传统方法及MRI功能成像评价肾功能研究进展

王娟综述，杨朝武审校

（1.宝山区杨行镇社区卫生服务中心，上海201901；2.上海市第一人民医院宝山分院放射科200940）

传统方法及MRI功能成像评价肾功能研究进展

王娟1综述，杨朝武2审校

（1.宝山区杨行镇社区卫生服务中心，上海201901；2.上海市第一人民医院宝山分院放射科200940）

磁共振成像；肾/代谢；肾疾病/病理生理学；综述

肾脏的主要功能是排泄体内代谢废物，维持机体钠、钾、钙等电解质稳定及酸碱平衡。肾功能评价对临床诊断及治疗意义重大，传统方法包括实验室检测、放射性核素肾显像、B超、X射线检查等。现将肾功能评价方法研究进展综述如下。

1 传统方法评价肾功能

1.1 实验室检查评价肾功能常用血液检测指标包括尿素、肌酐（Cr）、β2微球蛋白（β2-MG）、视黄醇结合蛋白（RBP）和胱抑素C（Cys-C）5项。尿素水平易受饮食、肝功能等影响；Cr其血液浓度与肌肉量有关，还受年龄和性别的影响，高年龄者Cr水平通常高于低年龄者，男性Cr水平通常高于女性，Cr的检测方法受葡萄糖、尿酸、酮体、血浆蛋白等假肌酐物质和先锋霉素的干扰，由于影响因素较多，二者的敏感性和特异性不理想[1]。Cys-C是胱氨酸蛋白酶的一种分泌性抑制剂，由机体有核细胞产生，肾脏是其唯一的滤过和代谢器官，当肾小球出现轻微损伤时，血中Cys-C就可升高，是目前反映肾小球滤过率（GFR）的敏感指标[2-3]。RBP是人体在肝脏合成的参与维生素A储存、代谢以及转运的重要载体蛋白，血清中RBP水平稳定，肾小管损伤、肾小球滤过能力降低会导致血液中RBP的蓄积。健康人体内β2-MG含量较为恒定，在通过肾脏循环时，经肾小球滤过并由肾小管吸收和降解。当肾小管功能异常时，其在血清或尿液中的浓度升高，能反映早期肾功能变化，但易受病理状态影响[4]。上述5项指标只能评价总肾功能，不能评价分肾功能。

1.2 放射性核素肾显像评价肾功能利用核素99mTc-DTPA作为示踪剂，对肾脏血流灌注、摄取及排泄情况对肾功能做出判断，是GFR测定的常规方法，在获得总肾GFR值的同时，还可获得分肾GFR值。C1/2称为半排时间，指从肾图放射性最高峰值下降到峰值一半的时间，其反映了肾排泄显像剂的速度，是评价尿路梗阻的重要指标。程兵等[5]对433例肾移植手术健康供肾者的99mTc-DTPA肾图C1/2进行了统计分析，认为左肾正常参考值P95为18.61 min，右肾正常参考值P95为18.82 min，远长于131I-邻碘马尿酸钠的C1/2正常参考值8 min[6]。柴雪红等[7]研究认为，设定肾皮质感兴趣区（ROI）与设定全肾ROI在计算GFR时存在差异，由肾皮质ROI计算GFR可更灵敏、更准确地发现尿路梗阻肾功能改变。陈泽荣等[8]利用核素肾动态显像评价上尿路梗阻患者解除尿路梗阻后GFR变化，对比手术前后肾图表现，在了解肾功能、预测病情发展方面均有应用价值。刁伟霖等[9]研究认为，99mTc-DMSA核素肾静态显像结合99mTc-DTPA肾动态显像是评价肾功能的理想方法，它可以获得直观的肾脏摄取-排泄曲线和GFR，从而能够定量评价分肾功能，为术式的选择和术后观察疗效提供重要依据。核素肾显像检查方法较为复杂，而且放射性损害不容忽视，患者依从性较差。

1.3 B超检查评价肾功能B超是肾脏检查常用手段，其在肾功能评价方面具有一定价值。孙风雪等[10]应用彩色多普勒超声观测肾囊肿患者输尿管排尿情况，发现囊肿侧与正常侧尿流速度的差值与囊肿体积呈正相关，肾囊肿可引起患侧肾脏的泌尿功能发生改变，为判定手术指征提供参考标准。董怡等[11]应用实时谐波超声造影定量分析技术评价慢性肾功能不全患者肾皮质血流灌注曲线及定量灌注参数，并与彩色多普勒血流成像技术比较，认为前者在评估慢性肾功能不全及肾功能损害方面优于彩色多普勒技术。B超目前仅对某些特殊病变肾功能评价有一些价值，应用范围较窄。

