腎臟疾病MR磁敏感技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展

田士峰 劉愛連

腎臟疾病MR磁敏感技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展

田士峰 劉愛連

腎動脈梗阻；糖尿病腎??；腎移植；腎功能衰竭；腎腫瘤；磁共振成像；血氧水平依賴磁共振成像；磁敏感加權(quán)成像；綜述

腎臟是重要的人體代謝器官，對于調(diào)節(jié)機(jī)體水-電解質(zhì)平衡、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)具有重要作用。正常情況下，腎臟髓質(zhì)具有較低的氧分壓（10～20 mmHg），一方面是由于流經(jīng)髓質(zhì)的血流量較少，氧氣需要從動脈向靜脈擴(kuò)散；另一方面，髓質(zhì)內(nèi)為維持鈉平衡而存在的大量Na-K-ATP酶需要消耗大量的氧[1]。因此，腎髓質(zhì)在生理?xiàng)l件下即處于相對缺氧的環(huán)境中，其氧含量的輕微變化即可引起氧合/去氧血紅蛋白比例發(fā)生大幅變化。磁敏感技術(shù)可以反映腎臟這種特殊的解剖、生理特點(diǎn)。此外，當(dāng)腎臟發(fā)生損害、腫瘤等病變時，可出現(xiàn)氧合狀態(tài)異常、代謝異常、出血等改變，磁敏感技術(shù)可以檢測到這些改變。本文就MR磁敏感技術(shù)在腎臟疾病中的應(yīng)用予以綜述。

1 MR磁敏感技術(shù)的概述

MR磁敏感技術(shù)因具有非侵入性、無需使用對比劑等優(yōu)點(diǎn)，在臨床已廣泛應(yīng)用。血氧水平依賴磁共振成像（blood oxygen level-dependent MRI，BOLD-MRI）是一種以血液中的去氧血紅蛋白等順磁性物質(zhì)作為內(nèi)源性標(biāo)記[2]，使得血管與周圍組織具有較大的磁敏感差異的MR功能成像方法。當(dāng)去氧血紅蛋白增多時引起磁敏感性的增強(qiáng)以及質(zhì)子去相位，導(dǎo)致橫向磁化T2*縮短、T2*WI信號減低，常以表觀橫向弛豫率即R2*（apparent spin-spin relaxation，R2*=l/T2*）作為氧含量評價指標(biāo)[3]。磁敏感加權(quán)成像（susceptibility weighted imaging，SWI）本質(zhì)上也是一種T2*技術(shù)，采用完全流動補(bǔ)償?shù)?D梯度回波掃描。與BOLD成像相似，SWI利用不同組織之間磁敏感性的差異產(chǎn)生圖像對比，對去氧血紅蛋白、含鐵血黃素等順磁性物質(zhì)具有很高的敏感性，具有薄層三維采集、高分辨、同時得到相位及幅度信息等特點(diǎn)[4]。增強(qiáng)T2*加權(quán)血管成像（enhanced T2 star weighted angiography，ESWAN）是一種高分辨率三維梯度回波成像，依據(jù)相鄰組織間磁敏感性不同所致信號差異來產(chǎn)生幅度與相位圖像。與SWI序列在后處理技術(shù)上有所不同，ESWAN序列是一個多回波采集的重度T2*加權(quán)，其特有的多回波采集方式使得一次掃描可獲得多個回波的幅度圖與相位圖[5]，并同時獲得相位值、R2*值等多個定量參數(shù)。

2 MR磁敏感技術(shù)在腎臟疾病中的應(yīng)用

2.1 腎動脈狹窄 腎動脈狹窄導(dǎo)致腎缺血缺氧而影響腎功能，其最常見的病因是動脈粥樣硬化。Gloviczki等[6]認(rèn)為，由于R2*值對腎臟血氧水平變化十分敏感，因此BOLD-MRI可以作為評估動脈粥樣硬化性腎動脈狹窄患者腎功能的有效手段，并且?guī)椭诓豢赡嫘阅I損傷出現(xiàn)前采取相應(yīng)措施解除導(dǎo)致腎組織氧合障礙的因素。Gloviczki等[7]的研究顯示，對于中、重度動脈粥樣硬化性腎動脈狹窄患者，盡管腎臟血流量減少、體積縮小，但腎髓質(zhì)的氧合卻保持在正常水平，而重度患者腎皮質(zhì)的R2*值明顯升高。Chrysochou等[8]利用R2*值與同位素單腎腎小球?yàn)V過率的比值對腎動脈粥樣硬化支架植入術(shù)患者的預(yù)后進(jìn)行評價，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在術(shù)后腎功能改善的患者該比值明顯升高，從而為支架術(shù)后腎功能評估提供無創(chuàng)檢查方法。

