MR擴(kuò)散峰度成像評價急性胰腺炎腎損傷

徐紅霞，卓麗華，黃小華，李宏偉，付國旭

(1.綿陽市第三人民醫(yī)院·四川省精神衛(wèi)生中心放射科，四川 綿陽 621000；2.川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院放射科，四川 南充 637000)

急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)是較常見急腹癥，病死率與其嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。約20%～25%的AP患者發(fā)生急性腎損傷(acute kidney injury, AKI)，病死率約25%[1]。目前對于AP引發(fā)AKI的機(jī)制尚無定論，可能與AP腹腔炎性滲出、高氯血癥等有關(guān)[2-3]。診斷AKI主要依靠臨床表現(xiàn)、實驗室檢查，受多種因素影響，診斷及分期存在局限性。MR擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)以水分子擴(kuò)散呈非高斯分布為理論前提，從微觀層面反映量化組織結(jié)構(gòu)變化[4]，可檢測早期腎臟細(xì)微結(jié)構(gòu)及其功能變化[5-7]，已用于腎臟纖維化、腎臟腫瘤等研究[8-10]。本研究評估DKI技術(shù)定量分析AP腎損傷的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2016年8月—2017年8月62例臨床診斷AP患者(AP組)，男34例，女28例，年齡22～78歲，中位年齡56歲；其中31例既往有高血壓病史，29例有糖尿病史；其中7例腎功能不全，47例腎功能檢查未見明顯異常，8例未接受腎功能檢查，既往均無腎功能異常史。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合AP診斷標(biāo)準(zhǔn)；②入院后3～48 h接受MR檢查；③無MR檢查禁忌證。排除標(biāo)準(zhǔn)：①臨床癥狀較重，難以配合檢查，或圖像質(zhì)量差無法測量、臨床資料不全；②再發(fā)或慢性胰腺炎；③胰腺合并腫瘤性病變、胰腺發(fā)育畸形、胰腺手術(shù)史；④腎臟腫瘤、腎臟炎癥等基礎(chǔ)疾??；⑤合并失代償期肝硬化或低白蛋白血癥(白蛋白<30 g/L)；⑥腹腔、腹膜后間隙其他疾病。同期招募23名正常志愿者作為對照組(HC組)，男12名，女11名，年齡24～69歲，中位年齡52歲。受試者檢查前均簽署知情同意書。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery MR750 3.0T超導(dǎo)MR儀，32通道相控陣列線圈。檢查前禁食禁水6 h。完成上腹部常規(guī)序列掃描后，采用梯度回波單次激發(fā)回波平面序列采集DKI，b值為0、1 000、2 000 s/mm2，30個擴(kuò)散敏感梯度方向，F(xiàn)OV 30 cm×24 cm，層厚6.0 mm，層間距1.0 mm，頻率編碼方向R/L；TR 8 000 ms，TE最小值，矩陣128×128，激勵次數(shù)2，帶寬250 Hz/pixel。

1.3 圖像分析 由1名具有5年腹部影像學(xué)診斷經(jīng)驗的醫(yī)師采用GE Function Tool 2軟件包中的DKI軟件處理數(shù)據(jù)，以閾值法去除周圍脂肪、骨、氣體等組織，獲得DKI峰度及擴(kuò)散參數(shù)偽彩圖。峰度參數(shù)包括平均峰度(mean kurtosis, MK)、軸向峰度(axial kurtosis, Ka)及徑向峰度(radial kurtosis, Kr)，擴(kuò)散參數(shù)包括各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotropy, FA)、平均擴(kuò)散(mean diffusion, MD)、軸向擴(kuò)散(axial diffusion, Da)及徑向擴(kuò)散(radial diffusion, Dr)。于各參數(shù)偽彩圖上雙腎上極、中份、下極顯示最佳層面的皮質(zhì)、髓質(zhì)中放置ROI[(10±2) mm2]，皮質(zhì)盡量遠(yuǎn)離腎臟邊緣，髓質(zhì)避開腎柱，測量各參數(shù)值，每個部位測量3次，取均值作為結(jié)果。對AP組行MR嚴(yán)重指數(shù)(MR severity index, MRSI)評分[11-12]，根據(jù)評分結(jié)果將分為輕度AP、中度AP及重度AP 3個亞組。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析 采用IBM SPSS Statistics 22.0統(tǒng)計分析軟件。以單樣本K-S檢驗行正態(tài)分布檢驗，對符合正態(tài)分布的計量資料以±s表示，否則以中位數(shù)(上下四分位數(shù))表示。采用Kruskal-WallisH或Mann-WhitneyU檢驗比較組間DKI參數(shù)差異，兩兩比較采用Nemenyi法。分別繪制針對差異有統(tǒng)計學(xué)意義的參數(shù)診斷AP腎損傷的受試者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲線，評價其診斷效能。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

