MR體素內(nèi)不相干運(yùn)動成像評價兔腎動脈狹窄腎纖維化的研究

查婷婷，陳杰，俞勝男，劉國強(qiáng)，陳婧，邢偉

0 前言

慢性腎?。╟hronic kidney disease, CKD）已經(jīng)成為一個全球性的公共衛(wèi)生問題，發(fā)病率逐年升高[1]。大部分CKD 將不可避免地因腎纖維化（renal fibrosis, RF）而發(fā)展為慢性腎衰竭。RF 是CKD 進(jìn)展的最重要預(yù)測因子之一[2-3]。RF 形成過程分為三期，一是可逆期（炎癥反應(yīng)期），二是纖維化形成期，三是瘢痕期（不可逆期）。如在可逆階段進(jìn)行臨床藥物干預(yù)或解除致病因素，可以阻止或逆轉(zhuǎn)RF的病理損傷。因此，早期檢測和動態(tài)評估RF的進(jìn)程，對逆轉(zhuǎn)腎功能損傷、提高CKD患者生存質(zhì)量至關(guān)重要[4-6]。

RF 進(jìn)程的監(jiān)測一直依賴腎活檢，但存在取樣偏差、潛在的出血等并發(fā)癥、難以重復(fù)施行，無法滿足動態(tài)觀察的需要，血清學(xué)指標(biāo)亦不能反映單腎功能[7]。影像學(xué)檢查能彌補(bǔ)上述檢查方法的缺點。功能MRI已經(jīng)成為腎臟病研究的熱點方向，研究涉及腎臟宏觀結(jié)構(gòu)、血流動力學(xué)、氧合以及微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)的MRI生物標(biāo)志物等[8-12]。

基于雙指數(shù)擬合模型的體素內(nèi)不相干運(yùn)動（intravoxel incoherent motion, IVIM）成像分別評估組織微灌注和擴(kuò)散信息，可以更準(zhǔn)確地揭示水分子運(yùn)動與組織結(jié)構(gòu)的相互作用，提供關(guān)于擴(kuò)散和灌注特性的完整信息[13-17]，已用于評估腎功能損傷和移植腎纖維化。在一項對97 位CKD 患者的研究中發(fā)現(xiàn)，IVIM 參數(shù)值與腎皮質(zhì)的毛細(xì)血管密度正相關(guān)，IVIM 可以反映腎纖維化的毛細(xì)血管損失和低灌注改變[18]。BANE 等[19]通過對27 例腎移植患者移植腎的研究發(fā)現(xiàn)，IVIM的灌注分?jǐn)?shù)（perfusion fraction, f）和真擴(kuò)散系數(shù)（true diffusion coefficient, D）值與血管和腎小球損傷的Banff評分顯著相關(guān)。也有部分研究[20]采用單側(cè)輸尿管梗阻（unilateral ureteral obstruction, UUO）模型分析腎臟IVIM 參數(shù)與RF 的關(guān)系。但UUO模型會導(dǎo)致腎盂擴(kuò)張積血積液，對腎髓質(zhì)信號存在潛在影響，不利于髓質(zhì)的評估。此外，對側(cè)健腎的代償作用研究較少。

本研究采用腎動脈狹窄法構(gòu)建兔RF，通過IVIM參數(shù)監(jiān)測腎臟皮髓質(zhì)信號隨纖維化進(jìn)展的動態(tài)變化，同時分析了對側(cè)腎臟的代償作用，探討MR-IVIM成像分析評價兔腎動脈狹窄RF 的價值，以期為RF 的早期診斷、精準(zhǔn)分期和療效評價提供無創(chuàng)可靠的影像學(xué)方法。

1 材料與方法

1.1 動物分組

本研究得到了蘇州大學(xué)附屬第三醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)（批文號：2023科第057號）。采用左腎動脈狹窄法構(gòu)建實驗動物模型。取健康新西蘭大白兔[江蘇科標(biāo)醫(yī)學(xué)技術(shù)集團(tuán)有限公司提供，實驗動物使用許可證號：SYXK（蘇）2021-0012] 78只，3-4月齡，體質(zhì)量為2.0-2.5 kg，采用簡單隨機(jī)分組法將實驗兔隨機(jī)分為對照組（8只）和腎動脈狹窄RF組（70只）。其中RF組隨機(jī)分為6個亞組，分別為建模前pre-RF亞組、建模后1、2、3、4 周亞組（RF-1W、RF-2W、RF-3W、RF-4W，每個亞組12 只），以及動態(tài)觀察（RF-longitude, RF-L）亞組（10只）。實驗設(shè)計流程圖見圖1。

