擴(kuò)散張量成像對慢性腎臟病早期腎損害的評價

鄧義， 由慧敏， 楊壁然， 彭艷， 袁旭芳， 唐亞霞

慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)具有高發(fā)病率、高致殘率，病情具有隱匿性、進(jìn)行性、難治性的特點(diǎn)，因此早診斷、早治療非常重要。目前常規(guī)影像學(xué)檢查方法如超聲、CT和靜脈腎盂造影，主要提供腎臟形態(tài)學(xué)信息，提供的腎臟功能信息有限。對比劑存在腎損害的風(fēng)險，腎活檢對腎臟病的診斷、指導(dǎo)治療和判斷疾病預(yù)后均有重要價值，但是腎活檢也存在一些禁忌癥，具有創(chuàng)傷性，有出現(xiàn)并發(fā)癥的風(fēng)險，很難在臨床上進(jìn)行隨訪監(jiān)測，并且容易受到采樣誤差的影響。核素腎動態(tài)顯像檢測腎小球?yàn)V過率，敏感度和重復(fù)性較好，但是具有輻射，并且在CKD早期GFR可以是正常的。尿微量白蛋白、肌酐等檢查難以早期發(fā)現(xiàn)腎損害。近年來，研究發(fā)現(xiàn)血清胱抑素C(CysC)的水平可作為了解早期腎損害的一個重要指標(biāo)，已逐漸應(yīng)用于臨床[1-2]，但是其不能分別評價左腎和右腎功能情況。因此，探討不使用對比劑并且能夠早期無創(chuàng)性檢測腎臟損害的影像學(xué)方法具有非常重要的意義。

擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)能夠反映組織內(nèi)水分子擴(kuò)散運(yùn)動和其方向性，能夠獲得常規(guī)MRI所不能提供的組織微觀結(jié)構(gòu)信息，從而對了解人體臟器的生理學(xué)及病理生理學(xué)機(jī)制提供了新的方法，DTI技術(shù)也逐步應(yīng)用于腎臟臨床研究[3]。研究發(fā)現(xiàn)對于早期的慢性腎功能損害患者，基于CysC聯(lián)合scr的CKD-EPI方程計(jì)算的eGFR的準(zhǔn)確率大于改良的MDRD方程[4]。本文采用基于CysC聯(lián)合scr的CKD-EPI方程計(jì)算的eGFR進(jìn)行分組，探討擴(kuò)散張量成像早期發(fā)現(xiàn)CKD患者腎損害的臨床價值。能否在患CKD之前的危險人群中更早的發(fā)現(xiàn)腎臟的異常，也是期待解決的臨床問題。

材料與方法

1.一般資料

A組健康對照組12例，男5例，女7例，年齡28～56歲，平均43歲，無腎臟疾病史，無高血壓、高血脂、高血糖等病史，實(shí)驗(yàn)室檢查尿微量白蛋白、血肌酐、CysC等指標(biāo)正常，影像學(xué)常規(guī)檢查無異常。近3個月無腎毒性藥物服用史。B組CKD危險因素組13例，男6例，女7例，年齡35～62歲，平均49歲，患者有高血糖、高血脂、高血壓等CKD危險因素；實(shí)驗(yàn)室檢查尿微量白蛋白、血肌酐、CysC等指標(biāo)正常，影像學(xué)常規(guī)檢查無異常。C組根據(jù)2012年改善全球腎臟病預(yù)后組織(KDIGO)發(fā)布的《CKD 評估與管理臨床實(shí)踐指南》中的CKD診斷標(biāo)準(zhǔn)，在本院內(nèi)分泌科和腎內(nèi)科臨床確診的1～3期CKD患者18例。三個組的研究對象化驗(yàn)檢查與磁共振檢查時間間隔小于4天。所有受檢者均為2016年7月-2017年6月在本院就診者，按就診順序隨機(jī)納入研究。本研究得到醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有接受檢查者均知情同意。

