正常成人肾脏磁共振扩散加权成像研究

秦卫和 QIN Weihe

付飞先 FU Feixian

陈艳姣 CHEN Yanjiao

黎 晶 LI Jing

杨咏梅 YANG Yongmei

陈学文 CHEN Xuewen

磁共振扩散加权成像（DWI）是唯一能反映活体组织内水分子扩散运动的成像技术，随着MRI软硬件的发展，DWI成像已经在腹部脏器方面得到应用。肾脏由于其特殊的解剖结构，为DWI成像在肾脏的应用提供了基础。本研究旨在通过分析20例正常成人肾脏在不同b值下的表观弥散系数（ADC）值，同时测量肝、脾、胰腺ADC值，为肾脏病变患者在DWI成像时提供正常对照值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 2010-05～2011-02在湖南省益阳市中心医院行磁共振DWI检查的20例健康志愿者，男12例，女8例；年龄20～52岁，平均（36.9±4.3）岁，志愿者均无肾脏疾病、高血压、糖尿病，肝肾及心脏功能正常。

1.2 仪器与方法 西门子Avantol 1.5T MRI扫描仪，8通道体部线圈。志愿者先行MRI常规检查，然后行DWI检查。DWI成像采用两次激发的回波平面成像（EPI）：TR/TE 850ms/74ms，层厚7mm，层距2mm，视野（FOV）380mm×380mm，矩阵128×128。平静呼吸，用呼吸门控软件控制呼吸。扩散敏感系数b值分别 为 0s/mm2、200s/mm2、500s/mm2、800s/mm2及1000s/mm2。

1.3 图像分析 由2名有10年以上腹部MRI诊断经验的医师在工作站上采用盲法独立观测肾脏大小﹑形态，取二者平均值为测量值。双侧肾脏皮、髓质ADC值在肾门水平面测量，测量时在皮、髓质区均采用3个测量点，测量兴趣区FOV为0.4cm2（图1、2）。测量肾脏平均ADC值时在肾门层面用手工描绘出肾脏皮、髓质范围，再测量肾实质平均ADC值（图3）。肝脏测量点为肝右叶后段区域，胰腺测量区域为胰腺体部，脾脏测量区域为脾后部。测量时避开肾盂、肾盏、大血管、化学位移伪影及呼吸伪影区域。

图1 肾脏皮质ADC值测量：在肾脏皮质区域取3个测量点，计算3点的平均ADC值。图2 肾脏髓质ADC值测量：在肾脏髓质区域取3个测量点，计算3点的平均ADC值。图3 肾脏平均ADC值测量：在肾门层面手工描绘出肾实质区域，计算该区域范围内的ADC值

1.4 统计学方法 应用SPSS 13.0软件，计量资料数据以表示，双侧肾脏皮、髓质ADC值及双侧肾实质平均ADC值比较行配对样本t检验，同侧肾皮质和髓质ADC值比较用两样本t检验，不同b值下腹部脏器ADC值比较用单因素方差分析，组间有差异时用Bonferroni法行组间多重比较，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 不同b值下肾脏及腹部其他脏器ADC值测量结果见表1。由表1可见，不同b值下肾脏皮、髓质ADC值及肾脏平均ADC值差异有统计学意义（P＝0.000）；组间多重比较显示，各组间差异均有统计学意义（右肾髓质ADC值在b＝800s/mm2组和1000s/mm2组比较P＝0.005，其余P均＝0.000）。肝、脾、胰腺ADC值在不同b值下的ADC值差异有统计学意义（P＝ 0.000）；组间多重比较显示，b＝800s/mm2和1000s/mm2组与b＝200s/mm2及500s/mm2组间差异有统计学意义（P＝0.000），b＝200s/mm2组与500s/mm2组亦差异有统计学意义（P＝0.000），但b＝800s/mm2的ADC值与1000s/mm2的ADC值间差异无统计学意义（P＝0.151、0.703、0.234)。双侧肾脏皮、髓质ADC值及平均ADC值均高于肝、脾、胰腺ADC值。胰腺ADC值高于肝、脾ADC值，脾脏ADC值最低。

