磁共振动脉自旋回波序列在糖尿病肾病中的诊断价值初探

章娜　彭茜　黄晓佳　牛翔科　严宗逊

【摘要】 目的：探索磁共振动脉自旋回波序列运用于糖尿病肾病不同分期中评价肾脏血流动力学受损的价值。方法：2016年12月-2017年10月，前瞻性纳入臨床确诊的65名糖尿病肾病患者作为试验组，门诊纳入30名健康体检者作为对照组。根据肾小球滤过率将65名患者分为组1[n=32，eGFR>60 ml/（min·1.73 m2）]、组2[n=18，60 ml/（min·1.73 m2）≥eGFR>30 ml/（min·1.73 m2）]、组3[n=15，eGFR≤30 ml/（min·1.73 m2）]。所有患者均接受3.0T 磁共振扫描，采用12通道相控阵线圈。结果：两位观察者测量肾脏血流量一致性高（ICC=0.87）。随着糖尿病肾病患者肾脏功能的降低，肾脏皮质肾血流量出现明显降低（F=23.66，P<0.05）。组1肾脏皮质血流量与对照组比较差异无统计学意义（P>0.05），组2、组3与对照组比较差异均有统计学意义（P<0.05）。糖尿病肾病肾脏皮质血流量与肾小球滤过率呈正相关关系（r=0.67，P<0.05）。ROC曲线分析，RBF阈值为178.34 ml/（min·100 g）时，区别糖尿病肾病正常肾脏功能（组1）与肾脏功能受损组（组2、组3）的敏感性、特异性分别为76%、82%。结论：磁共振动脉自旋回波序列可早期探测糖尿病肾病患者肾脏功能的损害，可作为无创评价糖尿病肾病的有效手段。

【关键词】 糖尿病肾病； 动脉自旋回波； 磁共振成像； 肾血流量

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2018.12.002 文献标识码 A 文章编号 1674-6805（2018）12-0004-04

A Initial Study of Diagnostic Value of Arterial Spin Labeling MRI in Diabetic Nephropathy/ZHANG Na，PENG Xi，HUANG Xiaojia，et al.//Chinese and Foreign Medical Research，2018，16（12）：4-7

【Abstract】 Objective：To explore whether arterial spin labeling（ASL） MRI could detect renal hemodynamic impairment in diabetes mellitus（DM） along different stages of chronic kidney disease.Method：From December 2016 to October 2017，we prospectively analyzed the data of 65 patients with clinically confirmed diabetic nephropathy（study group） and 30 out-patient volunteers without diabetes mellitus or any renal disease（control group）.Patients were classified according to their estimated glomerular filtration rate（eGFR） as group Ⅰ[n=32，eGFR>60 ml/（min·1.73 m2）]，group Ⅱ[n=18，60 ml/（min·1.73 m2）≥eGFR>

30 ml/（min·1.73 m2）]，and group Ⅲ[n=15，eGFR≤30 ml/（min·1.73 m2）]，to determine differences depending on renal function.Studies were performed at 3T using a 12-channel body array coil as receiver.Result：The measurement of renal blood flow between the two observers was good（ICC=0.87）.A marked decrease in RBF was noted a long with progression of diabetic nephropathy（DN，F=23.66，P<0.05）.There was no difference between group 1 and control group.However，differences were seen between group 2，group 3 and control group.Strong correlation（r=0.67，P<0.05） was obtained between RBF and GFR.Using 178.34 ml/（min·100 g） as the cut-off value，the ADC index obtained a sensitivity of 76% and a specificity of 82% for predicting normal renal function of diabetic nephropathy（group 1） from renal function damage group（group 2 and group 3）.Conclusion：ASL-MRI is able to quantify early renal perfusion impairment in DM，and it can be used as an effective method for noninvasive evaluation of diabetic nephropathy.

