李延軍，謝媛，張龍江，盧光明

移植腎小視野高分辨多b值DWI研究

李延軍，謝媛，張龍江，盧光明

【摘要】目的：探討小視野高分辨多b值磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（rFOV DWI）在移植腎功能評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值。方法：選取腎移植患者41例行rFOV DWI檢查。依據(jù)估算的腎小球?yàn)V過率將患者分為3組（1組:8例，eGFR＜30mL/min?1.73m2；2組:19例，30mL/min?1.73m2≤eGFR＜60mL/min?1.73m2；3組:14例，eGFR≥60mL/min?1.73m2）。分別測(cè)量皮髓質(zhì)的表觀擴(kuò)散系數(shù)（ADC）值、單純擴(kuò)散系數(shù)D值和灌注分?jǐn)?shù)f值，采用單因素方差分析比較組間差異，采用Pearson相關(guān)系數(shù)判斷各參數(shù)與eGFR的相關(guān)性，采用ROC曲線判斷各參數(shù)診斷移植腎功能損傷的效能。結(jié)果：隨著移植腎功能的減低，ADC值、f值均呈下降趨勢(shì)，其中1組皮質(zhì)ADC值顯著低于2、3組（P＜0.05）；皮質(zhì)f值3組間兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；1組髓質(zhì)f值顯著低于3組（P＜0.05）；余各組間參數(shù)比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。皮質(zhì)ADC值、皮髓質(zhì)f值均與eGFR呈顯著正相關(guān)（r值分別為0.398、0.673、0.413，P＜0.05）。以0.283為截點(diǎn)，皮質(zhì)f值診斷移植腎功能輕中度以上受損的敏感度、特異度分別為93%和59%。結(jié)論：小視野多b值擴(kuò)散加權(quán)成像可無創(chuàng)性評(píng)估移植腎功能。

【關(guān)鍵詞】擴(kuò)散加權(quán)成像；磁共振成像；腎移植；灌注

作者單位：210002 南京，南京軍區(qū)南京總醫(yī)院/南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬金陵醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科

隨著外科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和免疫抑制劑的成功應(yīng)用，腎移植成為終末期腎病患者最合理、有效的治療方法，早期、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)移植腎實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能的異常，從而指導(dǎo)臨床及時(shí)調(diào)整治療方案，能夠避免移植腎功能的喪失，延長(zhǎng)移植腎壽命［1-3］。擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）是目前唯一能活體無創(chuàng)檢測(cè)水分子擴(kuò)散的方法，根據(jù)體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（introvoxel incoherent motion，IVIM）理論，DWI同時(shí)反映了水分子的單純擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和微循環(huán)的血流灌注［4］。相關(guān)研究表明DWI具有監(jiān)測(cè)移植腎功能變化的潛力［5-7］，但是傳統(tǒng)DWI讀出窗口較長(zhǎng)，偽影及磁敏感效應(yīng)導(dǎo)致圖像變形、失真，所得圖像分辨力低，直接影響了定量診斷的準(zhǔn)確性［8］。小視野擴(kuò)散加權(quán)成像（reduced field of view diffusion weighted imaging，rFOV

DWI）克服了常規(guī)DWI圖像偽影及變形的影響，使用二維空間選擇性射頻脈沖僅激發(fā)小范圍感興趣區(qū)，提高了圖像分辨力［9］。本研究對(duì)41例腎移植患者行rFOV DWI檢查，旨在探討其在移植腎功能評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值。

材料與方法

1.病例資料

搜集2014年2月-2014年8月間至南京軍區(qū)南京總醫(yī)院就診的首次同種異體腎移植患者43例，其中1例因幽閉恐懼癥，1例因?qū)m內(nèi)金屬節(jié)育器未能完成檢查，共41例納入本組研究，其中男30例，女11例，平均年齡（36.6±10.1）歲，移植術(shù)后時(shí)間從1～59個(gè)月不等。根據(jù)KDIGO慢性腎?。–KD）臨床指南將患者分為3組:第1組為移植腎功能重度下降或腎衰竭患者（8例，男4例，女4例），平均年齡（36.8±10.9）歲，eGFR＜30mL/min?1.73m2，相當(dāng)于CKD分期中的Ⅳ～Ⅴ期；第2組為移植腎功能輕中度至中重度下降患者（19例，男16例，女3例），平均年齡（37.9± 10.9）歲，30mL/min?1.73m2≤eGFR＜60mL/min?1.73m2，相當(dāng)于CKD分期中的Ⅲ期；第3組為移植腎功能正常或輕度下降患者（14例，男10例，女4例），平均年齡（34.7±9.0）歲，eGFR≥60mL/min?1.73m2，相當(dāng)于CKD分期中的Ⅰ～Ⅱ期。