圖1 實驗設(shè)計分組流程圖。RF：腎纖維化；pre-RF：RF 建模前；RF-1W：RF 建 模 后1 周；RF-2W：RF 建 模 后2 周；RF-3W：RF 建 模 后3周；RF-4W：RF建模后4周；RF-L：RF縱向觀察亞組。Fig.1 The experimental design and assignment of rabbits.pre-RF:pre-renal fibrosis; RF-1W: 1 week after RF; RF-2W: 2 weeks after RF;RF-3W: 3 weeks after RF; RF-4W: 4 weeks after RF; RF-L: renal fibrosis-longitude.

1.2 模型制備

RF 組實驗兔3%氨基甲酸乙酯溶液（廣州甄皓貿(mào)易有限公司，中國；1 mL/kg）肌內(nèi)注射麻醉，并用小動物麻醉儀異氟烷吸入維持麻醉。麻醉后實驗兔取右側(cè)臥位，左腎區(qū)備皮，逐層切開左側(cè)腹壁并暴露左腎，分離左腎動脈，用0.5 mm內(nèi)徑的硅膠套套扎左腎動脈，逐層關(guān)閉腹腔。對照組實驗兔除不套扎左腎動脈，其余手術(shù)操作相同。

1.3 MRI檢查

所用儀器為Philips Ingenia 3.0 T 磁共振掃描儀（飛利浦，Ingenia，荷蘭），采用16 通道頭頸線圈。pre-RF、RF-1W、RF-2W、RF-3W 和RF-4W 亞組分別于術(shù)前、術(shù)后1、2、3 和4 W 行MR 軸位T2WI 序列和IVIM 序列掃描。所有實驗兔麻醉后分別取左、右側(cè)臥位，頭先進(jìn)置于MR 檢查床上掃描雙側(cè)腎臟。T2WI序列掃描參數(shù)：橫斷位，TR 2500 ms，TE 100 ms，視野（field of view, FOV）150 mm×150 mm，矩 陣252×196，層厚4 mm，層間距0.4 mm，激勵次數(shù)2。IVIM 序列掃描參數(shù)：采用單次激發(fā)自旋回波平面成像（echo planar imaging, EPI）序列，TR 3000 ms，TE 75 ms，F(xiàn)OV 150 mm×150 mm，矩陣68×68，層厚3 mm，層間距1 mm，激勵次數(shù)4，擴(kuò)散敏感梯度方向數(shù)3，10 個b 值分別為0、10、20、50、100、200、400、600、800、1200 s/mm2。掃描范圍從雙腎上極至下極，軸位掃描定位線分別垂直于左右腎長軸，中心位于腎門水平。

1.4 圖像后處理及分析

IVIM圖像分析采用MITK Diffusion后處理軟件（德國癌癥研究中心，v2022.10,https://www.mitk.org/wiki/Downloads#MITK_Diffusion）完成，原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入后自動生成參數(shù)D、偽擴(kuò)散系數(shù)（pseudo-diffusion coefficient, D*）和f 圖。由兩位分別具有9 年和5 年泌尿系統(tǒng)影像診斷經(jīng)驗的副主任醫(yī)師和主治醫(yī)師采用雙盲法獨(dú)立完成圖像分析。選擇左右腎臟的腎門水平軸位圖像進(jìn)行分析，與組織病理學(xué)檢測的層面保持一致。在腎臟IVIM 圖像的軸位正中層面，避開出血區(qū)、偽影、皮質(zhì)和髓質(zhì)的邊緣，分別手工勾畫腎皮質(zhì)和髓質(zhì)區(qū)。應(yīng)用IVIM 雙指數(shù)模型進(jìn)行擬合，獲得D、D*、f值。

