扩散张量成像对慢性肾脏病早期肾损害的评价

邓义， 由慧敏， 杨壁然， 彭艳， 袁旭芳， 唐亚霞

慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)具有高发病率、高致残率，病情具有隐匿性、进行性、难治性的特点，因此早诊断、早治疗非常重要。目前常规影像学检查方法如超声、CT和静脉肾盂造影，主要提供肾脏形态学信息，提供的肾脏功能信息有限。对比剂存在肾损害的风险，肾活检对肾脏病的诊断、指导治疗和判断疾病预后均有重要价值，但是肾活检也存在一些禁忌症，具有创伤性，有出现并发症的风险，很难在临床上进行随访监测，并且容易受到采样误差的影响。核素肾动态显像检测肾小球滤过率，敏感度和重复性较好，但是具有辐射，并且在CKD早期GFR可以是正常的。尿微量白蛋白、肌酐等检查难以早期发现肾损害。近年来，研究发现血清胱抑素C(CysC)的水平可作为了解早期肾损害的一个重要指标，已逐渐应用于临床[1-2]，但是其不能分别评价左肾和右肾功能情况。因此，探讨不使用对比剂并且能够早期无创性检测肾脏损害的影像学方法具有非常重要的意义。

扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)能够反映组织内水分子扩散运动和其方向性，能够获得常规MRI所不能提供的组织微观结构信息，从而对了解人体脏器的生理学及病理生理学机制提供了新的方法，DTI技术也逐步应用于肾脏临床研究[3]。研究发现对于早期的慢性肾功能损害患者，基于CysC联合scr的CKD-EPI方程计算的eGFR的准确率大于改良的MDRD方程[4]。本文采用基于CysC联合scr的CKD-EPI方程计算的eGFR进行分组，探讨扩散张量成像早期发现CKD患者肾损害的临床价值。能否在患CKD之前的危险人群中更早的发现肾脏的异常，也是期待解决的临床问题。

材料与方法

1.一般资料

A组健康对照组12例，男5例，女7例，年龄28～56岁，平均43岁，无肾脏疾病史，无高血压、高血脂、高血糖等病史，实验室检查尿微量白蛋白、血肌酐、CysC等指标正常，影像学常规检查无异常。近3个月无肾毒性药物服用史。B组CKD危险因素组13例，男6例，女7例，年龄35～62岁，平均49岁，患者有高血糖、高血脂、高血压等CKD危险因素；实验室检查尿微量白蛋白、血肌酐、CysC等指标正常，影像学常规检查无异常。C组根据2012年改善全球肾脏病预后组织(KDIGO)发布的《CKD 评估与管理临床实践指南》中的CKD诊断标准，在本院内分泌科和肾内科临床确诊的1～3期CKD患者18例。三个组的研究对象化验检查与磁共振检查时间间隔小于4天。所有受检者均为2016年7月-2017年6月在本院就诊者，按就诊顺序随机纳入研究。本研究得到医院伦理委员会批准，所有接受检查者均知情同意。

2.检查设备和方法

采用Siemens Avanto1.5T MR扫描仪，6通道体线圈，先进行双侧肾脏常规MR平扫，包括横轴面T1WI、T2WI、冠状面T2WI压脂序列。DTI 扫描参数：肾脏冠状面EPI序列，平稳自由呼吸状态扫描，TR 3400 ms，TE 98 ms，NEX 1，加速因子2，EPI因子125，层厚5 mm，层距1 mm，视野380 mm，矩阵192×125， 0、800 s/mm2两个b值，扩散敏感梯度脉冲12个方向。DTI扫描时间2分58秒。

3.图像后处理

采用Siemens syngo.via 后处理工作站对 DTI 图像进行后处理，工作站软件自动生成 FA图、ADC图及DWI图。在FA灰白图上和b=0的DWI图像上，选择肾门区皮髓质分界清楚的层面放置兴趣区(ROI)，在肾脏上、中、下极的皮质和髓质手工放置共6个圆形ROI，避开肾窦组织和伪影，ROI大小为8～12 mm2，取其平均值。分别测量双肾皮质和髓质的ADC值及FA值。由两名经验丰富的MR诊断医师在盲法下进行测量。

4.统计学处理

结 果

三组共43例顺利进行了DTI研究，图像质量均能满足诊断要求(图1～3)，共获得86个肾脏图像数据(表1～3)。

经过配对样本的t检验，A、B、C三组的双侧肾脏FA和ADC值差异无统计学意义，故将各组双肾的数据统一进行统计学分析。采用完全随机设计的多个样本均数比较的方差分析比较三组的皮、髓质FA值和ADC值(表1)。

