王逸敏，劉愛連，劉靜紅，孫美玉，宋清偉，李 燁，陳安良，田士峰

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

動脈自旋標(biāo)記與多期增強(qiáng)技術(shù)評估不同年齡正常人腎血流

王逸敏，劉愛連*，劉靜紅，孫美玉，宋清偉，李 燁，陳安良，田士峰

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

目的 采用MR動脈自旋標(biāo)記(ASL)技術(shù)與MR多期增強(qiáng)評估不同年齡腎功能正常人群腎臟皮質(zhì)血流的變化，并分析腎血流灌注與腎臟功能改變的關(guān)系。探討ASL技術(shù)與多期增強(qiáng)技術(shù)評估腎血流灌注的差異。方法 收集本院行MR檢查的腎臟無明顯病變、腎功能正常的21～80歲受檢者178名，按年齡段分為3組(21～40歲組，41～60歲組，61～80歲組)，每組各隨機(jī)抽樣20名進(jìn)行分析。采用ASL技術(shù)獲得腎血流量(RBF)；采用多期增強(qiáng)掃描獲得腎皮質(zhì)早期增強(qiáng)率(ER)；采用CKD-EPI公式估算腎小球?yàn)V過率(eGFR)。比較不同年齡組間RBF、ER和eGFR值，并分析其與年齡的相關(guān)性。結(jié)果 3組間RBF、eGFR比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義 (P均<0.05)，且21～40歲組與61～80歲組差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，余組間兩兩比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；兩兩組間比較eGFR值差異均有統(tǒng)計學(xué)意義 (P均<0.05)。3組間ER差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.05)。雙腎RBF、ER、eGFR均與年齡呈負(fù)相關(guān)(r=-0.37、-0.38、-0.87，P均<0.01)；RBF、ER與eGFR間均無相關(guān)性(r=0.208、0.223，P=0.111、0.087)；RBF與ER無相關(guān)性(r=0.015，P=0.911)。結(jié)論 正常腎功能人群隨年齡增長，腎功能、腎血流量逐漸減低。ASL技術(shù)較多期增強(qiáng)技術(shù)對年齡增長導(dǎo)致的腎皮質(zhì)血流的改變更加敏感。

磁共振成像；腎血流量；年齡；腎小球?yàn)V過率

動脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling， ASL)技術(shù)采用動脈血的氫質(zhì)子作為內(nèi)源性對比劑，可評估組織血流灌注情況，其優(yōu)點(diǎn)在于無輻射、可重復(fù)性較好、不需應(yīng)用外源性對比劑[1]。目前ASL技術(shù)涉及到正常人腎血流量的相關(guān)分析僅以正常人作為對照組，而對正常人腎血流量影響因素的分析鮮見。本研究旨在采用ASL技術(shù)及MR多期增強(qiáng)技術(shù)，對不同年齡段腎功能正常人群的腎臟血流量進(jìn)行比較，探討其與年齡的相關(guān)性，并分析ASL所測得的腎血流量(renal blood flow， RBF)、多期增強(qiáng)測定的皮質(zhì)早期增強(qiáng)率(enhancement ratio， ER)及估算腎小球?yàn)V過率(estimated glomerular filtration rate， eGFR)間的相關(guān)性。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年6月—2015年12月在本院接受MR腹部多期增強(qiáng)及ASL掃描、有實(shí)驗(yàn)室酶法測定血肌酐(serum creatinine， Scr)檢查結(jié)果的379名受檢者，納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡21～80歲；②1周內(nèi)實(shí)驗(yàn)室檢查結(jié)果顯示Scr正常，無腎病史及血尿、蛋白尿等癥狀；③無外傷史、惡性腫瘤史、手術(shù)史；④無泌尿系結(jié)石及梗阻史；⑤無各種影響腎功能和腎臟血供的系統(tǒng)疾病。排除標(biāo)準(zhǔn)：①腎臟占位性病變體積>2.0 cm2；②鄰近器官病變或腫瘤壓迫腎實(shí)質(zhì)及其血管；③泌尿系結(jié)石及梗阻；④屏氣配合不佳，圖像有明顯偽影。最終納入178名受檢者，按受檢者年齡分為3組：21～40歲組，41～60歲組，61～80歲組，采用分層隨機(jī)抽樣法每組各抽取20名進(jìn)行研究。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審批同意，且受檢者均知情同意。

