劉治玲，李 旭，黃召勤，韓 雪

（山東省立醫(yī)院 山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院①醫(yī)學(xué)影像科，②超聲診療科，山東 濟(jì)南 250021）

慢性腎臟?。╟hronic kidney disease，CKD）具有發(fā)病率逐年上升、病程長(zhǎng)、治療費(fèi)用較高、較難早期發(fā)現(xiàn)等特點(diǎn)，已成為全球范圍內(nèi)公共健康問(wèn)題之一［1-2］。目前臨床上多用血清肌酐值及估算的腎小球?yàn)V過(guò)率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）評(píng)價(jià)腎臟功能，但該方法敏感度較低，當(dāng)數(shù)值發(fā)生變化時(shí)腎臟功能損傷已達(dá)一定程度，且無(wú)法反映疾病的進(jìn)展過(guò)程［3］。DTI是一種無(wú)創(chuàng)的影像學(xué)檢查手段，可通過(guò)部分各向異性（fractional anisotropy，F(xiàn)A）定量評(píng)價(jià)水分子的流動(dòng)方向及流動(dòng)速度，通過(guò)ADC體現(xiàn)組織的彌散情況。由于腎臟管狀結(jié)構(gòu)（小管、血管及腎盂等）沿腎臟皮、髓質(zhì)呈放射狀分布，液體流動(dòng)具有一定方向，使得DTI評(píng)價(jià)腎臟損傷成為可能［4-6］。DTI可顯示腎髓質(zhì)小管的走行方向、長(zhǎng)度及數(shù)量，已初步應(yīng)用于腎臟結(jié)構(gòu)的評(píng)估［7-8］。本研究重點(diǎn)研究3.0 T MRI DTI及擴(kuò)散張量示蹤成像（DTT）評(píng)價(jià)CKD患者腎臟功能變化的價(jià)值，尤其是對(duì)早期、eGFR尚未減低患者的診斷價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集我院腎內(nèi)科住院患者50例（病變組），男37例，女13例；年齡15～62歲，平均（35.9±14.2）歲。其中IgA腎病12例，狼瘡腎炎6例，局灶階段性腎小球硬化4例，膜性腎病18例，微小病變型腎小球腎炎6例，紫癜腎炎4例。納入標(biāo)準(zhǔn)：結(jié)合臨床、實(shí)驗(yàn)室、影像學(xué)及病理檢查結(jié)果，均滿足CKD診斷標(biāo)準(zhǔn)；均排除可能造成腎臟結(jié)構(gòu)、功能改變的系統(tǒng)性疾病，如原發(fā)性高血壓、糖尿病、其他血管源性的疾??；均無(wú)惡性腫瘤病史；發(fā)病時(shí)間均＜3年，超聲提示腎臟均無(wú)明顯的萎縮及纖維化。排除標(biāo)準(zhǔn)：因幽閉恐懼癥、大量腹水等無(wú)法完成MRI檢查、MRI圖像上偽影影響分析及MRI圖像上皮髓質(zhì)分界不清者。選擇19例無(wú)腎臟病及可能造成腎臟損害的系統(tǒng)性疾病的健康人為對(duì)照組，男11例，女8例；年齡15～53歲，平均（33.6±11.0）歲。該研究為前瞻性研究，經(jīng)我院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有參與者均簽署知情同意書。

2組均于MRI檢查前3 d內(nèi)測(cè)量血清肌酐值。eGFR根據(jù)CKD-EPI公式獲得［9］。

由于FA值與eGFR呈顯著的正相關(guān)，按照K/DOQI提出的CKD分期方法，將病變組分為4個(gè)亞組：Ⅰ期，eGFR≥90 mL/min；Ⅱ期，eGFR 60～＜90 mL/min；Ⅲ期，eGFR 30～＜60 mL/min；Ⅳ期+Ⅴ期，eGFR＜30 mL/min。本研究Ⅳ及Ⅴ期例數(shù)少，且此時(shí)治療以腎臟替代療法為主，因此將2期患者合并。