1.5 腎臟組織病理學(xué)檢查

所有實驗兔末次MRI檢查結(jié)束后立即處死，取出雙腎。本次實驗中實驗兔雙腎均未發(fā)現(xiàn)存在附腎動脈的情況。采用10%甲醛固定液浸泡，石蠟包埋，切片后行Masson染色。選擇垂直于雙腎長軸的腎門橫斷面切片進(jìn)行病理學(xué)分析。在顯微鏡放大100 倍視野下，在皮質(zhì)和髓質(zhì)區(qū)分別隨機(jī)選取5個非重復(fù)視野，觀察Masson染色的藍(lán)染區(qū)域（代表纖維化），使用Image J軟件計算纖維面積占總截面積的平均百分比。

1.6 統(tǒng)計學(xué)分析

采 用SPSS 26.0（Statistical Product and Service Solutions, v26.0.0.0, IBM, USA）和GraphPad Prism 9.4（v9.4，GraphPad Software,USA）軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。用Shapiro-Wilk分析連續(xù)變量是否為正態(tài)分布，符合正態(tài)分布的連續(xù)變量采用均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，不符合正態(tài)分布的參數(shù)采用中位數(shù)（四分位距）表示。連續(xù)變量根據(jù)是否為正態(tài)分布分別采用獨(dú)立樣本t檢驗或者M(jìn)ann-WhitneyU檢驗。采用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation coefficient, ICC）評價2 名閱片者測量各參數(shù)的一致性。不同時間點左右腎皮質(zhì)和髓質(zhì)D、D*、f 值差異的比較采用重復(fù)測量方差分析[21]。同一時間點組間雙腎皮、髓質(zhì)D、D*、f值的差異比較采用獨(dú)立樣本t檢驗。采用Spearman 相關(guān)性分析比較左腎皮、髓質(zhì)D、D*、f 值與RF 程度的相關(guān)性。采用受試者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲線判斷左腎皮、髓質(zhì)D、D*、f值對RF診斷和分期的效能。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2名醫(yī)師測量pre-RF、RF-1W、RF-2W、RF-3W及RF-4W各亞組的D值、f值、D*值一致性好，ICC均＞0.75。

2.1 T2WI及IVIM圖像特點

正常腎臟T2WI 圖像顯示皮髓質(zhì)分界清晰，髓質(zhì)信號高于皮質(zhì)。RF 早期左腎皮髓質(zhì)開始出現(xiàn)分界不清，髓質(zhì)信號開始減低。隨著RF的進(jìn)展，左腎皮髓質(zhì)分界欠清，皮髓質(zhì)擴(kuò)散受限，IVIM 圖像信號逐漸減低（圖2）。

圖2 pre-RF、RF-1W-RF-4W 亞組實驗兔左腎T2WI 和體素內(nèi)不相干運(yùn)動（IVIM）圖像。2A-2E：T2WI 圖像；2F-2J：IVIM 融合灰度圖；2K-2O：真擴(kuò)散系數(shù)（D）偽彩圖（藍(lán)色到紅色過渡表示D 值逐漸升高，單位μm2/ms）；2P-2T：偽擴(kuò)散系數(shù)（D*）偽彩圖（藍(lán)色到紅色過渡表示D*值逐漸升高，單位μm2/ms）；2U-2Y：灌注分?jǐn)?shù)（f）偽彩圖（藍(lán)色到紅色過渡表示f 值逐漸升高，單位%）。pre-RF 亞組顯示左腎皮髓質(zhì)分界清晰，RF-1W-RF-4W 亞組顯示腎皮髓質(zhì)分界欠清，皮質(zhì)、髓質(zhì)信號逐漸減低。RF：腎纖維化；pre-RF：RF 建模前；RF-1W：RF 建模后1 周；RF-2W：RF 建模后2 周；RF-3W：RF 建模后3周；RF-4W：RF建模后4周。Fig.2 T2WI and intravoxel incoherent motion (IVIM) images of the left kidney of the pre-RF and RF-1W-RF-4W subgroup.2A-2E: T2WI image; 2F-2J: IVIM fusion gray scale image; 2K-2O: D pseudo color image (the blue to red transition indicates a gradual increase in D values, unit μm2/ms); 2P-2T: D* pseudo color image (the blue to red transition indicates a gradual increase in D* values, unit μm2/ms); 2U-2Y: f pseudo color image (the blue to red transition indicates a gradual increase in f values, unit %).In the pre-RF subgroup, the boundary between the left renal cortex and medulla is clear, while in the RF-1W-RF-4W subgroup, the boundary between the left renal cortex and medulla is unclear.The cortical and medullary signal intensity gradually decreased.pre-RF: pre-renal fibrosis; RF-1W: 1 week after RF; RF-2W: 2 weeks after RF; RF-3W: 3 weeks after RF; RF-4W: 4 weeks after RF.

