傳統(tǒng)方法及MRI功能成像評價腎功能研究進展

王娟綜述，楊朝武審校

（1.寶山區(qū)楊行鎮(zhèn)社區(qū)衛(wèi)生服務中心，上海201901；2.上海市第一人民醫(yī)院寶山分院放射科200940）

傳統(tǒng)方法及MRI功能成像評價腎功能研究進展

王娟1綜述，楊朝武2審校

（1.寶山區(qū)楊行鎮(zhèn)社區(qū)衛(wèi)生服務中心，上海201901；2.上海市第一人民醫(yī)院寶山分院放射科200940）

磁共振成像；腎/代謝；腎疾病/病理生理學；綜述

腎臟的主要功能是排泄體內代謝廢物，維持機體鈉、鉀、鈣等電解質穩(wěn)定及酸堿平衡。腎功能評價對臨床診斷及治療意義重大，傳統(tǒng)方法包括實驗室檢測、放射性核素腎顯像、B超、X射線檢查等。現(xiàn)將腎功能評價方法研究進展綜述如下。

1 傳統(tǒng)方法評價腎功能

1.1 實驗室檢查評價腎功能常用血液檢測指標包括尿素、肌酐（Cr）、β2微球蛋白（β2-MG）、視黃醇結合蛋白（RBP）和胱抑素C（Cys-C）5項。尿素水平易受飲食、肝功能等影響；Cr其血液濃度與肌肉量有關，還受年齡和性別的影響，高年齡者Cr水平通常高于低年齡者，男性Cr水平通常高于女性，Cr的檢測方法受葡萄糖、尿酸、酮體、血漿蛋白等假肌酐物質和先鋒霉素的干擾，由于影響因素較多，二者的敏感性和特異性不理想[1]。Cys-C是胱氨酸蛋白酶的一種分泌性抑制劑，由機體有核細胞產生，腎臟是其唯一的濾過和代謝器官，當腎小球出現(xiàn)輕微損傷時，血中Cys-C就可升高，是目前反映腎小球濾過率（GFR）的敏感指標[2-3]。RBP是人體在肝臟合成的參與維生素A儲存、代謝以及轉運的重要載體蛋白，血清中RBP水平穩(wěn)定，腎小管損傷、腎小球濾過能力降低會導致血液中RBP的蓄積。健康人體內β2-MG含量較為恒定，在通過腎臟循環(huán)時，經腎小球濾過并由腎小管吸收和降解。當腎小管功能異常時，其在血清或尿液中的濃度升高，能反映早期腎功能變化，但易受病理狀態(tài)影響[4]。上述5項指標只能評價總腎功能，不能評價分腎功能。

1.2 放射性核素腎顯像評價腎功能利用核素99mTc-DTPA作為示蹤劑，對腎臟血流灌注、攝取及排泄情況對腎功能做出判斷，是GFR測定的常規(guī)方法，在獲得總腎GFR值的同時，還可獲得分腎GFR值。C1/2稱為半排時間，指從腎圖放射性最高峰值下降到峰值一半的時間，其反映了腎排泄顯像劑的速度，是評價尿路梗阻的重要指標。程兵等[5]對433例腎移植手術健康供腎者的99mTc-DTPA腎圖C1/2進行了統(tǒng)計分析，認為左腎正常參考值P95為18.61 min，右腎正常參考值P95為18.82 min，遠長于131I-鄰碘馬尿酸鈉的C1/2正常參考值8 min[6]。柴雪紅等[7]研究認為，設定腎皮質感興趣區(qū)（ROI）與設定全腎ROI在計算GFR時存在差異，由腎皮質ROI計算GFR可更靈敏、更準確地發(fā)現(xiàn)尿路梗阻腎功能改變。陳澤榮等[8]利用核素腎動態(tài)顯像評價上尿路梗阻患者解除尿路梗阻后GFR變化，對比手術前后腎圖表現(xiàn)，在了解腎功能、預測病情發(fā)展方面均有應用價值。刁偉霖等[9]研究認為，99mTc-DMSA核素腎靜態(tài)顯像結合99mTc-DTPA腎動態(tài)顯像是評價腎功能的理想方法，它可以獲得直觀的腎臟攝取-排泄曲線和GFR，從而能夠定量評價分腎功能，為術式的選擇和術后觀察療效提供重要依據。核素腎顯像檢查方法較為復雜，而且放射性損害不容忽視，患者依從性較差。