1.2 儀器與方法 受檢者均于MRI檢查前禁食、禁水4 h。采用Siemens 3.0 T MRI掃描儀，以及體線圈加8通道相控陣表面線圈。檢查前受檢者行屏氣訓(xùn)練。首先行雙腎MRI常規(guī)序列，包括冠狀位T2WI TR 1 400 ms，TE 92 ms，層厚5 mm，層距1 mm，層數(shù)27，視野380 mm×380 mm，矩陣256×179，回波間隙3.82 ms，采集次數(shù)2，帶寬781 Hz/pixel）；橫軸位Fs-T2WI TR 4 070 ms，TE 93 ms，層厚5 mm，層距1.5 mm，層數(shù)39，視野380 mm×310 mm，矩陣320×144，回波間隙8.44 ms，采集次數(shù)3，帶寬260 Hz/pixel；VIBI序列TR 3.92 ms，TE 1.39 ms，層厚3 mm，層距0.6 mm，層塊64，視野380 mm×310 mm，采集次數(shù)1，矩陣182×320，翻轉(zhuǎn)角9°，帶寬400 Hz/pixel。后行雙腎冠狀位呼吸觸發(fā)的DTI序列掃描，TR 2 000 ms，TE 90 ms，層厚4 mm，層數(shù)11，視野400 mm×400 mm，b=0、400、600 s/mm2，20個(gè)彌散方向，矩陣192×192，回波間隙0.77 ms，采集次數(shù)2，帶寬2 170 Hz/pixel。雙腎周放置飽和帶。DTI序列的總采集時(shí)間4～8 min，主要由受檢者呼吸頻率及幅度決定。

1.3 圖像分析 所有解剖及DTI圖像均由1名經(jīng)驗(yàn)豐富的影像診斷醫(yī)師采用隨機(jī)盲法分析，使用Siemens Neuro 3D Task Card軟件包。

按照CAUDIANO等［8］的腎臟皮髓質(zhì)分界方法，在DTI b=0 s/mm2或FA圖上對(duì)皮髓質(zhì)分界進(jìn)行分級(jí)：1級(jí)，皮髓質(zhì)分界不清；2級(jí)，皮髓質(zhì)尚可模糊顯示或部分模糊顯示；3級(jí)，皮髓質(zhì)分界能夠清晰顯示。本研究?jī)H納入CMD 2級(jí)或3級(jí)的DTI圖像。

以FA圖作為參考，取腎門區(qū)域的2層圖像為DTI數(shù)據(jù)測(cè)量層面，按LANZMAN等［6］提出的測(cè)量方法，避開腎竇及腎周血管，于髓質(zhì)上手動(dòng)畫5個(gè)圓形ROI，每個(gè)ROI為10～15個(gè)體素；皮質(zhì)上繪制一個(gè)不規(guī)則形ROI，形態(tài)與皮質(zhì)形態(tài)類似，大小50～100個(gè)像素；在中心層取2個(gè)ROI（圖1），盡量避開囊腫區(qū)域。得出每個(gè)ROI的ADC值和FA值，計(jì)算其平均值。由于eGFR代表平均腎功能，最終計(jì)算雙腎的平均DTI參數(shù)值作為參考值。

圖1 ROI繪制方法示例

DTT能夠反映水分子的優(yōu)先彌散方向，即腎髓小管、血管的走向。選取腎門層面為種子點(diǎn)層面，DTT圖像會(huì)自動(dòng)生成，最小FA 0.200，最小角度30°，偽彩標(biāo)注；觀察腎髓質(zhì)小管及血管的數(shù)量、長(zhǎng)度及走行。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 使用Prism 5.0（GraphPad Software，Inc.）軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

雙腎DTI參數(shù)值的差別采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)。病變組與對(duì)照組間DTI參數(shù)值差別采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。Pearson相關(guān)分析檢驗(yàn)FA及ADC值與eGFR的相關(guān)性；進(jìn)一步行二次回歸分析，eGFR為橫坐標(biāo)，腎臟的DTI參數(shù)為縱坐標(biāo)。

單因素方差分析（ANOVA）評(píng)價(jià)FA值在不同CKD分期及對(duì)照組間的差異，兩兩比較行Turkey檢驗(yàn)。ROC曲線分析比較對(duì)照組與CKD Ⅰ期間的差異性。

2 結(jié)果

2.1 形態(tài)學(xué)分析 對(duì)照組CMD均為3級(jí)，2例檢出薄壁小囊腫。病變組因明顯圖像運(yùn)動(dòng)偽影，1例被排除；1例CMD分級(jí)1級(jí)被排除，余DTI圖像CMD分級(jí)均為2或3級(jí)；10例檢出薄壁小囊腫；5例少量腹水。

2.2 2組DTI參數(shù)比較（表1，2） 2組左右腎間FA及ADC值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。2組腎皮質(zhì)FA值均低于髓質(zhì)，病變組腎皮質(zhì)、髓質(zhì)FA值均低于對(duì)照組（均P＜0.001）。對(duì)照組與病變組腎皮質(zhì)及髓質(zhì)ADC值差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05）。2組DTI參數(shù)圖圖像差別見圖2。