1.2儀器與方法 采用GE Signa Excite HD 1.5T磁共振掃描儀，8通道相控陣體部線圈。所有受檢者檢查前均禁食水4～6 h。常規(guī)掃描序列及其參數(shù)見表1。ASL掃描采用單次激發(fā)快速自旋回波-流動反轉(zhuǎn)回復(fù)序列(single shot fast spin echo-flow sensitive alternating inversion recovery， SSFSE-FAIR)，冠狀位掃描，受檢者屏氣22 s。增強(qiáng)掃描采用三維肝臟容積超快速采集(liver acquisition with volume acceleration， LAVA)序列，對比劑為馬根維顯，經(jīng)肘靜脈注射，劑量0.1 mmol/kg體質(zhì)量，速率2.5 ml/s。于注射對比劑前和注射后16、40、70、90 s進(jìn)行掃描，每期掃描時間為15 s，分別獲得MASK、皮質(zhì)早期、皮質(zhì)期、髓質(zhì)期、排泄期圖像。

1.3圖像分析 采用GE AW 4.4后處理工作站，應(yīng)用FuncTool軟件中FAIR后處理模塊對ASL原始圖像行后處理，獲得腎臟灌注偽彩圖。由1名有3年腹部影像診斷經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師進(jìn)行測量和計算。①皮質(zhì)早期ER：皮質(zhì)早期信號值、平掃期信號值的測量見圖1，分別將軸位平掃LAVA圖像及皮質(zhì)早期LAVA圖像采用Compare功能重建冠狀位正中層面圖像，在皮髓質(zhì)分界清楚區(qū)放置ROI，雙側(cè)腎上極、中部、下極共放置6處ROI并記錄其位置，ROI大小為5～10 mm2，不超出皮、髓質(zhì)邊界(圖1)，記錄其對應(yīng)的信號值并取平均值。ER=(皮質(zhì)早期信號值-平掃信號值)/平掃信號值。②RBF：在腎臟灌注偽彩圖中，雙腎上極、中部、下極皮質(zhì)內(nèi)共放置6個ROI，ROI位置與測量ER時保持一致(圖2)，因重建后腎臟灌注偽彩圖信噪比較低，ROI大小為30～40 mm2，記錄其RBF值并計算平均值。

表1 掃描序列及參數(shù)

注：TD：延遲時間；FIESTA：穩(wěn)態(tài)進(jìn)動平衡序列

圖1 ER測量ROI放置 A～C.LAVA-MASK冠狀位重建圖像； D～F.LAVA-MASK對應(yīng)的軸位圖像； G～I(xiàn).皮質(zhì)早期冠狀位重建圖像； J～L.皮質(zhì)早期對應(yīng)的軸位圖像

1.4eGFR的計算 根據(jù)Scr值，eGFR的估算采用CKD-EPI公式[2]。

2 結(jié)果

3組間性別差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.017)。

3組間各參數(shù)結(jié)果見表2。3組間RBF、eGFR比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P均<0.05)，且21～40歲組與61～80歲組RBF差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，余組間兩兩比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P均>0.05)；eGFR值兩兩組間比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義 (P均<0.05)。3組ER差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P=0.05)。

雙腎RBF、ER、eGFR均與年齡呈負(fù)相關(guān)(r=-0.37、-0.38、-0.87，P均<0.01)；RBF、ER與eGFR間均無相關(guān)性 (r=0.208、0.223，P=0.111、0.087)；RBF與ER無相關(guān)性 (r=0.015，P=0.911)。