1.3 B超檢查評價腎功能B超是腎臟檢查常用手段，其在腎功能評價方面具有一定價值。孫風雪等[10]應用彩色多普勒超聲觀測腎囊腫患者輸尿管排尿情況，發(fā)現(xiàn)囊腫側與正常側尿流速度的差值與囊腫體積呈正相關，腎囊腫可引起患側腎臟的泌尿功能發(fā)生改變，為判定手術指征提供參考標準。董怡等[11]應用實時諧波超聲造影定量分析技術評價慢性腎功能不全患者腎皮質血流灌注曲線及定量灌注參數，并與彩色多普勒血流成像技術比較，認為前者在評估慢性腎功能不全及腎功能損害方面優(yōu)于彩色多普勒技術。B超目前僅對某些特殊病變腎功能評價有一些價值，應用范圍較窄。

1.4 X射線檢查評價腎功能包括靜脈腎盂造影（IVP）及CT檢查，IVP發(fā)現(xiàn)腎臟不顯影或延遲顯影提示腎功能受損，但不能定量分析及分級，相關文獻報道不多。李慶豐等[12]對IVP檢查后患者進行CT掃描發(fā)現(xiàn)，CT分辨率明顯高于IVP，對于可疑病變區(qū)進行靶區(qū)重建掃描，立體效果較好，可作為IVP的補充檢查手段。劉全啟等[13]利用螺旋CT平掃測量腎實質厚度并比較腎實質厚度與梗阻側GFR之間的關系，發(fā)現(xiàn)梗阻側腎實質厚度與梗阻側GFR有明顯相關性。蔣黛蒂等[14]選取慢性單側上尿路梗阻積水病例，同時行CT尿路造影（CTU）檢查及99mTc-DTPA腎動態(tài)顯像檢查，將獲得的CT評價腎功能各項參數分別與核素腎動態(tài)顯像所得GFR值作相關性分析，發(fā)現(xiàn)二者有相關性，可作為評價腎功能的方法。但CT射線量較大，特別是CTU檢查，碘過敏患者不能檢查，且其能提供的定量參數有限，臨床應用受到限制。

鑒于上述傳統(tǒng)方法存在各種各樣的不足，人們一直在尋找更好的方法來評價腎功能，特別是近年來利用MRI功能成像（fMRI）評價腎功能已成為研究熱點，fMRI可多參數成像、定量分析，對人體無放射性損害，且部分檢查方法不用造影劑，可防止造影劑二次損傷腎功能，患者依從性更好，其在腎功能評價方面的潛在價值巨大，現(xiàn)將其研究進展綜述如下。

