)系統(tǒng)將IgA腎病患者分為3個(gè)亞組：A、B及C組分別對(duì)應(yīng)Ⅰ級(jí)（3例），Ⅲ級(jí)（21例），Ⅳ級(jí)（11例），無(wú)Ⅱ級(jí)、Ⅴ級(jí)IgA腎病患者，其病理圖片見(jiàn)圖1。

圖1　不同級(jí)別的IgAN病理切片染色（×400）

2.2BOLD掃描圖像

R2*偽彩圖顯示，隨著IgA腎病Lee氏級(jí)別的升高，圖像呈藍(lán)-綠-黃-紅色演變，提示腎組織缺氧逐漸加重，R2*值逐漸增高（見(jiàn)圖2）。

圖2　不同級(jí)別IgAN Bold掃描圖

2.3對(duì)照組與研究組腎臟R2*值的比較

對(duì)照組腎臟皮、髓質(zhì)R2*值小于IgA腎病各亞組（A、B及C組）（見(jiàn)表3）。經(jīng)配對(duì)t檢驗(yàn)，對(duì)照組及IgA腎病各亞組的腎臟髓質(zhì)R2*值顯著高于皮質(zhì)（P<0.05）；經(jīng)單因素方差分析，對(duì)照組與IgA腎病各亞組間的腎臟皮、髓質(zhì)R2*值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（F=30.367和78.374，P=0.000）；經(jīng)最小顯著值差異法兩兩比較，除對(duì)照組與A組之間的皮、髓質(zhì)R2*值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），其余任意兩組之間的皮、髓質(zhì)R2*值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.000）。由圖3可知，隨著IgA腎病級(jí)別的加重，腎臟皮、髓質(zhì)R2*值呈上升趨勢(shì)。

表3　健康對(duì)照組與IgA腎病各亞組間腎臟皮、髓質(zhì)R2*值（xHz）比較（xHz，±s）

表3　健康對(duì)照組與IgA腎病各亞組間腎臟皮、髓質(zhì)R2*值（xHz）比較（xHz，±s）

組別　　例數(shù)　皮質(zhì)R2*值　髓質(zhì)R2*值　t值　P值對(duì)照組　20　16.23±1.15　31.22±1.44 -145.931 0.000 A組　3　17.29±0.52　32.58±0.69 -152.375 0.000 F值　30.367　78.374　-　-P值　0.000　0.000　-　-B組C組21 11 18.60±1.00 19.43±0.80 35.25±1.13 38.68±1.64 -93.270 -72.423 0.000 0.000

圖3　兩組腎臟R2*值圖

2.4研究組腎臟R2*值與GFR的相關(guān)性

采用Pearson雙變量相關(guān)性檢驗(yàn)法分析，結(jié)果顯示，分腎皮、髓質(zhì)R2*值與其GFR值呈負(fù)相關(guān)（P= 0.000）。隨著IgA腎病患者腎小球?yàn)V過(guò)率的下降，皮、髓質(zhì)R2*值呈上升趨勢(shì)。見(jiàn)圖4和表4。

圖4　雙腎皮、髓質(zhì)GFR與R2*值的相關(guān)性

表4　IgA腎病組分腎皮、髓質(zhì)R2*值與其GFR的相關(guān)性分析

2.5研究組右腎R2*值與病理積分的相關(guān)性

經(jīng)Pearson雙變量相關(guān)性分析表明，IgA腎病組的右腎皮、髓質(zhì)R2*值與病理Katafuchi積分間存在明顯的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為r皮質(zhì)=0.58和r髓質(zhì)= 0.73（P<0.05）（見(jiàn)圖5）。

圖5　IgA右腎皮、髓質(zhì)病理積分與R2*值的相關(guān)性

3　討論

IgAN是目前世界范圍內(nèi)最常見(jiàn)的原發(fā)性腎小球疾病，其主要臨床表現(xiàn)為血尿，伴或不伴蛋白尿，疾病早期實(shí)驗(yàn)室檢查腎功能并無(wú)異常，大多數(shù)患者未予重視。但有研究數(shù)據(jù)顯示約17％的IgAN患者在起病10年后進(jìn)展至終末期腎臟病（end-stage renal disease，ESRD）[3]。因此，早期診斷IgAN并動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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。