2.2 肾脏皮、髓质ADC值及平均ADC值比较 双侧肾脏皮质在不同b值下的ADC值均高于髓质，两者之间差异有统计学意义（均P＝0.000）。左侧肾脏皮、髓质ADC值及平均ADC值在b＝500s/mm2、b＝800s/mm2及1000s/mm2时均高于右侧，差异有统计学意义（b＝800s/mm2时双侧肾脏皮质ADC值比较，P＝0.048，其余P均＝0.000）。b＝200s/mm2时双侧肾脏皮、髓质ADC值及平均ADC值差异无统计学意义（t＝1.739，P＝0.098；t＝0.704，P＝0.490；t＝－ 0.314，P ＝ 0.757）。

3 讨论

肾脏位于腹膜后，受呼吸影响较肝脏、胰腺小，获得的DWI图像相对较好。肾脏时刻在进行水的重吸收、浓缩及稀释,所以水的转运就成为肾脏的突出表现,同时肾脏血流灌注量也非常大。肾脏的许多病变会影响肾内水的运转和血流灌注。磁共振DWI成像对分子的弥散运动——布朗运动非常敏感，理论上可以借助测量ADC值来综合评价肾脏微血管的灌注及水分子弥散。因此，DWI成像有望对多种肾脏疾病的诊断和疗效判断提供帮助。

3.1 正常肾脏皮、髓质ADC值差异 对正常成人肾脏皮、髓质ADC值差异的报道有差异。Thoeny等[1]认为肾脏皮、髓质ADC值无显著差异。陈双庆等[2]报道肾脏髓质ADC值高于皮质（P＜0.05）。李晨霞等[3]报道正常成年人肾脏皮质ADC值大于髓质。Thoeny等[4]报 道，b＝ 500s/mm2、750s/mm2及 1000s/mm2时 肾皮质ADC值大于髓质（P＜0.001），而b＝0s/mm2、50s/mm2及100s/mm2时ADC值差异无统计学意义（P＞0.05）。本研究中，肾脏皮质在b＝200s/mm2、500s/mm2、800s/mm2及 1000s/mm2时 ADC 值均大于髓质，差异有统计学意义（P均＝0.000）。

表1 不同b值下肾脏及腹部其他脏器ADC值比较[ （95%可信区间）]

表1 不同b值下肾脏及腹部其他脏器ADC值比较[ （95%可信区间）]

3.2 双侧肾脏皮、髓质ADC值及平均ADC值比较徐学勤等[5]认为正常成人双肾ADC值差异无统计学意义（P＞0.05）。而本研究显示，左侧肾脏皮、髓质ADC值及平均ADC值在b＝500s/mm2、b＝800s/mm2及1000s/mm2时均高于右侧，差异有统计学意义（b＝800s/mm2时双侧肾脏皮质ADC值比较，P ＝0.048；其余P均＝0.000）。b＝200s/mm2时双侧肾脏皮、髓质A D C值及平均A D C值差异无统计学意义（P＝0.098、0.490、0.757）。本研究中左侧肾脏皮、髓质ADC值及平均ADC值在多数b值下大于右侧的原因，一方面可能与双侧肾脏的解剖差异有关，笔者对157例正常成人肾脏行MSCT扫描后行解剖测量，发现左侧肾脏长径、宽径及厚度均大于右侧，左侧肾动脉直径粗于右侧[6]，这可能导致双侧肾脏血流灌注有差异，EPI技术可以冻结宏观的生理运动，却不能控制组织内的血流左侧灌注对扩散的影响，双侧肾脏血流灌注差异会导致ADC值差异；另一方面可能与本组样本量有关，本组只有20例样本，样本量过少可能会导致统计学偏倚。因此，对于双侧肾脏皮、髓质ADC值及平均ADC值的差异判断还需要大宗样本来判断。