2.檢查設(shè)備和方法

采用Siemens Avanto1.5T MR掃描儀，6通道體線圈，先進(jìn)行雙側(cè)腎臟常規(guī)MR平掃，包括橫軸面T1WI、T2WI、冠狀面T2WI壓脂序列。DTI 掃描參數(shù)：腎臟冠狀面EPI序列，平穩(wěn)自由呼吸狀態(tài)掃描，TR 3400 ms，TE 98 ms，NEX 1，加速因子2，EPI因子125，層厚5 mm，層距1 mm，視野380 mm，矩陣192×125， 0、800 s/mm2兩個b值，擴(kuò)散敏感梯度脈沖12個方向。DTI掃描時間2分58秒。

3.圖像后處理

采用Siemens syngo.via 后處理工作站對 DTI 圖像進(jìn)行后處理，工作站軟件自動生成 FA圖、ADC圖及DWI圖。在FA灰白圖上和b=0的DWI圖像上，選擇腎門區(qū)皮髓質(zhì)分界清楚的層面放置興趣區(qū)(ROI)，在腎臟上、中、下極的皮質(zhì)和髓質(zhì)手工放置共6個圓形ROI，避開腎竇組織和偽影，ROI大小為8～12 mm2，取其平均值。分別測量雙腎皮質(zhì)和髓質(zhì)的ADC值及FA值。由兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的MR診斷醫(yī)師在盲法下進(jìn)行測量。

4.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

結(jié) 果

三組共43例順利進(jìn)行了DTI研究，圖像質(zhì)量均能滿足診斷要求(圖1～3)，共獲得86個腎臟圖像數(shù)據(jù)(表1～3)。

經(jīng)過配對樣本的t檢驗(yàn)，A、B、C三組的雙側(cè)腎臟FA和ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，故將各組雙腎的數(shù)據(jù)統(tǒng)一進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的多個樣本均數(shù)比較的方差分析比較三組的皮、髓質(zhì)FA值和ADC值(表1)。

圖1 健康志愿者，b=0s/mm2。a) DWI圖； b) ADC圖； c) FA圖顯示皮髓質(zhì)分界清楚。 圖2 CKD危險因素者，b=0s/mm2。a) DWI圖； b) ADC圖； c) FA圖顯示皮髓質(zhì)分界較清楚。 圖3 CKDⅡ期患者的，b=0s/mm2。a) DWI圖； b) ADC圖； c) FA圖顯示皮髓質(zhì)分界欠清晰，但仍能分辨。

表1 三組測量的腎臟皮質(zhì)、髓質(zhì)的FA值和ADC值分析

經(jīng)Levene法進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)，各組皮質(zhì)FA、各組皮質(zhì)ADC和各組髓質(zhì)ADC方差齊，進(jìn)行多個樣本均數(shù)的SNK兩兩比較。A組的皮質(zhì)FA值高于B組和C組，B組和C組的皮質(zhì)FA值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。A組的皮質(zhì)ADC值高于B組和C組，但B組和C組的皮質(zhì)ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。A、B、C三組的髓質(zhì)ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。各組髓質(zhì)FA值方差不齊，選擇Tamhane、ST2法，A組與C組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000)，A組和B組、B組和C組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.225、0.263)。

分析三組共43例研究對象的雙側(cè)腎臟FA和ADC值， 經(jīng)Pearson相關(guān)分析，腎臟皮髓質(zhì)FA與eGFR呈正相關(guān)，髓質(zhì)FA與CysC呈負(fù)相關(guān)(表2)。皮質(zhì)ADC與eGFR呈正相關(guān)；皮質(zhì)ADC與Scr呈負(fù)相關(guān)。皮髓質(zhì)FA和髓質(zhì)ADC值與Scr值的無明顯相關(guān)性。皮質(zhì)FA和皮髓質(zhì)ADC與CysC值的無明顯相關(guān)性。

表2 腎臟皮質(zhì)、髓質(zhì)FA值和ADC值與eGFR、Scr、CysC的相關(guān)性

根據(jù)A組健康志愿者和C組1～3期CDK患者的臨床和腎穿刺活檢為診斷標(biāo)準(zhǔn)，分析DTI的診斷效能，C組包括糖尿病腎病14例，原發(fā)性腎小球腎炎4例。以腎臟髓質(zhì)FA≤0.327為界值，診斷早期CKD的敏感度為78.57%，特異度為94.44%，曲線下面積(area under curv,AUC)為0.891，診斷效能較高(表3)。