腎臟的氧合作用在腎臟疾病的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用。早期人們主要運(yùn)用微電極、探針等方法檢測(cè)動(dòng)物模型腎臟缺氧，屬有創(chuàng)性檢查，對(duì)于臨床應(yīng)用存在很大的局限性?；谘鹾涎t蛋白與去氧血紅蛋白磁化率不同的原理，BOLD MRI成為目前唯一無(wú)創(chuàng)性檢測(cè)腎臟內(nèi)氧含量的影像學(xué)方法。氧合血紅蛋白屬于逆磁性物質(zhì)，其增加會(huì)導(dǎo)致去相位減慢，橫向弛豫時(shí)間（T2*）延長(zhǎng)。R2*（1/T2*）值作為評(píng)估組織氧含量變化的敏感指標(biāo)，與組織氧合血紅蛋白的含量呈負(fù)相關(guān)[4]。BOLD MRI已用于評(píng)價(jià)大多數(shù)腎臟病模型動(dòng)物[5-6]及糖尿病腎病[7]、造影劑腎病[8]等患者的腎功能，均證實(shí)BOLD MRI用于評(píng)價(jià)腎臟氧合水平的可行性，且重復(fù)性較好。

本研究結(jié)果顯示，健康成人的腎髓質(zhì)R2*值較皮質(zhì)高，這與髓質(zhì)處于生理性缺血及腎小管主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)耗氧等生理特性相關(guān)。系膜增生性腎小球腎炎為IgA腎病的主要病理類型。缺氧時(shí)，低氧誘導(dǎo)因子含量增多，并通過(guò)調(diào)控人體內(nèi)的靶基因作用于腎臟[9]。其中低氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）的表達(dá)與系膜增生性腎小球腎炎的病變程度相關(guān)[10]。Deng等[11]在研究狼瘡性腎炎時(shí)也提出HIF-1可促進(jìn)系膜細(xì)胞增生。因此，IgA腎病病理尤其是腎小球系膜區(qū)的損害嚴(yán)重性可能與慢性缺氧程度有關(guān)。筆者初步的臨床研究結(jié)果也顯示，IgA腎病各亞組的腎臟皮、髓質(zhì)R2*值均高于對(duì)照組，且隨著Lee氏分級(jí)的升高，皮、髓質(zhì)R2*值呈上升趨勢(shì)，提示腎組織缺氧程度加重。說(shuō)明R2*值對(duì)評(píng)估IgA腎病Lee氏分級(jí)亦有重要的臨床價(jià)值。同時(shí)，本研究結(jié)果顯示，IgA腎病A組與對(duì)照組之間的皮髓質(zhì)R2*值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。提示R2*值診斷IgA腎病早期缺氧狀態(tài)缺乏敏感性。Pei等[12]研究發(fā)現(xiàn)，慢性腎臟?。╟hronic kidney disease，CKD）患者腎皮、髓質(zhì)R2*值高于健康對(duì)照組，即使eGFR≥60 ml/（min· 1.73 m2）及血肌酐水平正常的CKD患者，其腎皮、髓質(zhì)R2*值亦高于對(duì)照組，由此提出BOLD MRI可以作為評(píng)估腎組織氧合狀態(tài)的無(wú)創(chuàng)性方法。Zhang等[13]研究結(jié)果顯示，健康成人eGFR與皮、髓質(zhì)R2*呈負(fù)相關(guān)（r1=-0.26，P1= 0.02；r2=-0.29，P2=0.01）。本研究也統(tǒng)計(jì)出類似的結(jié)果，即IgA腎病組腎臟皮、髓質(zhì)R2*值與GFR呈負(fù)相關(guān)。分析其原因可能為隨著GFR的下降，腎臟血流灌注減少，造成組織缺血、缺氧；腎臟內(nèi)缺氧可以誘發(fā)纖維化反應(yīng)，纖維化又加重間質(zhì)缺氧，形成惡性循環(huán)，造成不可逆的腎功能損害[14]。而Michaely等[15]對(duì)CKD患者分別行1.5 T及3.0 T磁共振掃描，卻發(fā)現(xiàn)腎臟皮髓質(zhì)R2*值與eGFR間沒(méi)有顯著相關(guān)性。這與本研究結(jié)果相悖，考慮與研究納入對(duì)象的病種、病程及掃描參數(shù)等不同有關(guān)。例如，有研究發(fā)現(xiàn)糖尿病腎病患者eGFR與腎臟髓質(zhì)R2*值呈正相關(guān)[16]，由于早期階段存在高灌注、高濾過(guò)現(xiàn)象，腎小管重吸收增多，耗氧量增加；中晚期病變時(shí)隨著GFR下降造成流經(jīng)髓質(zhì)的血流量減少，代謝降低，髓質(zhì)缺氧得以緩解。