2.患者準(zhǔn)備

檢查前囑患者禁食、禁水4h以上，檢查前4h內(nèi)禁止輸液，12h內(nèi)禁用利尿劑，檢查當(dāng)日清晨抽血測(cè)量血肌酐（Scr）及估算腎小球?yàn)V過率（eGFR）。磁共振檢查前訓(xùn)練患者平穩(wěn)呼吸以盡量保持MRI掃描期間患者的呼吸頻率、幅度一致。

3.檢查方法

MRI檢查采用GE 3.0T超導(dǎo)MR掃描儀（Discovery MR750，GE，Milwaukee，WI），32通道腹部相控陣線圈。rFOV DWI采用單次激發(fā)的平面回波序列（SS-EPI），10個(gè)b值（10、30、50、100、150、200、400、600、800、1000s/mm2），軸面掃描，擴(kuò)散方向3個(gè)，使用呼吸觸發(fā)技術(shù)，TR 4000ms，TE 55ms，視野24cm× 9.6cm，層厚6mm，層間隔1mm，矩陣240×96。

4.圖像處理與分析

所有圖像傳至GE AW Volume Share 5工作站進(jìn)行后處理，由2名分別有6年和8年工作經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師共同閱片，參考常規(guī)T1WI圖像在rFOV DWI圖像上放置感興趣區(qū)（region of interest，ROI），由工作站自動(dòng)計(jì)算表觀擴(kuò)散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值、單純擴(kuò)散系數(shù)（D）、灌注分?jǐn)?shù)（f）并生成相應(yīng)參數(shù)圖。ROI的放置遵循以下原則:①至少選取移植腎上、中、下極6個(gè)層面；②皮質(zhì)ROI使用自由畫筆手動(dòng)繪制，盡量覆蓋整個(gè)皮質(zhì)區(qū)域；③髓質(zhì)ROI取圓形或橢圓形，每層放置3～4個(gè)，取平均值。

5.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

使用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示。三組患者的皮髓質(zhì)ADC值、D值、f值經(jīng)正態(tài)性檢驗(yàn)后，使用單因素方差分析（ANOVA）比較三組間各參數(shù)有無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，如有差異進(jìn)一步使用SNK法行兩兩比較；使用Pearson直線相關(guān)分析檢驗(yàn)各參數(shù)與eGFR的相關(guān)性；使用受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線判斷不同參數(shù)診斷移植腎功能受損的效能；以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1.移植腎rFOV DWI表現(xiàn)

41例移植腎患者均成功獲得了rFOV DWI圖像，圖像平面分辨力達(dá)到1mm×1mm，移植腎結(jié)構(gòu)顯示清晰，未見明顯偽影及變形。第3組患者DWI及ADC圖均顯示皮髓質(zhì)分界清晰，髓質(zhì)呈明顯低信號(hào)，皮質(zhì)呈明顯高信號(hào)（圖1）；第2組患者部分皮髓質(zhì)分界欠清，髓質(zhì)信號(hào)升高（圖2）；第1組患者皮髓質(zhì)分界不清，髓質(zhì)信號(hào)明顯升高，接近皮質(zhì)信號(hào)（圖3）。

2.3組患者rFOV DWI各參數(shù)間比較

ANOVA結(jié)果顯示3組間皮質(zhì)ADC值、灌注分?jǐn)?shù)f值及髓質(zhì)灌注分?jǐn)?shù)f值差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），進(jìn)一步行兩兩比較結(jié)果顯示第1組皮質(zhì)ADC值顯著低于2、3組（P＜0.05），而2、3組間差異無統(tǒng)