表2 不同年齡組間RBF、ER和eGRF比較(±s，n=20)

注：*：與21～40歲組比較，P<0.05；#：與41～60歲組比較，P<0.05

圖2 CBF測量ROI放置 A.ASL原始圖像； B.CBF偽彩圖像，ROI放置與ER測量時冠狀位重建圖像的位置保持一致

3 討論

SSFSE-FAIR掃描速度快、圖像空間分辨率較高，腎臟解剖結(jié)構(gòu)顯示較好，可初步評估腎臟皮髓質(zhì)的灌注狀態(tài)[3]，因此本研究采用SSFSE-FAIR序列進(jìn)行ASL掃描。研究[4]表明，采用ASL技術(shù)評估腦血流量時，不同年齡段人群最佳標(biāo)記后延遲時間不同，因需與多期增強(qiáng)掃描技術(shù)比較，本研究未進(jìn)一步細(xì)化掃描參數(shù)。LAVA技術(shù)掃描速度快、范圍廣，脂肪抑制效果較好，可獲得信噪比良好的連續(xù)圖像，非常適用于連續(xù)觀察器官灌注情況[5]。動態(tài)增強(qiáng)掃描技術(shù)(dynamic contrast enhanced MRI, DCE-MRI)受呼吸運(yùn)動與腸蠕動影響較大，且其掃描期相較多，需較長的掃描時間，因此本研究選擇4期增強(qiáng)掃描序列評估腎臟增強(qiáng)情況。

ASL技術(shù)采用的腎臟灌注模型是基于被標(biāo)記的血液與組織交換在短時間內(nèi)完成的理論基礎(chǔ)[6]。有研究[7]認(rèn)為，ASL原始圖像的對比噪聲比和信噪比欠佳，不能區(qū)分髓質(zhì)結(jié)構(gòu)，且ASL采用的定量模型以動脈血內(nèi)的氫質(zhì)子作為內(nèi)源性對比劑，其在髓質(zhì)中比例較小，對髓質(zhì)血流量的變化可能不敏感。因此本研究僅針對腎皮質(zhì)的RBF值進(jìn)行研究。ER多用于疾病的鑒別診斷，可在一定程度上反映組織的血流灌注情況[8-9]，本研究選擇皮質(zhì)早期的ER與ASL所得RBF進(jìn)行對比。

3.1腎血流、腎功能改變與年齡的關(guān)系 隨年齡增加，腎皮質(zhì)中腎小球毛細(xì)血管的管腔狹窄和閉塞，造成腎小球硬化；毛細(xì)血管襻間出現(xiàn)自由吻合支，使皮質(zhì)血流向髓質(zhì)分流，以上改變導(dǎo)致老年人(60歲以上)腎皮質(zhì)血流明顯減少。本研究結(jié)果表明，腎皮質(zhì)RBF在不同年齡段間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(F=4.549，P=0.01)，21～40歲組RBF大于61～80歲組(P<0.05)，年齡與腎皮質(zhì)RBF呈負(fù)相關(guān)(r=-0.37，P<0.01)。總之，正常人腎臟的血流量雖然受年齡的影響，但其隨年齡增長而減小的速率較為緩慢，當(dāng)年齡差別較大時才有明顯減小。

研究[10]表明，正常無明顯腎臟疾病的61～82歲老年人菊粉和對氨馬尿酸鹽清除率會輕微下降，但腎小球?yàn)V過率(glomerular filtration rate， GFR)值仍在正常范圍。對波美拉尼亞健康人的Scr及eGFR(采用C-G公式和MDRD公式估算)的研究[11]表明，Scr值和eGFR值均隨年齡的增加而減低，采用CKD-EPI公式估算GFR的研究[12]也獲得相同的結(jié)果。另外，年齡大于40歲的正常人會因年齡增長而導(dǎo)致腎單位的減少和GFR下降(每年約0.8～1.0 ml/min)[13]。本研究結(jié)果表明eGFR隨年齡的增大而逐漸減低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，提示在本組人群中，隨年齡增大，腎臟功能會逐漸減低，且腎功能在不同年齡段間存在明顯差異。