1.4 X射线检查评价肾功能包括静脉肾盂造影（IVP）及CT检查，IVP发现肾脏不显影或延迟显影提示肾功能受损，但不能定量分析及分级，相关文献报道不多。李庆丰等[12]对IVP检查后患者进行CT扫描发现，CT分辨率明显高于IVP，对于可疑病变区进行靶区重建扫描，立体效果较好，可作为IVP的补充检查手段。刘全启等[13]利用螺旋CT平扫测量肾实质厚度并比较肾实质厚度与梗阻侧GFR之间的关系，发现梗阻侧肾实质厚度与梗阻侧GFR有明显相关性。蒋黛蒂等[14]选取慢性单侧上尿路梗阻积水病例，同时行CT尿路造影（CTU）检查及99mTc-DTPA肾动态显像检查，将获得的CT评价肾功能各项参数分别与核素肾动态显像所得GFR值作相关性分析，发现二者有相关性，可作为评价肾功能的方法。但CT射线量较大，特别是CTU检查，碘过敏患者不能检查，且其能提供的定量参数有限，临床应用受到限制。

鉴于上述传统方法存在各种各样的不足，人们一直在寻找更好的方法来评价肾功能，特别是近年来利用MRI功能成像（fMRI）评价肾功能已成为研究热点，fMRI可多参数成像、定量分析，对人体无放射性损害，且部分检查方法不用造影剂，可防止造影剂二次损伤肾功能，患者依从性更好，其在肾功能评价方面的潜在价值巨大，现将其研究进展综述如下。

2 fMRI评价肾功能

2.1 肾脏血氧水平依赖（BOLD）MRI成像是评价肾内氧生物利用度的无创性方法，近年来动物实验报道较多，临床研究报道较少。杨学东等[15]以Wistar大鼠为实验对象，在其生长周期的第1、5、10、30、50天行BOLD成像，测量表观自旋-自旋弛豫率（R2*），发现大鼠肾脏皮、髓质基础R2*值在50 d内稳定，不受体质量影响。在进一步研究中，杨学东等[16]用健康雄性Wistar大鼠分别行肾脏磁共振T2加权像（T2WI）及BOLD成像，以2名医生分别对T2WI及BOLD图像进行评价并分别测量数据，其中1名医生2周后再次测量，然后对测量及评价结果进行统计学处理，认为3.0T MR行大鼠肾脏BOLD成像所测数据在不同观察者间和同一观察者的可重复性较好，能够用来进行肾功能成像的实验研究。刘玉品等[17]以SD大鼠为研究对象，行3.0T MR常规及BOLD成像，分别测量大鼠左、右肾皮质，外髓，内髓的T2*值，从而计算R2*值（R2*＝1/T2*值），发现BOLD成像技术可监测肾脏皮髓质氧代谢变化情况，从而评估肾疾病对肾功能的损害程度。刘静红等[18]选取无肾脏疾病史的健康志愿者分别行3.0T MRI及1.5T MRI BOLD扫描，扫描参数及条件相同，将2次所测双侧肾皮质和髓质的R2*平均值进行对比，结果所测得的R2*值差异有统计学意义（P＜0.05），认为3.0T MRI对肾髓质内氧含量变化更加敏感。Zhang等[19]利用动脉自旋标记（ASL）及BOLD成像对家兔碘造影剂肾病进行研究，发现肾脏呈低灌注，外髓质内带血氧水平减低。Henrik等[20]对400例患者行BOLD成像，并与患者GFR、年龄、性别行相关性研究，未发现显著差异，认为BOLD不能区分慢性肾脏疾病不同阶段。Simon-Zoula等[21]对健康志愿者肾脏行BOLD成像，发现R2*值在同一志愿者多次测量中稳定，髓质R2*高于皮质，左肾平均R2*值略高于右肾，皮髓质R2*值随年龄增长而增大，髓质在老年人比年轻人更易缺氧，认为肾脏BOLD成像具有高度可重复性，R2*值可以评价肾脏皮髓质氧合情况。总之，BOLD是一个评价肾脏功能的非常有用的工具。