2.2 各組IVIM參數(shù)值隨時間的動態(tài)比較

（1）RF組左腎皮質(zhì)和髓質(zhì)IVIM參數(shù)值隨時間的動態(tài)變化結(jié)果：RF 組左腎皮質(zhì)和髓質(zhì)的D 值和f 值均逐漸減低。皮質(zhì)D值在RF-4W和pre-RF、RF-1W-RF-3W亞組，RF-3W和pre-RF、RF-1W-RF-2W亞組比較差異有統(tǒng)計 學(xué) 意 義（P均＜0.05）；皮 質(zhì)f 值 在pre-RF 和RF-1W-RF-4W亞組，RF-1W和RF-2W-RF-4W亞組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）；皮質(zhì)D*值在RF-4W和pre-RF、RF-1W-RF-2W 亞組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。 髓 質(zhì)D 值 在RF-4W 和pre-RF、RF-1W-RF-2W 亞組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）；髓質(zhì)f值在pre-RF和RF-2W-RF-4W亞組，RF-1W和RF-4W亞組比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）；髓質(zhì)D*值在各亞組差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（表1）。

表1 左腎皮髓質(zhì)各時間點體素內(nèi)不相干運(yùn)動參數(shù)值動態(tài)比較Tab.1 Dynamic comparison of intravoxel incoherent motion parameter values of left kidney cortex and medulla at different time points

（2）RF 組右腎皮質(zhì)和髓質(zhì)IVIM 參數(shù)值隨時間的動態(tài)變化結(jié)果：RF組右腎皮質(zhì)和髓質(zhì)的D*值和f值均逐漸升高。皮質(zhì)D*值在pre-RF和RF-2W-RF-4W亞組，RF-1W 和RF-3W-RF-4W 亞 組，RF-2W 和RF-4W 亞 組 比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）；皮質(zhì)f 值在RF-4W和pre-RF、RF-1W-RF-3W亞組，RF-3W和pre-RF、RF-1W亞組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）；髓質(zhì)D*值在pre-RF 和RF-1W-RF-4W 亞組，RF-1W 和RF-4 亞組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）；髓質(zhì)f 值在RF-4W 和pre-RF、RF-1W-RF-3W 亞組，RF-3W 和pre-RF亞組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）；右腎皮質(zhì)和髓質(zhì)的D值在各亞組差異無統(tǒng)計學(xué)意義（表2）。

表2 右腎皮髓質(zhì)各時間點體素內(nèi)不相干運(yùn)動參數(shù)值動態(tài)比較Tab.2 Dynamic comparison of intravoxel incoherent motion parameters at different time points in right kidney cortex and medulla

（3）對照組左、右腎的皮質(zhì)、髓質(zhì)的IVIM 參數(shù)值隨時間比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。

2.3 各組腎臟同一時間點皮質(zhì)、髓質(zhì)的IVIM 參數(shù)值比較

結(jié)果顯示，左腎皮質(zhì)與髓質(zhì)在RF-4W亞組D值、D*值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）；pre-RF、RF-3W 和RF-4W亞組左腎皮質(zhì)與髓質(zhì)的f值比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）；pre-RF、RF-4W亞組右腎皮質(zhì)與髓質(zhì)的f值比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P均＜0.05）。詳見圖3。