AP組中，26例MRSI評分為0～3分(輕度AP)，29例4～6分(中度AP)，7例>6分(重度AP)。

2.1 組間DKI參數(shù)比較 2組雙側(cè)皮質(zhì)及髓質(zhì)各DKI參數(shù)在腎臟上極、中份與下極、左側(cè)與右側(cè)間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，故取其均值為腎臟皮質(zhì)、髓質(zhì)的結(jié)果進(jìn)行分析。AP組皮、髓質(zhì)MK、Ka、Kr值均高于HC組，F(xiàn)A、Da值低于HC組(P均<0.05)，其余DKI參數(shù)組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)，見表1、圖1。

2.2 AP組內(nèi)亞組間DKI參數(shù)比較 AP各亞組腎皮質(zhì)DKI參數(shù)除FA外差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)；腎髓質(zhì)MD、Da、Dr及Ka差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，其余DKI參數(shù)差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)。亞組間兩兩比較，輕度AP與中度AP、輕度與重度AP間皮質(zhì)DKI參數(shù)差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，中度與重度AP間MK、Ka、MD、Da差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)；輕度與中度AP間髓質(zhì)Ka、MD、Da差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，輕度與重度AP間髓質(zhì)DKI參數(shù)差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，中度與重度AP間髓質(zhì)Dr差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表2。

2.3 診斷效能 腎臟DKI參數(shù)診斷AP腎損傷的AUC為0.59～0.64，其中髓質(zhì)MK、Ka及Kr的AUC最高,均為0.64，其診斷敏感度分別為0.47、0.35、0.85，特異度分別為0.75、0.87、0.41，見圖2及表3。

3 討論

AP引起腎損傷的機(jī)制多且復(fù)雜[13-14]，主要包括：①激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)被激活；②腎素-血管緊張素系統(tǒng)被激活；③胰蛋白酶誘發(fā)高凝狀態(tài)，破壞腎小球內(nèi)微循環(huán)；④高脂血癥狀態(tài)下，腎小管及血管周圍脂質(zhì)沉積增多致血管阻力增加。有學(xué)者[15]認(rèn)為AP早期釋放的炎性介質(zhì)引起腹腔臟器毛細(xì)血管收縮，腎臟血流量迅速下降，機(jī)體發(fā)生應(yīng)激反應(yīng)，使內(nèi)臟血流再分布，而缺血再灌注可引起腎臟功能進(jìn)一步受損。AP加重可引起腹腔間隔室綜合征[13]，腹腔內(nèi)壓升高、腎灌注降低，進(jìn)一步損傷腎臟功能。

表1 AP組與HC組間腎臟DKI參數(shù)比較[(中位數(shù)(上下四分位數(shù))]

圖1 患者男，50歲，輕度AP A.MR T2WI； B.DKI原始圖像(b=0 s/mm2)； C～I(xiàn).分別為MK(C)、Ka(D)、Kr(E)、FA(F)、MD(G)、Da(H)、Dr(I)偽彩圖

表2 AP組內(nèi)亞組間腎臟DKI參數(shù)比較[中位數(shù)(上下四分位數(shù))]