表3 腎臟DTI FA值診斷1～3期CKD腎損害的診斷效能

討 論

既往DTI應(yīng)用于腎臟病腎功能的研究[5-8]顯示病例組腎臟的皮髓質(zhì)FA和ADC值低于正常對照組，但是FA值和ADC值與Scr、eGFR是否存在相關(guān)性，各研究結(jié)果并不一致[7-9]，可能是由于機(jī)型、掃描參數(shù)、測量方法不同所致。既往研究采用的b值多數(shù)小于800。本研究采用b值0、800s/mm2，因b值越高，越能真實(shí)的反映水分子的擴(kuò)散運(yùn)動狀態(tài)。

本研究發(fā)現(xiàn)所有受檢者的腎臟髓質(zhì)FA高于皮質(zhì)FA，皮質(zhì)ADC高于髓質(zhì)ADC，這與腎臟的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生理功能有關(guān)系，表明髓質(zhì)的水分子運(yùn)動方向性較強(qiáng)，皮質(zhì)的水分子含量豐富，并且髓質(zhì)的水分子擴(kuò)散受限相對于皮質(zhì)較為明顯。這一研究結(jié)果與以前的相關(guān)研究結(jié)果相符[10-11]。

本研究發(fā)現(xiàn)健康志愿者、CKD危險人群組、CKD患者的腎臟的皮質(zhì)FA、髓質(zhì)FA值、皮質(zhì)ADC值逐步減小，三組的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表明DTI測量FA值和ADC值可以反映腎組織微觀結(jié)構(gòu)和功能的變化，而這種變化早于形態(tài)學(xué)改變。

腎臟皮質(zhì)FA、髓質(zhì)FA值與eGFR具有相關(guān)性，其中髓質(zhì)FA與eGFR的相關(guān)性最高，并且髓質(zhì)FA與血清CysC呈負(fù)相關(guān)。受試者工作特征曲線分析，以髓質(zhì)FA≤0.327為界值，診斷CKD，曲線下面積(AUC)為0.891,敏感度為78.57%，特異度為94.44%，診斷效能較好，表明腎臟FA值，特別是髓質(zhì)FA在評估CKD的早期損害中具有臨床應(yīng)用價值，其機(jī)理可能是由于腎髓質(zhì)在正常狀態(tài)下水分子運(yùn)動具有明顯方向性，但在CKD的情況下，由于受到缺血缺氧等病理性因素的影響，F(xiàn)A更易表現(xiàn)出變化。

腎臟皮質(zhì)ADC值與Scr呈負(fù)相關(guān)，與eGFR呈正相關(guān)，這說明腎皮質(zhì)ADC值能夠反映出CKD患者腎功能狀態(tài)水平。A組的皮質(zhì)ADC值高于B組和C組，但B組和C組的皮質(zhì)ADC值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)果表明腎臟皮質(zhì)ADC可能在實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)出現(xiàn)異常之前，更早檢測出腎臟的結(jié)構(gòu)和功能的異常。提示對于患糖尿病、高血脂、高血壓，但目前沒有證據(jù)證實(shí)有腎損害的患者早期開展MR篩查，可能能夠?yàn)榕R床干預(yù)提供影像學(xué)依據(jù)。

本研究采用自由呼吸狀態(tài)下的DTI，優(yōu)勢在于掃描時間短，受檢者容易配合完成檢查，但對于圖像質(zhì)量可能有一定的影響，但是不影像圖像分析和臨床應(yīng)用。本研究沒有具體細(xì)分不同原因?qū)е碌腃KD；由于樣本量不是很大，未對早期CKD進(jìn)行更加細(xì)致的分層研究，在今后的研究當(dāng)中需要擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步研究。

綜上所述，應(yīng)用腎臟 DTI 技術(shù)可以早期發(fā)現(xiàn)CKD患者腎功能的改變，可以早期檢測到CKD前期的危險因素患者的腎臟的結(jié)構(gòu)和功能異常，有助于早期采取干預(yù)措施。