圖3 各組腎臟同一時間點皮質(zhì)、髓質(zhì)的體素內(nèi)不相干運(yùn)動（IVIM）成像參數(shù)值比較。3A、3B：左腎皮質(zhì)與髓質(zhì)在RF-4W 亞組的真擴(kuò)散系數(shù)（D）、偽擴(kuò)散系數(shù)（D*）值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P 均＜0.05）；3C：左腎皮質(zhì)與髓質(zhì)在pre-RF、RF-3W 和RF-4W 亞組的灌注分?jǐn)?shù)（f）值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P 均＜0.05）；3D：右腎皮質(zhì)與髓質(zhì)在pre-RF、RF-4W 亞組的f 值差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P 均＜0.05）。RF：腎纖維化；pre-RF：RF 建模前；RF-1W：RF 建模后1 周；RF-2W：RF 建模后2周；RF-3W：RF建模后3周；RF-4W：RF建模后4周。Fig.3 Comparison of intravoxel incoherent motion (IVIM) parameters of renal cortex and medullary in each group at same time.3A, 3B: The true diffusion coefficient (D) and pseudo-diffusion coefficient (D*) values of the left renal cortex and medulla in the RF-4W subgroup are statistically different (P all＜0.05); 3C:The perfusion fraction (f) values of the left renal cortex and medulla in the pre-RF, RF-3W and RF-4W subgroups are statistically different (P all＜0.05); 3D: The f values of the right renal cortex and medulla in the pre-RF and RF-4W subgroups are statistically different (P all＜0.05).pre-RF: pre-renal fibrosis; RF-1W: 1 week after RF; RF-2W: 2 weeks after RF; RF-3W: 3 weeks after RF; RF-4W: 4 weeks after RF.

2.4 組織病理學(xué)結(jié)果

肉眼觀：pre-RF 亞組左腎皮髓質(zhì)分界清晰，結(jié)構(gòu)正常（圖4A）；RF初期（1 W），左腎體積較右腎稍縮小，色澤未見明顯改變，皮髓質(zhì)開始分界欠清；隨著RF進(jìn)展（2 W-4 W），左腎體積呈進(jìn)行性縮小，表面顏色蒼白泛黃，腎實質(zhì)逐漸萎縮，皮髓質(zhì)分界不清，右腎代償性增大（圖4B-4E）。

圖4 pre-RF 及RF-1-RF-4W 各亞組雙腎正中橫斷面標(biāo)本肉眼觀及各亞組左腎鏡下Masson 染色（×100）。4A、4F：pre-RF 的標(biāo)本肉眼觀及鏡下觀；4B-4E、4G-4J：分別為RF-1W、RF-2W、RF-3W、RF-4W 的標(biāo)本肉眼觀及鏡下觀。RF：腎纖維化；pre-RF：RF 建模前；RF-1W：RF 建模后1 周；RF-2W：RF 建模后2 周；RF-3W：RF建模后3周；RF-4W：RF建模后4周。Fig.4 Macroscopic view of bilateral median renal cross-sectional specimens in each subgroup of pre-RF and RF-1W, RF-2W, RF-3W, RF-4W and Masson staining under the left nephroscope in each subgroup (×100).4A, 4F: The specimens of pre-RF under the naked eye and microscope; 4B-4E, 4G-4J: The macroscopic and microscopic views of specimens of RF-1W, RF-2W, RF-3W, RF-4W, respectively.pre-RF: pre-renal fibrosis; RF-1W: 1 week after RF; RF-2W: 2 weeks after RF;RF-3W: 3 weeks after RF; RF-4W: 4 weeks after RF.

鏡下觀（Masson染色）：pre-RF亞組左腎腎小球、腎小管分布、排列正常，腎內(nèi)毛細(xì)血管豐富（圖4F）；RF-1W 亞組腎小球囊未見明顯擴(kuò)張，腎小管未見明顯損傷，腎內(nèi)毛細(xì)血管減少（圖4G）；RF-2W 亞組腎小球囊見輕度擴(kuò)張，部分腎小管輕度擴(kuò)張、內(nèi)見管型形成，腎間質(zhì)內(nèi)膠原纖維數(shù)量增加，間質(zhì)藍(lán)染程度加深（圖4H）；RF-3W、RF-4W 亞組腎小球囊進(jìn)一步擴(kuò)張，腎小球毛細(xì)血管團(tuán)萎縮，多發(fā)腎小管管腔塌陷、數(shù)量減少，腎間質(zhì)內(nèi)膠原纖維數(shù)量進(jìn)一步增加，間質(zhì)藍(lán)染程度更深，無法辨認(rèn)正常腎結(jié)構(gòu)（圖4I-4J）。