2 fMRI評價腎功能

2.1 腎臟血氧水平依賴（BOLD）MRI成像是評價腎內氧生物利用度的無創(chuàng)性方法，近年來動物實驗報道較多，臨床研究報道較少。楊學東等[15]以Wistar大鼠為實驗對象，在其生長周期的第1、5、10、30、50天行BOLD成像，測量表觀自旋-自旋弛豫率（R2*），發(fā)現(xiàn)大鼠腎臟皮、髓質基礎R2*值在50 d內穩(wěn)定，不受體質量影響。在進一步研究中，楊學東等[16]用健康雄性Wistar大鼠分別行腎臟磁共振T2加權像（T2WI）及BOLD成像，以2名醫(yī)生分別對T2WI及BOLD圖像進行評價并分別測量數據，其中1名醫(yī)生2周后再次測量，然后對測量及評價結果進行統(tǒng)計學處理，認為3.0T MR行大鼠腎臟BOLD成像所測數據在不同觀察者間和同一觀察者的可重復性較好，能夠用來進行腎功能成像的實驗研究。劉玉品等[17]以SD大鼠為研究對象，行3.0T MR常規(guī)及BOLD成像，分別測量大鼠左、右腎皮質，外髓，內髓的T2*值，從而計算R2*值（R2*＝1/T2*值），發(fā)現(xiàn)BOLD成像技術可監(jiān)測腎臟皮髓質氧代謝變化情況，從而評估腎疾病對腎功能的損害程度。劉靜紅等[18]選取無腎臟疾病史的健康志愿者分別行3.0T MRI及1.5T MRI BOLD掃描，掃描參數及條件相同，將2次所測雙側腎皮質和髓質的R2*平均值進行對比，結果所測得的R2*值差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），認為3.0T MRI對腎髓質內氧含量變化更加敏感。Zhang等[19]利用動脈自旋標記（ASL）及BOLD成像對家兔碘造影劑腎病進行研究，發(fā)現(xiàn)腎臟呈低灌注，外髓質內帶血氧水平減低。Henrik等[20]對400例患者行BOLD成像，并與患者GFR、年齡、性別行相關性研究，未發(fā)現(xiàn)顯著差異，認為BOLD不能區(qū)分慢性腎臟疾病不同階段。Simon-Zoula等[21]對健康志愿者腎臟行BOLD成像，發(fā)現(xiàn)R2*值在同一志愿者多次測量中穩(wěn)定，髓質R2*高于皮質，左腎平均R2*值略高于右腎，皮髓質R2*值隨年齡增長而增大，髓質在老年人比年輕人更易缺氧，認為腎臟BOLD成像具有高度可重復性，R2*值可以評價腎臟皮髓質氧合情況?？傊?，BOLD是一個評價腎臟功能的非常有用的工具。

2.2 磁共振擴散加權成像（DWI）DWI是對水分子擴散運動敏感的成像方式，隨著回波平面成像（EPI）的出現(xiàn)，已在腹部臟器的擴散成像得以應用，是目前唯一的一種無創(chuàng)傷測定活體組織水分子擴散過程的檢查技術。表觀擴散系數（ADC）反映水分子的位移情況，是一個量化指標，可以在微觀水平反映宏觀組織的結構特點。武志峰等[22]將健康志愿者作為對照組，慢性腎病（CKD）患者（分肌酐正常組及肌酐升高組）作為研究組，發(fā)現(xiàn)在b值取50、100、400 s/mm2時，ADC值均低于對照組，肌酐升高組病例的ADC值與血清肌酐水平呈負相關，但差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；肌酐升高組患者的ADC值與肌酐清除率呈弱正相關，對腎臟進行DWI及ADC值測量是一種有一定潛力且無創(chuàng)的腎功能評價手段。腎間質纖維化是所有慢性腎臟疾病進展到終末期腎衰的共同通道，間質纖維化的發(fā)生必然引起腎臟水轉運功能（包括重吸收、濃縮及稀釋等）的改變，DWI通過測定ADC值，顯示水分子在組織內和組織間隨機運動的動態(tài)分布狀況，可無刨而可靠的反映活體組織內和組織間水交換的功能狀態(tài)，進而反映間質纖維化的程度。朱捷等[23]利用3.0T磁共振機，對健康志愿者和慢性腎病組行DWI掃描，測量皮質及髓質ADC值，根據病理結果將腎小管間質損害程度分為Ⅰ～Ⅲ級，發(fā)現(xiàn)慢性腎病組Ⅰ級和Ⅱ級間質纖維化腎臟皮質ADC值與對照組比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），Ⅲ級間質纖維化腎臟髓質ADC值與對照組比較，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），隨著間質纖維化等級增高，腎臟皮質和髓質ADC值有減小的趨勢，差異也有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），認為皮質ADC值在一定程度上能反映腎臟間質纖維化程度。王帥文等[24]以健康志愿者及經Hass系統(tǒng)評級分為Ⅰ～Ⅴ級的經腎臟穿刺活檢確診為IgA腎病的患者為研究對象，均行MR DWI檢查，并測量ADC值，當b值為600、900 s/mm2時，對照組及Ⅰ級病例組分別與Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級比較，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級各組間比較，差異也有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），而且病理分級與所測ADC值呈顯著負相關，并發(fā)現(xiàn)病例組Ⅳ級和Ⅴ級患者肌酐清除率低于正常值并與其余各組間差異有統(tǒng)計學意義，認為腎臟的ADC值在一定程度上較肌酐清除率更能反映出免疫球蛋白A（IgA）腎病的病變程度。張嵐等[25]利用DWI及ADC值測量并結合動態(tài)增強MRI其在小兒腎積水腎功能評價中的應用價值，發(fā)現(xiàn)積水腎臟的ADC值均顯著低于對照組（P＜0.01），腎臟通過時間（RTT）與ADC值呈負相關，髓質信號峰值與ADC值呈正相關，DWI和動態(tài)增強MRI可初步評估小兒腎積水腎功能改變。馬翠萍等[26]對梗阻性腎病患者進行腎臟DWI和99mTc-DTPA腎動態(tài)顯像檢查，分為四組：正常組、腎積水腎功能正常組（GFR＞25 mL/min）、腎積水腎功能中度受損組（10 mL/min≤GFR≤25 mL/min）、腎功能重度受損組（GFR＜10 mL/min），測量ADC值、GFR，比較各組間ADC值的差異并分析腎臟ADC值與GFR的相關性，結果腎積水腎臟的ADC值明顯低于正常組，腎積水各組間腎臟的ADC值兩兩比較，差異均有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；腎功能下降者的腎臟ADC值與GFR之間存在較好的正相關。吳姝焜等[27]對健康人及慢性腎病患者（CKD）行DWI掃描并測量其腎臟ADC值，發(fā)現(xiàn)CKD組較正常組ADC值均降低，CKD組ADC值與肌酐清除率呈正相關，與血清肌酐水平呈輕度負相關，但差異無統(tǒng)計學意義，表明ADC值可能作為一項新的測量指標評價腎功能，且對于早期腎臟疾病的診斷有較好的敏感性。Ohta等[28]對運動性急性腎功能衰竭（ALPE）患者行DWI，發(fā)現(xiàn)呈明確楔形高信號，與CT增強掃描有很好的相關性，表明DWI檢測是診斷ALPE的較好方法，能提供特有的無創(chuàng)檢測。Palmucci等[29]將腎移植患者以肌酐清除率小于30、30～＜60、＞60mL/min分組，測量不同b值下的ADC值，認為DWI是一種有前途的非侵入性評估腎功能的方法，ADC值大于2.08×10-3mm2/s可能作為正常閾值。