3.3 不同b值对腹部脏器ADC值的影响 ADC值受b值、扫描层厚及TR值等的影响，其中以b值变化影响最大[7]。随着b值升高，ADC值呈下降趋势，低b值时ADC值受肾脏的血流灌注与水分子弥散的双重影响，高b值时ADC值受肾脏的血流灌注影响小，主要反映水分子的弥散。本研究结果同样显示随着b值上升，肾脏及肝、脾、胰腺ADC值呈下降趋势。肾脏在b＝1000s/mm2的皮、髓质ADC值及平均ADC值均小于b＝200s/mm2、500s/mm2、800mm2时的ADC值，差异有统计学意义（右肾髓质ADC值在b＝800s/mm2组和1000s/mm2组比较，P＝0.005；其余P＝0.000），但与b＝800s/mm2的ADC值相差较小。对于肝、脾、胰腺而言，b＝1000s/mm2时的ADC值虽然稍低于b＝800s/mm2时，但两者差异无统计学意义（P＝0.151、0.703、0.234）。可见b值高到一定程度后，即ADC值主要反映水分子的弥散而受血流灌注影响小时，再加大b值并不会对ADC值产生明显影响，而b值上升却会导致DWI图像质量下降。因此在临床工作中，不宜过分追求高b值，而要根据不同的脏器采用合适的b值，既要能够减少血流灌注对ADC值的影响，又要保证一定的图像质量。本研究结果显示，DWI检查b值取800s/mm2比较合适。

3.4 DWI成像在肾脏检查中存在的问题和展望 DWI成像在肾脏的临床应用涉及肾脏良恶性肿瘤的鉴别、弥漫性肾病、肾移植术后、监控肿瘤治疗效果及胎儿肾脏的观测等多个方面，并且取得了较好的临床效果[8]。但目前仍然存在一些问题，一方面是EPI成像技术的不足，EPI成像时图像空间分辨力小，图像信噪比低，b值较小时降低了扩散的权重，增加了血流灌注的影响；b值较高时虽然可以减少血流灌注的影响，但会降低图像的信噪比[9]。另一方面是没有正常成人肾脏ADC值的正常值标准，目前对正常成人肾脏ADC值测量，国内外虽然有一些报道，但由于扫描设备不同、扫描参数选择不同及b值选择不统一，所测得的ADC值不同，难以明确肾脏ADC值的正常值范围。

尽管目前DWI成像还有一些问题，但随着MRI软硬件的发展，DWI图像质量将会得到提高，扫描技术和参数选择的规范化将会使得各家报道的ADC值有可比性。DWI将在肾脏疾病诊断中有更广阔的空间。

[1]Thoeny HC, Binser T, Roth B, et al.Noninvasive assessment of acute ureteral obstruction with diffusionweighted MR imaging: a prospective study.Radiology,2009, 252(3): 721-728.

[2]陈双庆, 郭亮, 陈剑华, 等.正常成人肾脏水分子扩散加权成像的研究.实用放射学杂志, 2006, 22(6): 721-724.

[3]李晨霞, 孙兴旺, 强永乾, 等.正常肾脏的磁共振扩散加权成像研究.实用放射学杂志, 2008, 24(7): 970-972.

[4]Thoeny HC, De Keyzer F, Oyen RH, et al.Diffusionweighted MR imaging of kidneys in healthy volunteers and patients with parenchymal diseases: initial experience.Radiology, 2005, 235(3): 911-917.

[5]徐学勤,陈克敏,方文强,等.MR扩散加权成像在慢性肾病诊断中的价值分析.临床放射学杂志, 2008, 27(10):1343-1345.

[6]秦卫和,陈燕萍,龙宇晖,等.多层螺旋CT在正常成人活体肾的影像解剖研究.实用医学影像杂志, 2011,12(2): 107-110.

[7]袁友红, 肖恩华,贺忠,等.肝脏磁共振扩散成像技术实验研究.临床放射学杂志, 2005, 24(5): 441-444.

[8]秦卫和,陈燕萍.磁共振扩散加权成像在肾脏的应用进展.中华临床医师杂志(电子版), 2011, 5(5): 114-116.

[9]Koh DM, Collins DJ.Diffusion-weighted MRI in the body:applications and challenges in oncology.Am J Roentgenol,2007, 188(6): 1622-1635.