Image J 軟件膠原纖維半定量分析顯示，pre-RF和RF-1W-RF-4W 亞組的Masson 染色鏡下藍(lán)染面積百分比依次為0.46%±0.06%、4.70%±0.86%、20.98%±2.29%、55.34%±2.73%、65.16%±1.57%。

2.5 IVIM參數(shù)值與RF程度的相關(guān)性

Spearman 相關(guān)性檢驗顯示左腎皮質(zhì)D、f 值及髓質(zhì)f 值分別與纖維化程度呈中等或強(qiáng)負(fù)相關(guān)（r值分別為-0.595、-0.717、-0.412，P均＜0.01）。而左腎皮質(zhì)D*值、髓質(zhì)D、D*值分別與纖維化程度無明顯相關(guān)性（r值分別為-0.259、-0.305、0.217，P值分別為0.107、0.056、0.179）（圖5）。

圖5 體素內(nèi)不相干運(yùn)動（IVIM）參數(shù)值與腎纖維化程度的相關(guān)性分析。5A、5C、5F 顯示左腎皮質(zhì)真擴(kuò)散系數(shù)（D）、灌注分?jǐn)?shù)（f）值、髓質(zhì)f值與腎纖維化程度呈中等或強(qiáng)負(fù)相關(guān)（r 值分別為-0.595、-0.717、-0.412，P 均＜0.01）；5B、5D、5E 顯示左腎皮質(zhì)偽擴(kuò)散系數(shù)（D*）值、髓質(zhì)D和D*值與纖維化程度無明顯相關(guān)性（r值分別為-0.259、-0.305、0.217，P值分別為0.107、0.056、0.179）。Fig.5 Correlation between intravoxel incoherent motion (IVIM) parameters and the degree of renal fibrosis.5A, 5C,5F show that the true diffusion coefficient (D), perfusion fraction (f)values of left renal cortex and f values of left renal medulla are moderately or strongly negatively correlated with the degree of renal fibrosis (r=-0.595,-0.717, -0.412, P all＜0.01); 5B, 5D,5E show that the pseudo-diffusion coefficient (D*) values of left renal cortex, and D, D* values of left medulla have no significant correlation with the degree of fibrosis (r=-0.259, -0.305, 0.217, P=0.107, 0.056, 0.179).

2.6 IVIM參數(shù)對RF診斷和分期的效能

由IVIM參數(shù)值評估RF的ROC曲線得出，f值對鑒別pre-RF 和RF-1W-RF-4W、pre-RF-RF-1W 和RF-2W-RF-4W 的效能最優(yōu)，ROC曲線下面積分別為0.960、0.893；D 值對鑒 別pre-RF-RF-2W 和RF-3W-RF-4W、pre-RF-RF-3W和RF-4W 的效能最優(yōu)，ROC 曲線下面積分別為0.855、0.926（圖6）。

圖6 左腎皮、髓質(zhì)體素內(nèi)不相干運(yùn)動（IVIM）各參數(shù)對腎纖維化的分期診斷受試者工作特征（ROC）曲線。6A：左腎皮、髓質(zhì)IVIM 各參數(shù)鑒別腎纖維化pre-RF 和RF-1W-RF-4W；6B：左腎皮、髓質(zhì)IVIM 各參數(shù)鑒別腎纖維化pre-RF-RF-1W 和RF-2W-RF-4W；6C：左腎皮、髓質(zhì)IVIM 各參數(shù)鑒別腎纖維化pre-RF-RF-2W 和RF-3W-RF-4W；6D：左腎皮、髓質(zhì)IVIM 各參數(shù)鑒別腎纖維化pre-RF-RF-3W 和RF-4W。RF：腎纖維化；pre-RF：RF建模前；RF-1W：RF建模后1周；RF-2W：RF建模后2周；RF-3W：RF建模后3周；RF-4W：RF建模后4周。Fig.6 Receiver operating characteristic (ROC) curve analysis of intravoxel incoherent motion (IVIM) parameters in the left renal cortex and medulla for staging renal fibrosis.6A: ROC curves of IVIM parameters in the left renal cortex and medulla for differentiating pre-RF from RF-1-RF-4W with renal fibrosis; 6B: ROC curves of IVIM parameters in the left renal cortex and medulla for differentiating pre-RF-RF-1W and RF-2W-RF-4W with renal fibrosis; 6C: ROC curves of IVIM parameters in the left renal cortex and medulla for differentiating pre-RF-RF-2W and RF-3W-RF-4W renal fibrosis; 6D: ROC curve of IVIM parameters of left renal cortex and medulla in differentiating pre-RF-RF-3W and RF-4W of renal fibrosis.pre-RF: pre-renal fibrosis (RF); RF-1W: 1 week after RF; RF-2W: 2 weeks after RF; RF-3W: 3 weeks after RF; RF-4W: 4 weeks after RF.