2.2 糖尿病腎病 糖尿病腎病是影響糖尿病患者預(yù)后的重要因素。糖尿病腎病早期的高濾過、缺氧現(xiàn)象改變了腎臟的氧合狀況，可對R2*值產(chǎn)生影響。用R2*值作為監(jiān)測腎臟血氧含量的指標(biāo)，可更早地發(fā)現(xiàn)糖尿病相關(guān)的腎損害，并作為診療的重要參考依據(jù)。Yin等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病患者腎髓質(zhì)的缺氧狀況較腎皮質(zhì)發(fā)生早且明顯，而髓質(zhì)與皮質(zhì)R2*值之比隨著糖尿病腎病的進(jìn)展呈先升后降趨勢，提示腎皮質(zhì)的缺氧情況隨糖尿病腎病的加重而加重，而腎髓質(zhì)的缺氧情況隨病情的加重而緩解，故可用R2*值之比預(yù)測和評估糖尿病腎病的進(jìn)展。Wang等[10]的研究表明，糖尿病腎病患者腎髓質(zhì)的R2*值低于健康志愿者[（13.8±2.4）Hz 比（19.3±1.2）Hz）]，且隨著腎病的加重，髓質(zhì)R2*值降低更加明顯，這可能與糖尿病腎病患者病情進(jìn)展所致腎小管對鈉的重吸收減少而降低耗氧，導(dǎo)致髓質(zhì)氧合增加有關(guān)。Peng等[11]通過小鼠模型研究了應(yīng)用MR無創(chuàng)性頻率選擇性化學(xué)位移成像和BOLD技術(shù)確定糖尿病腎病腎脂質(zhì)含量與腎內(nèi)氧合作用之間的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)糖尿病基因鼠較對照組小鼠腎脂質(zhì)含量顯著增高，且皮質(zhì)脂質(zhì)含量高于髓質(zhì)，BOLD法測量的T2*值與氧張力密切相關(guān)，證實(shí)在糖尿病腎病時腎臟脂質(zhì)蓄積而降低腎組織氧合作用，導(dǎo)致更容易出現(xiàn)腎臟低氧代謝。

2.3 非糖尿病腎損害慢性腎臟病 對于非糖尿病腎損害的慢性腎臟?。╟hronic kidney disease，CKD），由于腎實(shí)質(zhì)氧合情況改變，從而對疾病的臨床過程產(chǎn)生影響，及時診斷CKD對于腎間質(zhì)纖維化進(jìn)程的延緩及改善預(yù)后具有重要意義[12]。BOLD-MRI對于CKD的價值已有許多相關(guān)報道。Xin等[13]研究顯示，CKD患者腎臟髓質(zhì)、皮質(zhì)的R2*值均顯著高于正常志愿者，髓質(zhì)R2*值增高的程度更明顯，且即使患者血肌酐水平正常，也會出現(xiàn)髓、皮質(zhì)的R2*值增高的改變。Pruijm等[14]研究發(fā)現(xiàn)，CKD患者在注射呋塞米后，其R2*值降低的幅度顯著低于健康志愿者，且腎皮質(zhì)的R2*值與男性性別、血糖及尿酸水平相關(guān)。另有報道[15]指出，不同分期的CKD患者腎髓質(zhì)的R2*值均較對照組有差異，這可能是由于隨著CKD病情進(jìn)展，腎內(nèi)病變程度加重，導(dǎo)致髓質(zhì)血流、代謝、耗氧量等改變，提示R2*值可作為CKD臨床分期的輔助方法。

2.4 腎移植 作為終末期腎病最為有效的治療手段，腎移植越來越受到臨床的重視。但是腎移植術(shù)后的急性排斥反應(yīng)以及慢性移植腎病均可能對移植腎功能造成影響，甚至導(dǎo)致腎移植失敗。Xiao等[16]研究提示，移植腎發(fā)生急性排斥反應(yīng)時，腎髓質(zhì)及皮質(zhì)的R2*值以及R2*值之比均明顯降低，從而實(shí)現(xiàn)對移植腎功能的無創(chuàng)監(jiān)測，及早發(fā)現(xiàn)急性排斥反應(yīng)。陸媛媛等[17]聯(lián)合運(yùn)用MR常規(guī)序列、擴(kuò)散加權(quán)成像及BOLDMRI對慢性移植腎病進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)慢性移植腎病的移植腎皮質(zhì)表觀彌散系數(shù)值、髓質(zhì)R2*值及R2*值之比均較正常移植腎降低，說明多模態(tài)MRI成像對慢性移植腎病的診斷及鑒別具有一定價值。另有報道[18]指出，由于BOLD-MRI無需注射對比劑，有效避免了順磁性對比劑釓等所導(dǎo)致的移植腎腎源性系統(tǒng)性纖維化，對腎移植患者十分有益。