國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)CKD患者腎髓質(zhì)R2*值隨著腎間質(zhì)纖維化的加重呈下降趨勢(shì)，而皮質(zhì)R2*值與病理?yè)p害程度無(wú)關(guān)[17-18]。本研究結(jié)果顯示，右腎皮、髓質(zhì)R2*值與病理Katafuchi積分呈正相關(guān)，即隨著IgA腎病病理?yè)p害的加重，組織缺氧越嚴(yán)重。分析其原因可能與IgAN的病變主要位于系膜區(qū)有關(guān)。根據(jù)系膜細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞之間無(wú)基底膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，當(dāng)系膜基質(zhì)與系膜細(xì)胞發(fā)生損傷、增生和/或免疫反應(yīng)，即可引起血管內(nèi)皮細(xì)胞受損，造成腎臟缺氧[19-20]。此外，受損的腎微血管內(nèi)皮細(xì)胞可以誘發(fā)纖維化反應(yīng)，纖維化又加重間質(zhì)缺氧，形成惡性循環(huán)，造成不可逆的腎臟病理學(xué)改變[21]。

本次研究還存在一些不足：①本研究受時(shí)間限制，收集IgA腎病患者的例數(shù)較少，而且缺少部分級(jí)別的IgAN病例；②雖然R2*值升高與組織缺氧有關(guān)，但無(wú)法區(qū)分是由于氧耗增加還是供氧減少造成；③本研究未對(duì)治療后的IgA腎病患者進(jìn)行隨訪，如能在藥物干預(yù)后重復(fù)磁共振掃描，有望能做為觀察療效的影像學(xué)方法。

綜上所述，磁共振BOLD成像對(duì)IgA腎病早期病變?nèi)狈γ舾行裕珜?duì)鑒別IgAN Lee氏分級(jí)、評(píng)價(jià)腎臟濾過(guò)功能及病理?yè)p害程度有一定的臨床意義。BOLD作為無(wú)創(chuàng)性成像技術(shù)，通過(guò)檢測(cè)腎臟的氧合狀態(tài)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)IgA腎病腎功能變化，以減少患者接受放射性核輻射和腎穿刺活檢等有創(chuàng)性檢查，有較為深遠(yuǎn)的社會(huì)效益。

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（王榮兵編輯）

Blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging in evaluation of glomerular filtration rate and pathology in IgA nephropathy

Yan Su1, Li-ping Yang2, Chong Huang1, Liang-geng Gong1, Jian-hua Yin1, Luo Lian1, Xiao-hua Qin1, Jin-feng Zhan1, Wei-ping Tu1, Xiang-dong Fang1
(1.The Second Affiliated Hospital, Nanchang University, Nanchang, Jiangxi 330006, China; 2.Jiangxi Cancer Hospital, Nanchang, Jiangxi 330029, China)

Abstract:Objective To study the correlation of the blood oxygenation level-dependent (BOLD) imaging measurements with glomerular filtration rate (GFR) and Katafuchi scores in IgA nephropathy.Methods Thirtyfive patients with IgA nephropathy and twenty healthy volunteers were enrolled in this study.All of the subjects underwent studies on 3.0T MR scanner to obtain the BOLD imaging measurements.The GFR was calculated with99Tcm-DTPA scintigraphy.The grades and the pathological damage scores of IgA nephropathy were evaluated according to the Lee classification and the Katafuchi system.The R2*values were compared between the control group and IgA nephropathy groups of different grades.The correlation between the R2*values and GFR was analyzed.The correlation between the R2*values and Katafuchi scores was analyzed.Results The renal cortical R2*values were lower than the medulla values in both the control and IgA nephropathy groups (P< 0.05).There were statistically significant differences in renal cortical and medulla R2*valuesbook=1,ebook=68between the control group and each of the IgA nephropathy subgroups (P< 0.05).But there was no significant difference in renal cortical and medulla R2*values between the IgA N I group and the control group(P > 0.05).There was a negative correlation between the renal cortical and medulla R2*values and the GFR(P< 0.05).A positive correlation was found between the renal cortical and medulla R2*values and the Katafuchi scores(P < 0.05).Conclusions The blood oxygenation level -dependent imaging was applicable on IgA nephropathy, which could be used for assessing the renal filtration function and the pathological damage.However, BOLD imaging lacks sensitivity to early renal disease.

Keywords:IgA nephropathy; blood oxygenation level -dependent imaging; glomerular filtration rate; pathology

收稿日期：2015-09-10

文章編號(hào)：1005-8982（2016）01-0062-07

中圖分類號(hào)：R586

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A