圖2 DKI參數(shù)診斷AP腎損傷的ROC曲線 A.FA及Da； B.MK及Ka

表3 腎臟DKI參數(shù)診斷AP腎損傷的ROC曲線結(jié)果

本研究AP組多數(shù)患者腎功能檢查未見明顯異常，而AP組與HC組間腎皮質(zhì)及髓質(zhì)MK、Ka、FA、Kr及Da差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。FA主要反映水分子擴(kuò)散的各向異性程度。腎臟是各向異性臟器，髓質(zhì)內(nèi)腎小管、集合管及直小血管等自腎盂至腎皮質(zhì)方向呈放射狀排列，結(jié)構(gòu)較皮質(zhì)復(fù)雜，不均質(zhì)程度明顯，各向異性程度較高，腎小球內(nèi)水分子在皮質(zhì)擴(kuò)散受限程度較髓質(zhì)明顯，故正常腎髓質(zhì)FA值較皮質(zhì)高[16]。腎髓質(zhì)FA值下降提示存在早期腎臟病變[17]。

Da反映垂直于腎小管方向水分子的擴(kuò)散情況，可作為評估腎小管重吸收的指標(biāo)[18]。本研究AP組Da降低。AP炎性介質(zhì)累及腎臟時，腎臟灌注減低，腎皮質(zhì)及髓質(zhì)組織水腫、細(xì)胞外間隙縮小、炎性細(xì)胞浸潤、纖維素滲出等改變導(dǎo)致水分子擴(kuò)散受限因素增多，水分子擴(kuò)散能力減弱，水分子擴(kuò)散距離縮短，使擴(kuò)散參數(shù)值降低。

MK是DKI最具代表性的參數(shù)之一，代表峰度值在所有擴(kuò)散梯度方向上的平均值，主要反映組織結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性而不受組織結(jié)構(gòu)空間方位的影響。本研究AP組MK值較HC組升高，與LIU等[19]的結(jié)果相符，可能由于炎癥刺激及腎臟微循環(huán)改變而使腎臟缺血，腎小管上皮細(xì)胞表面微絨毛腫脹、結(jié)構(gòu)紊亂，組織細(xì)胞發(fā)生改變[20]，導(dǎo)致腎組織微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加、異型性明顯，MK值增加。腎髓質(zhì)處于高代謝狀態(tài)下低氧水平，且腎髓質(zhì)血供僅占腎臟總血流量10%～15%[21]，對缺血、缺氧敏感，易出現(xiàn)損傷及功能代謝改變；炎性介質(zhì)浸潤時，髓質(zhì)內(nèi)小管上皮細(xì)胞損傷，物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能異常，加重缺血、缺氧程度，形成惡性循環(huán)，這也是AP出現(xiàn)腎損傷時預(yù)后不良的原因。

Ka表示本征向量方向的峰度平均值，其值越大，該方向上組織結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。本研究AP組Ka值高于HC組，可能炎癥狀態(tài)下腎臟灌注降低，出現(xiàn)細(xì)胞水腫、甚至破壞，小管細(xì)胞在低灌注缺血狀態(tài)下變形、分泌及重吸收功能異常，物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能異常，小管內(nèi)外滲透壓失衡，導(dǎo)致組織內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度增加，其峰度參數(shù)值升高。

本研究輕度與中度AP、輕度與重度AP間腎臟皮質(zhì)DKI參數(shù)差異有統(tǒng)計學(xué)意義，而中度與重度AP間差異無統(tǒng)計學(xué)意義，可能由于輕-中度AP，機(jī)體出現(xiàn)炎癥反應(yīng)及免疫反應(yīng)，較多炎性細(xì)胞及免疫因子浸潤至腎臟，導(dǎo)致腎臟內(nèi)細(xì)胞結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，復(fù)雜程度增高，結(jié)構(gòu)較紊亂；中、重度AP時，炎性細(xì)胞被巨噬細(xì)胞吞噬，組織細(xì)胞溶解，組織液化壞死等使組織趨向各向同性，水分子擴(kuò)散受限減弱，偏離高斯分布程度減小，導(dǎo)致MK、Ka減低及Da升高。

另外，本研究發(fā)現(xiàn)DKI參數(shù)鑒別AP腎損傷的效能偏低，可能由于不同程度AP引起的腎臟損傷程度不同，輕、中度AP影響相對較小，而本組輕、中度AP相對較多，對DKI參數(shù)的診斷效能產(chǎn)生一定影響。本研究未對比分析不同程度AP所致腎臟損傷，有待增加樣本量進(jìn)一步完善。

綜上，DKI技術(shù)可早期發(fā)現(xiàn)并定量分析AP腎損傷。