2.5 急性腎功能衰竭 急性腎功能衰竭的病因有多種，包括急性尿路梗阻、對比劑腎病等。邢金子等[19]通過對急性輸尿管梗阻所致腎衰竭的大鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，在急性梗阻1 h后，BOLD-MRI腎髓質(zhì)R2*值較梗阻前降低，提示此階段腎髓質(zhì)氧含量升高，而此時血肌酐濃度尚處于正常水平，提示R2*值能敏感地反映急性梗阻早期腎髓質(zhì)的氧含量變化，而腎髓質(zhì)氧代謝的改變與急性腎衰竭的發(fā)生密切相關(guān)。劉玉品等[20]應(yīng)用BOLD-MRI對大鼠對比劑腎病腎損害模型進(jìn)行了評價，發(fā)現(xiàn)注入碘對比劑后外髓R2*值變化最明顯，在注射后20 min時達(dá)最高值，24 h后逐漸降低。而內(nèi)髓及皮質(zhì)R2*值僅表現(xiàn)為輕微波動，提示腎外髓對缺氧最為敏感。Li等[21]對實(shí)驗(yàn)組大鼠模型注射不同類型的碘對比劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其腎髓質(zhì)R2*值較對照組顯著增加，且該改變早于尿中性粒細(xì)胞明膠酶脂質(zhì)運(yùn)載蛋白的出現(xiàn)，是發(fā)生對比劑腎病腎損傷時最早出現(xiàn)的標(biāo)記。因此，通過檢測R2*值的增加能及早發(fā)現(xiàn)腎髓質(zhì)中細(xì)微的缺氧性變化，實(shí)現(xiàn)對比劑腎損傷的早期監(jiān)測。

2.6 腎腫瘤 MR磁敏感技術(shù)在腎腫瘤的鑒別、評估、分級分型等方面均得到了應(yīng)用。Min等[22]應(yīng)用BOLD-MRI研究發(fā)現(xiàn)，腎單純或復(fù)雜性囊腫、腎細(xì)胞癌、腎血管平滑肌脂肪瘤的R2*值間存在顯著差異，腎臟囊性病變的R2*值顯著低于實(shí)性病變[（4.5±4.8）Hz 比（30.6±19.4）Hz）]，從而為不同治療方法（手術(shù)或非手術(shù)）的腎臟病變提供了定量區(qū)分的方法。Notohamiprodjo等[23]運(yùn)用擴(kuò)散加權(quán)成像、BOLD及MR動態(tài)增強(qiáng)等多模態(tài)MRI成像方法對不同亞型的原發(fā)性腎細(xì)胞癌進(jìn)行鑒別，結(jié)果發(fā)現(xiàn)腎透明細(xì)胞癌較腎乳頭狀細(xì)胞癌具有較高的表觀擴(kuò)散系數(shù)值和較低的R2*值，運(yùn)用多模態(tài)MRI成像評估腎細(xì)胞癌亞型是可行的。Xing等[24]對腎透明細(xì)胞癌瘤內(nèi)出血灶的檢出率同時采用CT、常規(guī)MR序列以及SWI序列進(jìn)行評估，并與同層面術(shù)后腎臟標(biāo)本進(jìn)行對比，結(jié)果證實(shí)SWI序列對出血灶的檢出率明顯低于CT及常規(guī)MR序列，準(zhǔn)確度和敏感度均達(dá)100%。Chen等[25]將SWI圖像上腎透明細(xì)胞癌內(nèi)的微血管和出血灶信號定義為腫瘤內(nèi)部磁敏感信號，并比較不同級別腎透明細(xì)胞癌的腫瘤內(nèi)部磁敏感信號表現(xiàn)（包括主要類型及出現(xiàn)率），發(fā)現(xiàn)低級別腎透明細(xì)胞癌中腫瘤內(nèi)部磁敏感信號出現(xiàn)率明顯低于高級別腎透明細(xì)胞癌。對腫瘤內(nèi)部磁敏感信號進(jìn)行形態(tài)學(xué)評估，可以在術(shù)前對不宜進(jìn)行對比增強(qiáng)的患者（如腎透析患者）進(jìn)行腎細(xì)胞癌分級[26]。

ESWAN序列已在體部得到應(yīng)用，如在肝臟疾病的診斷中取得了一定進(jìn)展[27]，但其在腎臟疾病的應(yīng)用鮮有報道。

3 不足與展望

MR磁敏感技術(shù)在腎臟的應(yīng)用仍存在一些問題，許多氧合水平以外的因素可以對R2*值造成影響，如紅細(xì)胞容積比、耗氧量、血容量、被研究者年齡、場強(qiáng)等[28]。此外，腎臟磁敏感技術(shù)容易受到胃腸道內(nèi)氣體的干擾，由呼吸引起的腎臟位置的變化也可能對病變區(qū)形態(tài)學(xué)信息的解讀和感興趣區(qū)的放置造成一定誤差。

綜上所述，磁敏感技術(shù)在腎臟疾病的應(yīng)用十分廣泛。該技術(shù)提供了腎臟疾病的血供、代謝、氧合狀況等信息，且為非強(qiáng)化技術(shù)，不需使用對比劑，避免了一系列對比劑副作用。同時，該技術(shù)特有的定量參數(shù)也為腎臟疾病的定量診斷提供了新方法，有良好的應(yīng)用前景。

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R445.2；R692

2014-12-05

2015-05-05

（本文編輯 馮 婕）

大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科 遼寧大連116011

劉愛連 E-mail: cjr.liuailian@vip.163.com

10.3969/j.issn.1005-5185.2015.08.021