3.2ASL技術(shù)、多期增強(qiáng)技術(shù)與eGFR的相關(guān)性比較 ER作為半定量指標(biāo)，在臨床的應(yīng)用較為廣泛[14-15]，其與RBF無相關(guān)性?？紤]原因?yàn)槎嗥谠鰪?qiáng)技術(shù)采用的對比劑為細(xì)胞外對比劑，反映對比劑與組織細(xì)胞外間隙交換的情況，ASL技術(shù)采用動脈血內(nèi)氫質(zhì)子為內(nèi)源性對比劑，反映組織灌注的細(xì)節(jié)不同；另外，注射對比劑后可能一定程度上影響組織灌注，而使用內(nèi)源性對比劑的ASL技術(shù)可更真實(shí)地體現(xiàn)組織灌注情況。本研究表明，雖然RBF與ER均隨年齡增長而降低，但3個年齡組ER差異無統(tǒng)計學(xué)意義(F=3.157，P=0.05)，提示ASL可更敏感地反映年齡增大導(dǎo)致的腎血流量差異，而期相較少的多期增強(qiáng)技術(shù)敏感度較差。DCE-MRI在臨床已得到廣泛應(yīng)用，Wu等[16]對19名25～68歲志愿者的研究表明，ASL測得的皮質(zhì)區(qū)RBF值與采用DCE-MRI的Block循環(huán)去卷積算法獲得的RBF值有良好相關(guān)性，但與髓質(zhì)區(qū)RBF無相關(guān)性。也有學(xué)者[7]認(rèn)為，ASL技術(shù)采用的腎臟灌注模型忽視了毛細(xì)血管壁滲透性的影響和血液對遠(yuǎn)端組織灌注的影響，因而使ASL對腎血流情況的評估過于簡單化。Wu等[16]也發(fā)現(xiàn)DCE-MRI測得的RBF無論皮質(zhì)、髓質(zhì)均高于ASL測得的RBF；但也有研究[7,17]認(rèn)為DCE-MRI所測得的RBF較ASL低，其中Winter等[7]認(rèn)為ASL與DCE-MRI所得的RBF有良好的相關(guān)性，Zimmer等[17]卻認(rèn)為兩者間有明顯的差異。但由于各研究均無金標(biāo)準(zhǔn)對比，尚無法判定哪種方法的準(zhǔn)確性更高[5]。

董建等[18]發(fā)現(xiàn)，在GE 3.0T MR上采用SSFSE-FAIR序列所測得的腎皮質(zhì)RBF與Scr存在明顯相關(guān)性，但本研究結(jié)果顯示RBF與eGFR無明顯相關(guān)性 (r=0.208，P=0.111)。分析存在差異的原因：①雖然均采用Scr值進(jìn)行研究，本研究采用CKD-EPI公式估算eGER，充分考慮了人種、性別間的差異；②本研究采用的TI為1 200 ms，與董建等[18]采用的1 400 ms不同，可能導(dǎo)致灌注計算的差異；③董建等[18]研究樣本量較小，共18例，年齡32～66歲，與本研究的人口樣本存在差異。有研究[19]采用Siemens 3.0T MR和TRUE-FISP FAIR序列評估12名志愿者雙側(cè)腎臟的RBF，并與CKD-EPI公式估算的eGFR進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)RBF與eGFR間無明顯相關(guān)性。TRUE-FISP和SSFSE序列雖然采集方式不同，但均為T2權(quán)重的快速掃描技術(shù)，且由于其同樣采用CKD-EPI公式估算eGFR，因此本研究與之相同的結(jié)果。