3 討論

本研究采用腎動脈狹窄法[22]成功構(gòu)建實驗兔單側(cè)RF，探討腎臟皮髓質(zhì)的IVIM參數(shù)D、D*和f隨纖維化進(jìn)展的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)左腎皮質(zhì)D、f值，髓質(zhì)f值分別與纖維化程度呈中等或強(qiáng)負(fù)相關(guān)；f值是反映RF發(fā)生發(fā)展最敏感的標(biāo)志物，D 值對鑒別中晚期RF 價值最大。MR-IVIM成像可以從灌注和擴(kuò)散兩個層面評價兔腎動脈狹窄RF微循環(huán)減少和間質(zhì)膠原沉積的動態(tài)變化，為RF的長期監(jiān)測和臨床管理提供影像學(xué)依據(jù)。

3.1 RF 組左腎皮質(zhì)和髓質(zhì)IVIM 參數(shù)值隨時間動態(tài)變化

本研究結(jié)果顯示RF 組左腎皮質(zhì)和髓質(zhì)的D 值和f 值隨著RF 的進(jìn)展均逐漸減低。D 值反映的是組織的真實擴(kuò)散，而f是血管和管狀液體體積與組織中總液體的比率[23-24]。表明RF早期，炎癥細(xì)胞浸潤導(dǎo)致的細(xì)胞密度增加和細(xì)胞腫脹導(dǎo)致的細(xì)胞外空間縮小，降低了腎實質(zhì)的D值[25]。隨著RF的進(jìn)展，腎臟的間質(zhì)成纖維細(xì)胞增加、膠原纖維沉積，阻礙了間質(zhì)中水的擴(kuò)散，使得D 持續(xù)減低[26-28]。RF 發(fā)生時誘導(dǎo)腎素-血管緊張素系統(tǒng)的激活，從而促進(jìn)血管收縮，f 值減低，此后隨著腎血管硬化，功能性腎小球數(shù)量減少[29]，f值亦逐漸降低。D*反映血管和小管的流體速度[23-24]。本研究中左腎皮質(zhì)和髓質(zhì)的D*值隨時間無顯著差異，這與之前的研究結(jié)果相似[25,30]。但也有研究發(fā)現(xiàn)D*值在RF 晚期降低，其敏感度低于f 值[31-32]，可能是不同實驗對象和序列參數(shù)導(dǎo)致了差異。D*值在RF 評估中的價值有待進(jìn)一步探究和討論。

3.2 各時間點腎皮質(zhì)與髓質(zhì)IVIM參數(shù)值的比較

本研究中，RF-4W亞組左腎皮質(zhì)與髓質(zhì)的D值、D*值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，RF-3W和RF-4W亞組的左腎皮質(zhì)與髓質(zhì)的f值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，皮質(zhì)均低于髓質(zhì)。先前的研究發(fā)現(xiàn)[25,32]，采用輸尿管梗阻模型構(gòu)建的RF實驗中，髓質(zhì)由于是相對乏血供區(qū)，更易受水分子擴(kuò)散和灌注的影響，髓質(zhì)參數(shù)的改變要比皮層顯著且早，這與我們的結(jié)果不同。可能是因我們采用了腎動脈狹窄的慢性缺血模型構(gòu)建RF，使得皮質(zhì)的血供減少比髓質(zhì)顯著，反而削弱了皮髓質(zhì)的差異。RF后期，在灌注和擴(kuò)散的雙重作用下，皮質(zhì)參數(shù)較髓質(zhì)更低[33-34]。