2.2 磁共振扩散加权成像（DWI）DWI是对水分子扩散运动敏感的成像方式，随着回波平面成像（EPI）的出现，已在腹部脏器的扩散成像得以应用，是目前唯一的一种无创伤测定活体组织水分子扩散过程的检查技术。表观扩散系数（ADC）反映水分子的位移情况，是一个量化指标，可以在微观水平反映宏观组织的结构特点。武志峰等[22]将健康志愿者作为对照组，慢性肾病（CKD）患者（分肌酐正常组及肌酐升高组）作为研究组，发现在b值取50、100、400 s/mm2时，ADC值均低于对照组，肌酐升高组病例的ADC值与血清肌酐水平呈负相关，但差异无统计学意义（P＞0.05）；肌酐升高组患者的ADC值与肌酐清除率呈弱正相关，对肾脏进行DWI及ADC值测量是一种有一定潜力且无创的肾功能评价手段。肾间质纤维化是所有慢性肾脏疾病进展到终末期肾衰的共同通道，间质纤维化的发生必然引起肾脏水转运功能（包括重吸收、浓缩及稀释等）的改变，DWI通过测定ADC值，显示水分子在组织内和组织间随机运动的动态分布状况，可无刨而可靠的反映活体组织内和组织间水交换的功能状态，进而反映间质纤维化的程度。朱捷等[23]利用3.0T磁共振机，对健康志愿者和慢性肾病组行DWI扫描，测量皮质及髓质ADC值，根据病理结果将肾小管间质损害程度分为Ⅰ～Ⅲ级，发现慢性肾病组Ⅰ级和Ⅱ级间质纤维化肾脏皮质ADC值与对照组比较，差异有统计学意义（P＜0.05），Ⅲ级间质纤维化肾脏髓质ADC值与对照组比较，差异有统计学意义（P＜0.05），随着间质纤维化等级增高，肾脏皮质和髓质ADC值有减小的趋势，差异也有统计学意义（P＜0.05），认为皮质ADC值在一定程度上能反映肾脏间质纤维化程度。王帅文等[24]以健康志愿者及经Hass系统评级分为Ⅰ～Ⅴ级的经肾脏穿刺活检确诊为IgA肾病的患者为研究对象，均行MR DWI检查，并测量ADC值，当b值为600、900 s/mm2时，对照组及Ⅰ级病例组分别与Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级比较，差异均有统计学意义（P＜0.05），Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级各组间比较，差异也有统计学意义（P＜0.05），而且病理分级与所测ADC值呈显著负相关，并发现病例组Ⅳ级和Ⅴ级患者肌酐清除率低于正常值并与其余各组间差异有统计学意义，认为肾脏的ADC值在一定程度上较肌酐清除率更能反映出免疫球蛋白A（IgA）肾病的病变程度。张岚等[25]利用DWI及ADC值测量并结合动态增强MRI其在小儿肾积水肾功能评价中的应用价值，发现积水肾脏的ADC值均显著低于对照组（P＜0.01），肾脏通过时间（RTT）与ADC值呈负相关，髓质信号峰值与ADC值呈正相关，DWI和动态增强MRI可初步评估小儿肾积水肾功能改变。马翠萍等[26]对梗阻性肾病患者进行肾脏DWI和99mTc-DTPA肾动态显像检查，分为四组：正常组、肾积水肾功能正常组（GFR＞25 mL/min）、肾积水肾功能中度受损组（10 mL/min≤GFR≤25 mL/min）、肾功能重度受损组（GFR＜10 mL/min），测量ADC值、GFR，比较各组间ADC值的差异并分析肾脏ADC值与GFR的相关性，结果肾积水肾脏的ADC值明显低于正常组，肾积水各组间肾脏的ADC值两两比较，差异均有统计学意义（P＞0.05）；肾功能下降者的肾脏ADC值与GFR之间存在较好的正相关。吴姝焜等[27]对健康人及慢性肾病患者（CKD）行DWI扫描并测量其肾脏ADC值，发现CKD组较正常组ADC值均降低，CKD组ADC值与肌酐清除率呈正相关，与血清肌酐水平呈轻度负相关，但差异无统计学意义，表明ADC值可能作为一项新的测量指标评价肾功能，且对于早期肾脏疾病的诊断有较好的敏感性。Ohta等[28]对运动性急性肾功能衰竭（ALPE）患者行DWI，发现呈明确楔形高信号，与CT增强扫描有很好的相关性，表明DWI检测是诊断ALPE的较好方法，能提供特有的无创检测。Palmucci等[29]将肾移植患者以肌酐清除率小于30、30～＜60、＞60mL/min分组，测量不同b值下的ADC值，认为DWI是一种有前途的非侵入性评估肾功能的方法，ADC值大于2.08×10-3mm2/s可能作为正常阈值。