腎小球?yàn)V過的決定因素主要有腎小球毛細(xì)血管靜水壓、腎小球毛細(xì)血管膠體滲透壓、腎小球囊內(nèi)靜水壓和超濾系數(shù)。腎血流量改變主要影響濾過分?jǐn)?shù)，但其他因素受血流量影響較小，因此當(dāng)腎血流量發(fā)生變化時，eGFR不一定會隨之改變，本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)腎臟皮質(zhì)早期的ER、RBF與eGFR并無明顯相關(guān)性。

本研究的不足：①為回顧性研究，各組內(nèi)年齡構(gòu)成存在一定偏倚；②由于臨床評估RBF的金標(biāo)準(zhǔn)——對氨馬尿酸鹽清除率和放射性同位示蹤技術(shù)的應(yīng)用并不廣泛，因此本研究缺乏與金標(biāo)準(zhǔn)對照；③樣本量較小，需擴(kuò)大樣本量進(jìn)行深入研究。

總之，正常腎功能人群隨年齡增長，腎功能、腎血流量均在正常范圍內(nèi)逐漸減低。ASL技術(shù)和多期增強(qiáng)技術(shù)均可觀察到隨年齡增長腎皮質(zhì)血流量的減低，但ASL技術(shù)較多期增強(qiáng)技術(shù)對年齡增長導(dǎo)致的腎皮質(zhì)血流的改變更敏感。

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Arterial spin labeling and multi-phase enhancement technique in evaluation of renal blood flow in different age healthy subjects

WANGYimin,LIUAilian*,LIUJinghong,SUNMeiyu,SONGQingwei,LIYe,CHENAnliang,TIANShifeng

(DepartmentofRadiology,theFirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116011,China)

Objective To assess the changes of renal cortical blood flow (RBF) in subjects with normal renal function of different age, and to analyze the relationship between renal perfusion and renal function changes by arterial spin labeling technique (ASL) and multi-phase enhanced MRI. Methods Totally 178 subjects who were confirmed without renal diseases and had normal renal function underwent MRI. The subjects were divided into 3 groups according to age (21—40 years old group, 41—60 years old group and 61—80 years old group), and 20 cases were randomly extracted from each group. RBF and enhancement ratio (ER) were acquired by ASL and multi-phase enhanced MR. Estimated glomerular filtration rate (eGFR) was calculated using the CKD-EPI formula. RBF, ER and eGFR values were compared among different groups, and their correlation with age were analyzed meanwhile. Results There were significant differences of RBF and eGFR among 3 groups (P<0.05). The difference of RBF between 21—40 years old and 61—80 years old group was significantly (P<0.05), but there were no significant differences in pairwise comparison between other groups. There were significant differences of eGFR among 3 groups and inter group comparison (allP<0.05). There was no significant difference of ER among 3 groups (P=0.05). The RBF, ER and eGFR showed negative correlations with age (r=-0.37, -0.38, -0.87, allP<0.01). There were no significant correlations between RBF, ER and eGFR (r=0.208, 0.223,P=0.111, 0.087). There was no correlation between RBF and ER (r=0.015,P=0.911). Conclusion With age increasing, renal function and perfusion decrease gradually in normal range. ASL is more sensitive than multi-phase enhancement technique for detecting the changes of renal cortical perfusion caused by aging.

Magnetic resonance imaging; Renal blood flow; Age; Glomerular filtration rate

王逸敏(1990—)，女，甘肅天水人，在讀碩士。研究方向：腹部影像診斷學(xué)。E-mail： 369141717@qq.com

劉愛連，大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院放射科，116011。E-mail： cjr.liuailian@vip.163.com

2016-06-28

2016-12-13

生殖泌尿影像學(xué)

10.13929/j.1003-3289.201606164

R322.61; R445.2

A

1003-3289(2017)02-0265-06