2.3 MR彌散張量成像（DTI）DTI是在DWI的基礎上發(fā)展起來的一項技術，與DWI相比，DTI除能觀察水分子彌散在幅度上的受限程度外，還可以顯示水分子彌散運動方向性的差異，更全面、準確地評估組織內水分子的彌散運動，提供有關組織超微結構變化的信息，并有助于推測組織結構的細微變化。除ADC值以外，DTI常用的評價參數是異性分數（FA）值，取值范圍為0～1，0代表最大各向同性彌散，1代表最大各向異性彌散。DTI已廣泛應用于檢查神經系統(tǒng)疾病，腎臟DTI檢查尚處于探索階段，國內外報道均較少。王文娟等[30]對健康志愿者行腎臟DTI檢查，測量腎皮質及髓質的ADC值及FA值。分析同一測量者在不同時間的測量結果、不同測量者的測量結果及同組受檢者不同時間檢查結果的一致性，結果顯示，正常腎皮質的ADC值高于髓質，兩側腎臟差異不顯著。正常腎臟髓質的FA值高于皮質，兩側腎臟差異不顯著，比較同一測量者在不同時間的測量結果、不同測量者的測量結果及同組受檢者不同時間的檢查結果，其組內相關系數均大于0.75，α系數均大于0.8，檢查結果有很高的穩(wěn)定性和可重復性。馮強等[31]對60例健康志愿者行DTI研究，比較不同性別、年齡段及腎臟部位對ADC值及FA值的影響，發(fā)現(xiàn)腎實質與腎皮質、髓質的ADC值存在相關性（r=0.91、0.92，P＜0.01）；腎實質與腎皮質、髓質的FA值存在相關性（r=0.90、0.88，P＜0.01）；不同性別、年齡段間腎實質ADC、FA值比較差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），但腎實質ADC值隨年齡增大逐漸減小，F(xiàn)A值隨年齡增大而逐漸增大；腎臟皮、髓質的上、中、下極ADC值和FA值比較差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），左右側比較，差異不明顯，可為今后腎臟疾病的診斷和鑒別診斷提供科學、可靠的依據。石會蘭等[32]對80例志愿者行腎臟DTI檢查，采用磁共振自旋回波-回波平面成像（SE-EPI）以及陣列空間敏感度編碼技術（ASSET）測量雙側腎臟皮髓質平均彌散率（MD），軸向彌散率（AD），輻射彌散率（RD），第1、2、3特征向量值（λ1、λ2、λ3）和各向FA。采集人體測量指標包括年齡、性別、身高、體質量、體質量指數（BMI）、體表面積（BSA）和估算的eGFR，分析DTI參數與人體測量指標的相關性，發(fā)現(xiàn)皮質區(qū)MD、λ2、λ3、RD值高于髓質區(qū)，皮質區(qū)FA值低于髓質區(qū)，左側腎臟皮質區(qū)FA、λ1值和髓質區(qū)FA值高于右側腎臟，左側腎臟髓質λ3和RD值低于右側腎臟；女性髓質區(qū)λ2、λ3和RD值高于男性，而髓質FA值低于男性。髓質FA值和λ1值與GFR呈正相關，而髓質FA值與年齡呈負相關。結論是腎臟水分子彌散特性在兩側腎臟和不同性別之間存在差異，髓質腎小管結構的規(guī)則性和小管內液彌散和灌注水平隨年齡增加而改變。Hueper等[33]通過對鼠糖尿病腎病模型的研究認為，磁共振DTI通過分析FA值可以判斷糖尿病腎病腎小球硬化、間質纖維化與腎小管損傷，以及糖尿病腎病進展階段，MR DTI可能成為一種有價值的非侵入性檢測和監(jiān)測患者糖尿病腎臟病理學改變的手段。Lu等[34]利用MR DTI研究健康志愿者與糖尿病腎病患者的差異，將糖尿病腎病患者以GFR≥60 mm/min/1.73 m2及GFR＜60 mm/min/1.73 m2分為兩組，測量ADC值與FA值并進行分析，結果顯示，與對照組比較，GFR＜60組髓質FA、ADC和皮質ADC值顯著降低；GFR≥60組平均髓質FA和ADC值明顯低于對照組。髓質FA值與GFR顯著相關；其他ADC值沒有表現(xiàn)出明顯的相關性。提示髓質DTI參數變化可作為早期糖尿病腎病的評價指標。