3.3 對側(cè)腎臟的代償作用

此外，本研究分析了對側(cè)（右）腎臟的代償作用。RF 組右腎皮質(zhì)和髓質(zhì)的D*值和f 值均逐漸升高，而D值隨時間無顯著差異。RF-4W亞組右腎皮質(zhì)的f值明顯高于髓質(zhì)。表明由于左腎功能的進(jìn)行性丟失，右腎的灌注逐漸增加，流體速度加快，起到了代償?shù)淖饔?。病理?biāo)本也顯示右腎體積逐漸增大，腎小管細(xì)胞肥大。代償腎f值的升高反映有效濾過率的升高，可能對腎臟內(nèi)血液過濾和水再吸收的機(jī)制具有重要意義。而既往研究[25]發(fā)現(xiàn)對側(cè)腎IVIM 參數(shù)在單側(cè)UUO 建模前后無顯著變化，無明顯代償作用，可能因?qū)嶒炗^察時間較短，僅為UUO建模后7天，無法觀察到對側(cè)健腎遠(yuǎn)期的變化。本研究也是在RF-3W、RF-4W 組觀察到對側(cè)右腎f 值的改變。對側(cè)健腎的長期動態(tài)觀察往往容易忽略，但卻至關(guān)重要，長期的影像學(xué)監(jiān)測有利于為臨床綜合管理及干預(yù)提供更多的依據(jù)。

3.4 IVIM參數(shù)對RF診斷和分期的效能

ROC 曲線分析顯示，f 值對鑒別pre-RF 和RF-1W-RF-4W、pre-RF-RF-1W 和RF-2W-RF-4W 的效能最優(yōu)，提示血流灌注在RF 的早期改變較為顯著；D 值對鑒別pre-RF-RF-2W和RF-3W-RF-4W、pre-RF-RF-3W和RF-4W的效能最優(yōu)，說明D值在鑒別RF的中晚期中有較高價值。雖然本研究使用的是腎動脈狹窄的模型構(gòu)建的RF，早期f值的降低可能與腎臟慢性缺血有關(guān)，但在一些輸尿管梗阻的模型中亦發(fā)現(xiàn)了早期f值就減低的現(xiàn)象，且f值下降早于D值下降[35-36]，說明RF啟動后，漸進(jìn)性毛細(xì)血管損失與腎臟瘢痕形成同時發(fā)生，毛細(xì)血管損失和低灌注既是纖維化腎臟的關(guān)鍵特征，也是進(jìn)一步推動纖維化損傷的驅(qū)動因素[37]。f 值可能是IVIM 三個參數(shù)中反映RF 最敏感的標(biāo)志物。f和D值可以作為RF早期診斷和準(zhǔn)確分期的可靠指標(biāo)。

3.5 局限性

本研究存在一定的局限性：第一，樣本量較小，需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量增加實驗數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性；第二，未將血生化等臨床常用實驗室指標(biāo)納入研究；第三，本實驗采用的MR檢查線圈非小動物專用線圈，圖像的信噪比欠佳。

4 結(jié)論

綜上所述，MR-IVIM 可以分別從灌注和擴(kuò)散兩方面反映RF 發(fā)生發(fā)展的過程，對評價RF 具有可行性和較大的應(yīng)用價值。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：邢偉設(shè)計本研究的方案，對稿件重要的學(xué)術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了修改；查婷婷起草和撰寫稿件，獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù)，獲得了常州市衛(wèi)健委重大科技項目、常州市衛(wèi)生健康青苗人才培養(yǎng)工程項目和蘇州大學(xué)放射醫(yī)學(xué)與輻射防護(hù)國家重點實驗室項目資助；陳杰、俞勝男、劉國強(qiáng)、陳婧獲取、分析或解釋本研究的數(shù)據(jù)，對稿件的重要學(xué)術(shù)內(nèi)容進(jìn)行了修改；全體作者均同意發(fā)表最后的修改稿，同意對本研究的所有方面負(fù)責(zé)，確保本研究的準(zhǔn)確性和誠信。