表1　3組移植腎患者間rFOV DWI各參數(shù)比較

圖1　第3組患者（eGFR=74.98mL/min?1.73m2）DWI圖與ADC圖，皮髓質(zhì)信號(hào)均勻、分界清晰，皮質(zhì)呈相對(duì)高信號(hào)，髓質(zhì)呈相對(duì)低信號(hào)。a）rFOV DWI圖像；b）ADC圖。 圖2 第2組患者（eGFR=50.44mL/min?1.73m2）DWI圖與ADC圖，大部分皮髓質(zhì)分界尚清，腎實(shí)質(zhì)后部髓質(zhì)信號(hào)增高，接近皮質(zhì)信號(hào)。a）rFOV DWI圖像；b）ADC圖。 圖3 第1組患者（eGFR =15.22mL/min?1.73m2）DWI圖與ADC圖，皮髓質(zhì)信號(hào)接近，分界不清，以ADC圖更為顯著。a）rFOV DWI圖像；b）ADC圖。

計(jì)學(xué)意義；第1組皮質(zhì)f值顯著低于2、3組（P＜0.05），且第2組f值顯著低于第3組（P＜0.05）；第1組髓質(zhì)f值顯著低于第3組（P＜0.05）。D值在各組間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05，表1）。

3.移植腎皮髓質(zhì)rFOV DWI各參數(shù)和eGFR間的相關(guān)性

皮質(zhì)ADC值（r=0.398，P=0.01）、皮質(zhì)灌注分?jǐn)?shù)f（r=0.673，P＜0.001）、髓質(zhì)灌注分?jǐn)?shù)f（r= 0.413，P=0.007）均與eGFR呈顯著正相關(guān)，D值與eGFR無相關(guān)性（圖4）。

4.rFOV DWI各參數(shù)診斷移植腎功能受損的ROC曲線分析

圖4　移植腎皮質(zhì)灌注分?jǐn)?shù)f與eGFR的相關(guān)性。 圖5 皮髓質(zhì)f值診斷移植腎功能輕中度以上受損的ROC曲線。

皮、髓質(zhì)灌注分?jǐn)?shù)f值診斷移植腎功能輕中度以上受損（eGFR＜60mL/min?1.73m2）的ROC曲線下面積分別為0.79（P=0.003）和0.708（P=0.031）；以小于0.283為截點(diǎn)，皮質(zhì)f值的診斷敏感度、特異度分別為93%和59%。ADC值與D值無診斷效能（P＞0.05，圖5）。

討 論

小視野擴(kuò)散加權(quán)成像已成功應(yīng)用于脊柱、乳腺、胰腺、前列腺、甲狀腺等器官［10-15］。目前腹部DWI常用的依然是單次激發(fā)平面回波成像（single shot echo planar imaging，ss-EPI）序列，該序列T2＊衰減過程中的讀出時(shí)間較長(zhǎng)，容易導(dǎo)致相位編碼方向的圖像模糊。腹部器官較多，加之胃腸道內(nèi)容物的影響，磁化率的變化容易使圖像扭曲、變形，各種偽影疊加在圖像上，致使測(cè)量ADC值往往偏高，同時(shí)圖像的空間分辨力和細(xì)節(jié)顯示度不佳［8］。與傳統(tǒng)DWI相比，rFOV DWI的偽影和圖像變形大大減少，進(jìn)一步提高了圖像的空間分辨力，進(jìn)而減小部分容積效應(yīng)的影響。在定性診斷上，rFOV DWI具有更優(yōu)的圖像質(zhì)量，在定量診斷上，其ADC值具有更好的可重復(fù)性［14］。本研究結(jié)果顯示移植腎功能尚未顯著下降患者的rFOV DWI圖像中皮髓質(zhì)分辨清晰，髓質(zhì)信號(hào)低于皮質(zhì)信號(hào)，隨著移植腎功能的下降，髓質(zhì)信號(hào)逐漸升高，重度下降或腎衰竭患者的髓質(zhì)信號(hào)與皮質(zhì)信號(hào)相似，同時(shí)能夠顯示局部腎實(shí)質(zhì)結(jié)構(gòu)的紊亂。

本研究顯示移植腎功能正常或輕度下降的患者皮質(zhì)ADC值顯著高于移植腎功能重度受損或腎衰竭患者，這與相關(guān)研究結(jié)果是一致的［16，17］。動(dòng)物研究顯示隨著腎臟纖維化程度的加重，ADC值呈下降趨勢(shì)［18］。相關(guān)研究對(duì)321例移植腎受體長(zhǎng)達(dá)2年的縱向研究表明，隨著移植腎功能的下降，間質(zhì)纖維化與腎小管萎縮程度加重，而腎臟間質(zhì)的纖維化常常伴隨間質(zhì)內(nèi)細(xì)胞密度的增加和膠原的沉積，水分子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)往往受限［19］。因此隨著移植腎功能的下降，其ADC值降低。