图1 健康志愿者，b=0s/mm2。a) DWI图； b) ADC图； c) FA图显示皮髓质分界清楚。 图2 CKD危险因素者，b=0s/mm2。a) DWI图； b) ADC图； c) FA图显示皮髓质分界较清楚。 图3 CKDⅡ期患者的，b=0s/mm2。a) DWI图； b) ADC图； c) FA图显示皮髓质分界欠清晰，但仍能分辨。

表1 三组测量的肾脏皮质、髓质的FA值和ADC值分析

经Levene法进行方差齐性检验，各组皮质FA、各组皮质ADC和各组髓质ADC方差齐，进行多个样本均数的SNK两两比较。A组的皮质FA值高于B组和C组，B组和C组的皮质FA值差异无统计学意义。A组的皮质ADC值高于B组和C组，但B组和C组的皮质ADC值差异无统计学意义。A、B、C三组的髓质ADC值差异无统计学意义。各组髓质FA值方差不齐，选择Tamhane、ST2法，A组与C组差异有统计学意义(P=0.000)，A组和B组、B组和C组差异无统计学意义(P=0.225、0.263)。

分析三组共43例研究对象的双侧肾脏FA和ADC值， 经Pearson相关分析，肾脏皮髓质FA与eGFR呈正相关，髓质FA与CysC呈负相关(表2)。皮质ADC与eGFR呈正相关；皮质ADC与Scr呈负相关。皮髓质FA和髓质ADC值与Scr值的无明显相关性。皮质FA和皮髓质ADC与CysC值的无明显相关性。

表2 肾脏皮质、髓质FA值和ADC值与eGFR、Scr、CysC的相关性

根据A组健康志愿者和C组1～3期CDK患者的临床和肾穿刺活检为诊断标准，分析DTI的诊断效能，C组包括糖尿病肾病14例，原发性肾小球肾炎4例。以肾脏髓质FA≤0.327为界值，诊断早期CKD的敏感度为78.57%，特异度为94.44%，曲线下面积(area under curv,AUC)为0.891，诊断效能较高(表3)。

表3 肾脏DTI FA值诊断1～3期CKD肾损害的诊断效能

讨 论

既往DTI应用于肾脏病肾功能的研究[5-8]显示病例组肾脏的皮髓质FA和ADC值低于正常对照组，但是FA值和ADC值与Scr、eGFR是否存在相关性，各研究结果并不一致[7-9]，可能是由于机型、扫描参数、测量方法不同所致。既往研究采用的b值多数小于800。本研究采用b值0、800s/mm2，因b值越高，越能真实的反映水分子的扩散运动状态。

本研究发现所有受检者的肾脏髓质FA高于皮质FA，皮质ADC高于髓质ADC，这与肾脏的组织结构特点和生理功能有关系，表明髓质的水分子运动方向性较强，皮质的水分子含量丰富，并且髓质的水分子扩散受限相对于皮质较为明显。这一研究结果与以前的相关研究结果相符[10-11]。

本研究发现健康志愿者、CKD危险人群组、CKD患者的肾脏的皮质FA、髓质FA值、皮质ADC值逐步减小，三组的差异具有统计学意义。表明DTI测量FA值和ADC值可以反映肾组织微观结构和功能的变化，而这种变化早于形态学改变。

肾脏皮质FA、髓质FA值与eGFR具有相关性，其中髓质FA与eGFR的相关性最高，并且髓质FA与血清CysC呈负相关。受试者工作特征曲线分析，以髓质FA≤0.327为界值，诊断CKD，曲线下面积(AUC)为0.891,敏感度为78.57%，特异度为94.44%，诊断效能较好，表明肾脏FA值，特别是髓质FA在评估CKD的早期损害中具有临床应用价值，其机理可能是由于肾髓质在正常状态下水分子运动具有明显方向性，但在CKD的情况下，由于受到缺血缺氧等病理性因素的影响，FA更易表现出变化。

肾脏皮质ADC值与Scr呈负相关，与eGFR呈正相关，这说明肾皮质ADC值能够反映出CKD患者肾功能状态水平。A组的皮质ADC值高于B组和C组，但B组和C组的皮质ADC值差异无统计学意义。结果表明肾脏皮质ADC可能在实验室检查指标出现异常之前，更早检测出肾脏的结构和功能的异常。提示对于患糖尿病、高血脂、高血压，但目前没有证据证实有肾损害的患者早期开展MR筛查，可能能够为临床干预提供影像学依据。

本研究采用自由呼吸状态下的DTI，优势在于扫描时间短，受检者容易配合完成检查，但对于图像质量可能有一定的影响，但是不影像图像分析和临床应用。本研究没有具体细分不同原因导致的CKD；由于样本量不是很大，未对早期CKD进行更加细致的分层研究，在今后的研究当中需要扩大样本量进一步研究。

综上所述，应用肾脏 DTI 技术可以早期发现CKD患者肾功能的改变，可以早期检测到CKD前期的危险因素患者的肾脏的结构和功能异常，有助于早期采取干预措施。