表1 2組雙腎腎皮質(zhì)及髓質(zhì)的FA值比較（）

表1 2組雙腎腎皮質(zhì)及髓質(zhì)的FA值比較（）

注：FA，部分各向異性。

表2 2組雙腎腎皮質(zhì)及髓質(zhì)的ADC值比較（×10-3 mm2/s，）

表2 2組雙腎腎皮質(zhì)及髓質(zhì)的ADC值比較（×10-3 mm2/s，）

圖2 男，37歲，健康志愿者的DTI參數(shù)圖圖3 女，30歲，慢性腎臟?。–KD）患者（病理分型為IgA腎?。┑腄TI參數(shù)圖。圖2a、3a為灰度標(biāo)記的各項(xiàng)異性（FA）圖，顯示皮髓質(zhì)信號(hào)對(duì)比明顯；圖2b、圖3b為ADC圖，顯示皮髓質(zhì)信號(hào)差別較難分辯；圖2c、3c為偽彩標(biāo)記的FA圖，偽彩顏色代表纖維束方向，圖2c較圖3c圖方向感更強(qiáng)，髓質(zhì)放射狀形態(tài)更形象；圖2d、3d為FA紋理圖，圖2d較圖3d圖紋理清晰

2.3 CKD患者FA、ADC值變化 ANOVA示不同CKD分期的FA值差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（皮質(zhì)：F=26.038，P＜0.001；髓質(zhì)：F=26.611，P＜0.001）。且任何臨床分期的FA值均低于對(duì)照組，包括eGFR尚正常的CKD Ⅰ期患者。不同CKD分期的ADC值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（皮質(zhì)，F(xiàn)=1.815，P=0.137；髓質(zhì)，F(xiàn)=1.790，P=0.142）；CKD Ⅰ期與對(duì)照組的ADC值差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）（表2，圖3）。

病變組的皮、髓質(zhì)FA及ADC值與eGFR均呈正相關(guān)關(guān)系（FA：皮質(zhì)r=0.708，髓質(zhì)r=0.684；ADC：皮質(zhì)r=0.355，髓質(zhì)r=0.380）（圖4）。

2.4 FA評(píng)價(jià)CKD由于CKD Ⅰ期與對(duì)照組間FA值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，2組間進(jìn)一步行ROC曲線分析：皮質(zhì)AUC 0.787，最佳截?cái)嘀?.229 5，敏感度73.33%，特異度84.21%；髓質(zhì)AUC 0.863，最佳截?cái)嘀?.532，敏感度83.3%，特異度73.68%（圖5，6）。

2.5 DTT評(píng)價(jià)CKD髓質(zhì)結(jié)構(gòu)變化 以腎門層面為種子層面的DTT顯示健康腎臟腎髓質(zhì)小管、血管密集放射狀分布于腎門及周圍，CKD患者腎功能損害，髓質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)數(shù)量減少、過(guò)早中斷，且CKD越嚴(yán)重，DTT圖像變化越顯著（圖7～12）。

表2 不同CKD分期患者的DTI參數(shù)值（）

表2 不同CKD分期患者的DTI參數(shù)值（）

注：CKD，慢性腎臟病。

圖3a，3b 不同CKD亞組及對(duì)照組間的FA值箱式圖分布特點(diǎn)圖4 腎病組DTI參數(shù)值與腎小球?yàn)V過(guò)率（eGFR）的相關(guān)關(guān)系散點(diǎn)圖圖4a，4b eGFR為橫坐標(biāo)，F(xiàn)A值為縱坐標(biāo)圖4c，4d eGFR為橫坐標(biāo)，ADC值為縱坐標(biāo)。實(shí)線表示直線回歸趨勢(shì)

3 討論

腎臟DTI作為一種無(wú)創(chuàng)的MRI檢查手段，可在腎臟結(jié)構(gòu)發(fā)生變化前評(píng)價(jià)其生理指標(biāo)的變化。DTI在自體腎及移植腎腎功能評(píng)價(jià)方面，其可重復(fù)性及穩(wěn)定性較好，組間差異較?。?，8，10］。本研究重點(diǎn)分析DTI序列評(píng)價(jià)腎功能的能力，尤其對(duì)早期（腎功能正?；蛏?、臨床分期為Ⅰ期、eGFR≥90 mL/min）CKD患者的診斷價(jià)值。

本研究采用呼吸門控3.0 T DTI序列，能較好地分辨腎臟皮、髓質(zhì)，可重復(fù)性好，能夠達(dá)到臨床診斷需求［11］。定位時(shí)雙腎周加6條飽和帶，可減少腸管內(nèi)氣體及腸道蠕動(dòng)產(chǎn)生的圖像偽影。本研究?jī)H分析雙腎彌漫損害的原發(fā)性CKD患者，2組雙腎皮、髓質(zhì)間的DTI參數(shù)值均無(wú)差異。