本研究顯示皮質(zhì)灌注分?jǐn)?shù)f值與eGFR具有較好的相關(guān)性，3組患者間差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，其判斷不同階段移植腎功能的敏感度較ADC值高。IVIM理論已廣泛應(yīng)用于腹部器官的磁共振成像［20-23］，該理論指出，使用單個(gè)非零b值計(jì)算出的ADC值實(shí)際上包含兩種成分，即水分子的單純擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和微循環(huán)的血流灌注效應(yīng)［4］。Eisenberger等［6］對(duì)15例移植腎受體患者術(shù)后9～15d的研究顯示其中4例發(fā)生超急性排斥患者的ADC值與f值均有不同程度下降，而單純擴(kuò)散系數(shù)D值無明顯變化，提示f值的變化是造成ADC值下降的主要原因。根據(jù)IVIM理論，f值代表體素內(nèi)毛細(xì)血管流動(dòng)血量所占的容積率［24］。Heusch等［25］研究指出通過動(dòng)脈自旋標(biāo)記（arterial spin-labeling，ASL）技術(shù)得出的灌注值與IVIM得出的灌注分?jǐn)?shù)f值具有很好的相關(guān)性，也證實(shí)了f值是反映組織灌注的可靠參數(shù)。隨著移植腎間質(zhì)纖維化程度的加重，微循環(huán)的血流灌注降低，可能是導(dǎo)致f值降低的主要原因。

綜上所述，本研究提示皮質(zhì)灌注分?jǐn)?shù)f值較ADC值更為敏感，使用多b值rFOV DWI可無創(chuàng)性監(jiān)測(cè)移植腎功能的變化。

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?腎移植影像學(xué)專題?

High resolution diffusion weighted imaging of renal allograft with multiple b-values

LI Yan-jun，XIE Yuan，ZHANG Longjiang，et al.Department of Medical imaging，Nanjing General Hospital of Nanjing Military Command，Nanjing 210002，P.R. China

【Abstract】Objective:To investigate the feasibility of high resolution diffusion weighted imaging（DWI）with multi-b values using reduced field of view（rFOV）as a noninvasive way for assessing the function of renal allografts.Methods:Forty-one kidney transplant recipients underwent MR examination.According to the estimated glomerular filtration rate（eGFR），subjects were divided into three groups:group 1（n=8）with eGFR＜3030mL/min?1.73m2；group 2（n=19）with 30mL/min?1.73m2≤eGFR＜60mL/min?1.73m2；group 3（n=14）eGFR≥60mL/min?1.73m2.Apparent diffusion coefficient（ADC），pure diffusion（D）and perfusion fraction（f）were calculated separately for the cortex and the medulla and compared among the three groups using one way ANOVA.Correlations between imaging results and renal allograft function determined by eGFR were also assessed.ROC curves were used for assessing the diagnostic performance of impaired renal function.Results:There was a gradually decreasing trend of ADC and f in both cortex and medulla from group 3to group 1 following the decreasing of renal allograft function.Mean value of cortical ADC was significantly lower in group 1than those of group 2and group 3，respectively.Cortical f showed significant differences between each of two groups；and medullary f in group 1was significantly lower than that of group 3.Cortical ADC，f and medullary f correlated positively and significantly with eGFR（r=0.398，0.673，0.413，respectively，P＜0.05）.The sensitivity and specificity of rFOV DWI for diagnosing the function of renal allograft with impaired renal allograft function more than mild-moderate degree were 93% and 59%，respectively，when cortical f＜0.283was used as the cutoff value.Conclusion:rFOV DWI with multi-b values in transplanted kidneys is a promising tool for non-invasive functional monitoring.

【Key words】Diffusion weighted imaging；Magnetic resonance imaging；Kidney transplantation；Perfusion

收稿日期:（2015-03-09 修回日期:2015-03-31）

基金項(xiàng)目：中國(guó)博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目（2014M552702）

通訊作者：盧光明，E-mail:cjr.luguangming@vip.163.com

作者簡(jiǎn)介：李延軍（1979-），男，山東菏澤人，博士，主治醫(yī)師，主要從事腹部磁共振功能成像與診斷工作。

DOI:10.13609/j.cnki.1000-0313.2015.05.002

【中圖分類號(hào)】R692.9；R445.2

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】1000-0313（2015）05-0504-05