2.4 MR灌注加權成像（PWI）MRPWI是fMRI的重要組成部分。史浩等[35]對健康人及腎臟疾病患者腎臟分別行PWI檢查，比較正常腎臟及病變部位的時間-信號強度曲線、血容量（RBV）、血流量（RBF）、平均通過時間（MTT）、達峰值時間（TTP）及相應灌注功能圖像，發(fā)現(xiàn)正常腎臟皮質的相對RBV和RBF均明顯大于髓質相對RBV及相對RBF；腎臟皮質相對MTT和相對TTP與髓質相對MTT和相對TTP無顯著差異，腎癌相對RBF明顯高于正常腎臟組織，提示PWI可以測量正常腎組織與病理情況的血流動力學變化，在腎功能狀態(tài)變化和疾病的鑒別診斷方面具有較高的應用價值。

3 展望

fMRI作為評價腎功能傳統(tǒng)方法的重要補充，目前已有一些動物實驗及初步臨床研究報道，但其研究方法多樣，尚未形成一致意見。隨著新的檢查技術的不斷開發(fā)，fMRI在腎功能評價方面的作用將更加重要。

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1009-5519（2015）02-0220-04

2014-11-23）

王娟（1986-），女，云南楚雄人，主治醫(yī)師，主要從事內科臨床工作；E-mail：haodiheiyun@126.com。

楊朝武（E-mail：ycwwzj@163.com）。