2組腎皮質(zhì)FA值均低于髓質(zhì)，病變組皮、髓質(zhì)FA值均低于對(duì)照組，原因可能是：①宏觀上腎小管、集合管及血管均呈放射狀排列，管內(nèi)的水分子按一定方向流動(dòng)；②微觀上，腎臟小管及血管的排列方向性髓質(zhì)明顯優(yōu)于皮質(zhì)，反映水分子彌散方向的FA值皮質(zhì)小于髓質(zhì)；③不能忽視組織微灌注對(duì)腎臟FA值的影響［5，7-8，12］。因此，當(dāng)腎臟生理代謝發(fā)生變化，影響到腎臟微循環(huán)、甚至破壞腎臟的微結(jié)構(gòu)時(shí)，均可造成FA值降低。FA值可評(píng)價(jià)腎功能尚未降低的早期CKD患者，敏感度及特異度較高。

DTT能反映健康者與CKD患者之間腎臟功能結(jié)構(gòu)的變化，重建參數(shù)相同時(shí)，CKD患者微管狀結(jié)構(gòu)數(shù)量減少、走行混亂、過(guò)早中斷，且嚴(yán)重程度能反映疾病的臨床分期，與既往研究結(jié)論相似［7-8］。

圖5 皮質(zhì)FA值區(qū)分對(duì)照組與慢性腎臟?。–KD）Ⅰ期患者的ROC曲線，AUC為0.787圖6 髓質(zhì)FA值區(qū)分對(duì)照組與CKDⅠ期患者的ROC曲線，AUC為0.863

圖7～12 健康志愿者及慢性腎臟?。–KD）患者的擴(kuò)散張量示蹤成像（DTT）圖圖7 男，21歲，對(duì)照組健康人，顯示正常人的髓質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)密集放射狀排列圖8 女，27歲，CKD Ⅰ期，腎小球?yàn)V過(guò)率（eGFR）128 mL/min，狼瘡性腎炎，顯示CKD Ⅰ期患者的髓質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)形態(tài)尚可，但數(shù)量較對(duì)照組略減少圖9 男，50歲，CKD Ⅱ期，eGFR 71mL/min，IgA腎病，顯示CKD Ⅱ期患者管狀結(jié)構(gòu)數(shù)量進(jìn)一步減少，但髓質(zhì)形態(tài)大部分可顯示圖10 男，43歲，CKD Ⅲ期，eGFR 40 mL/min，IgA腎病，顯示髓質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)數(shù)量進(jìn)一步減少，長(zhǎng)度變短，僅少部分髓質(zhì)放射狀形態(tài)可顯示圖11 女，58歲，CKD Ⅳ期，eGFR 18 mL/min，新月體性腎小球腎炎，顯示髓質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)數(shù)量稀少、過(guò)早中斷，大部分髓質(zhì)放射狀結(jié)構(gòu)不可顯示圖12 男，36歲，CKD Ⅴ期，eGFR 8 mL/min，高血管病性腎損害，僅少數(shù)髓質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)可顯示，髓質(zhì)形態(tài)不顯示

本研究中，ADC值無(wú)法區(qū)分CKD Ⅰ期患者；且無(wú)法精確區(qū)分腎臟皮、髓質(zhì)，與以往結(jié)論［13-15］相似。因此，F(xiàn)A值較ADC值能更早、更敏感地評(píng)價(jià)CKD患者腎功能變化［8］。ADC值反映的是水分子在組織中的平均擴(kuò)散情況，而FA值顯示水分子在組織中定向擴(kuò)散的情況，兩者評(píng)價(jià)水分子擴(kuò)散特性不同［8］。b值的大小及數(shù)目會(huì)影響ADC值，但對(duì)FA值無(wú)影響［16］，單指數(shù)運(yùn)算的ADC值受組織微灌注及液體流動(dòng)的影響［14］，而FA值主要由水分子在管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的定向運(yùn)動(dòng)決定。

本研究存在不足：所有受檢者的血液標(biāo)本未嚴(yán)格在MRI檢查之前采集，但能確保血液采集與DTI檢查的水和狀態(tài)一致，不同參與者間的水和狀態(tài)一致，盡管有研究［4］表明水和狀態(tài)可能不影響腎臟皮、髓質(zhì)的FA值。

綜上所述，腎臟DTI能夠無(wú)創(chuàng)、準(zhǔn)確、敏感地反映CKD患者腎臟功能的變化，其中FA值的降低能反映腎功能損害，即使eGFR尚未變化的CKD Ⅰ期患者，腎實(shí)質(zhì)的FA值也會(huì)顯著減低。DTI能夠動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)腎臟結(jié)構(gòu)及功能的變化，可用于CKD的早期診斷、臨床分期及隨訪。