2.3 MR弥散张量成像（DTI）DTI是在DWI的基础上发展起来的一项技术，与DWI相比，DTI除能观察水分子弥散在幅度上的受限程度外，还可以显示水分子弥散运动方向性的差异，更全面、准确地评估组织内水分子的弥散运动，提供有关组织超微结构变化的信息，并有助于推测组织结构的细微变化。除ADC值以外，DTI常用的评价参数是异性分数（FA）值，取值范围为0～1，0代表最大各向同性弥散，1代表最大各向异性弥散。DTI已广泛应用于检查神经系统疾病，肾脏DTI检查尚处于探索阶段，国内外报道均较少。王文娟等[30]对健康志愿者行肾脏DTI检查，测量肾皮质及髓质的ADC值及FA值。分析同一测量者在不同时间的测量结果、不同测量者的测量结果及同组受检者不同时间检查结果的一致性，结果显示，正常肾皮质的ADC值高于髓质，两侧肾脏差异不显著。正常肾脏髓质的FA值高于皮质，两侧肾脏差异不显著，比较同一测量者在不同时间的测量结果、不同测量者的测量结果及同组受检者不同时间的检查结果，其组内相关系数均大于0.75，α系数均大于0.8，检查结果有很高的稳定性和可重复性。冯强等[31]对60例健康志愿者行DTI研究，比较不同性别、年龄段及肾脏部位对ADC值及FA值的影响，发现肾实质与肾皮质、髓质的ADC值存在相关性（r=0.91、0.92，P＜0.01）；肾实质与肾皮质、髓质的FA值存在相关性（r=0.90、0.88，P＜0.01）；不同性别、年龄段间肾实质ADC、FA值比较差异均无统计学意义（P＞0.05），但肾实质ADC值随年龄增大逐渐减小，FA值随年龄增大而逐渐增大；肾脏皮、髓质的上、中、下极ADC值和FA值比较差异均无统计学意义（P＞0.05），左右侧比较，差异不明显，可为今后肾脏疾病的诊断和鉴别诊断提供科学、可靠的依据。石会兰等[32]对80例志愿者行肾脏DTI检查，采用磁共振自旋回波-回波平面成像（SE-EPI）以及阵列空间敏感度编码技术（ASSET）测量双侧肾脏皮髓质平均弥散率（MD），轴向弥散率（AD），辐射弥散率（RD），第1、2、3特征向量值（λ1、λ2、λ3）和各向FA。采集人体测量指标包括年龄、性别、身高、体质量、体质量指数（BMI）、体表面积（BSA）和估算的eGFR，分析DTI参数与人体测量指标的相关性，发现皮质区MD、λ2、λ3、RD值高于髓质区，皮质区FA值低于髓质区，左侧肾脏皮质区FA、λ1值和髓质区FA值高于右侧肾脏，左侧肾脏髓质λ3和RD值低于右侧肾脏；女性髓质区λ2、λ3和RD值高于男性，而髓质FA值低于男性。髓质FA值和λ1值与GFR呈正相关，而髓质FA值与年龄呈负相关。结论是肾脏水分子弥散特性在两侧肾脏和不同性别之间存在差异，髓质肾小管结构的规则性和小管内液弥散和灌注水平随年龄增加而改变。Hueper等[33]通过对鼠糖尿病肾病模型的研究认为，磁共振DTI通过分析FA值可以判断糖尿病肾病肾小球硬化、间质纤维化与肾小管损伤，以及糖尿病肾病进展阶段，MR DTI可能成为一种有价值的非侵入性检测和监测患者糖尿病肾脏病理学改变的手段。Lu等[34]利用MR DTI研究健康志愿者与糖尿病肾病患者的差异，将糖尿病肾病患者以GFR≥60 mm/min/1.73 m2及GFR＜60 mm/min/1.73 m2分为两组，测量ADC值与FA值并进行分析，结果显示，与对照组比较，GFR＜60组髓质FA、ADC和皮质ADC值显著降低；GFR≥60组平均髓质FA和ADC值明显低于对照组。髓质FA值与GFR显著相关；其他ADC值没有表现出明显的相关性。提示髓质DTI参数变化可作为早期糖尿病肾病的评价指标。

2.4 MR灌注加权成像（PWI）MRPWI是fMRI的重要组成部分。史浩等[35]对健康人及肾脏疾病患者肾脏分别行PWI检查，比较正常肾脏及病变部位的时间-信号强度曲线、血容量（RBV）、血流量（RBF）、平均通过时间（MTT）、达峰值时间（TTP）及相应灌注功能图像，发现正常肾脏皮质的相对RBV和RBF均明显大于髓质相对RBV及相对RBF；肾脏皮质相对MTT和相对TTP与髓质相对MTT和相对TTP无显著差异，肾癌相对RBF明显高于正常肾脏组织，提示PWI可以测量正常肾组织与病理情况的血流动力学变化，在肾功能状态变化和疾病的鉴别诊断方面具有较高的应用价值。

3 展望

fMRI作为评价肾功能传统方法的重要补充，目前已有一些动物实验及初步临床研究报道，但其研究方法多样，尚未形成一致意见。随着新的检查技术的不断开发，fMRI在肾功能评价方面的作用将更加重要。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.02.022

A

1009-5519（2015）02-0220-04

2014-11-23）

王娟（1986-），女，云南楚雄人，主治医师，主要从事内科临床工作；E-mail：haodiheiyun@126.com。

杨朝武（E-mail：ycwwzj@163.com）。