【Key words】 Diabetic nephropathy； Arterial spin labeling； Magnetic resonance imaging； Renal blood flow

First-authors address：Affiliated Hospital of North Sichuan Medical College，Nanchong 637000，China

糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病微血管病变的并发症之一，并且是终末期肾脏疾病的主要导致原因[1]。目前，随着我国人均生活水平的提高，糖尿病、高血压成为了常见病和多发病，其对患者本身和社会来说，均造成沉重的负担。糖尿病可造成全身多部位的微血管病变，例如，眼底微血管硬化等，但其由于血糖水平控制不佳导致的肾脏微血管病变，最终会进展为终末期肾病[2]。糖尿病肾病在出现微量蛋白尿之前，主要表现为肾脏皮质的血流灌注水平变化[3]。血清肌酐值，估计肾小球滤过率（eGFR）是临床用于诊断DN的指标，但其敏感性均不甚理想。肾脏血流灌注水平是评价肾脏功能损伤的主要指标，但如何有效评价仍是目前研究的热点[4]。多普勒超声可探测肾脏动脉的狭窄和肾静脉血栓形成，并可通过阻力指数间接评估肾血流量，但其仍不能直接评价肾脏的血流灌注水平[5]。肾脏功能磁共振成像-动脉自旋回波（arterial spin labeling，ASL）是一种无创性评价肾脏血流量的磁共振序列，且不需要注入外源性造影剂[6]。运用不同的数学模型，理论上ASL可定量每100 g肾脏组织每分钟通过的血流量。目前已有其运用于急性肾脏损伤、移植肾血流量评估及慢性肾脏病中的研究报道[7]。如前所述，糖尿病患者有极高的风险发生DN，但临床相关指标滞后于肾脏功能受损的程度。因此，本研究探索磁共振动脉自旋回波序列运用于糖尿病肾病不同分期中评价肾脏血流动力学受损的价值，并初步研究其是否能早期诊断DN，拟为临床诊断及治疗DN提供客观指标。

1 资料与方法

1.1 一般资料

该研究为前瞻性研究，且得到医院伦理委员会批准，所有患者均签署知情同意书。连续性收集笔者所在医院内分泌科2016年12月-2017年10月收治的65名糖尿病肾病患者作为试验组。纳入标准：（1）满足糖尿病诊断标准；（2）无肾脏恶性肿瘤；（3）年龄18～75岁；（4）心功能I级；（5）无或仅有轻度高血压。门诊纳入30名健康体检者作为对照组。糖尿病肾病依据美国糖尿病协会（2000年）的诊断标准：即微量白蛋白尿≥30 mg/24 h。肾小球滤过率估计值（eGFR）以简化的MDRD方程计算[8]。将糖尿病肾病分为3组：组1[n=32，eGFR>60 ml/（min·1.73 m2）]、组2[n=18，60 ml/（min·1.73 m2）≥eGFR>30 ml/（min·1.73 m2）]、组3[n=15，eGFR≤30 ml/（min·1.73 m2）]。

1.2 检查方法

采用GE Healthcare 3.0 T磁共振扫描仪，使用12通道腹部相控阵线圈。解剖像采用横断面二维T2WI平衡稳态自由进动序列，扫描参数为：TR 54 ms，TE 1.7 ms，层厚 5.0 mm，层数40，视野（FOV） 36 cm×36 cm，翻转角53°。T1WI快速三维容积式插入法扫描（3D-VIBE），扫描参数为：TR 3.90 ms，TE 1.4 ms，层厚 5.0 mm，层数40，视野（FOV） 36 cm×36 cm，翻转角13°。灌注成像采用动脉自旋回波序列联合假连续性标记单次激发平衡稳态自由进动。横断位标记：垂直于主动脉并位于肾脏上方约10 cm位置。标记序列参数为：标记时间52 s，标记延迟52 s，采用斜冠状位扫描。预饱和脉冲在每一个回波时间的开始阶段施加，扫描参数为：TR 3600 ms，TE 2 ms，层厚 5.0 mm，视野（FOV） 36 cm×36 cm，翻转角55°。共获得25个配对的ASL图像。

1.3 图像处理

图像传入GE后处理工作站，由两位均具有3年以上泌尿系统诊断经验医师在ASL后处理图像上于肾脏皮质手动勾画感兴趣区，分别在两侧肾脏的上、中、下極放置一个ROI，测得的肾脏血流量（RBF）取其平均值。两位医师均不知该研究目的。

1.4 统计学处理

统计分析采用SPSS 16.0进行处理。计量资料符合正态分布以（x±s）表示，采用t检验，不符合正态分布采用四方位间距表示，组内相关系数检验（ICC）分析两位观察者测量肾脏RBF的一致性。试验组组内比较采用单因素方差分析，试验组各组与对照组比较采用独立样本t检验。肾脏皮质RBF与肾小球滤过率关系采用Spearman相关性分析。以eGFR作为金标准，ROC曲线分析RBF在区别糖尿病肾病正常肾脏功能（组1）与肾脏功能受损组（组2、组3）中的价值，采用约登指数（约登指数=灵敏度+特异度-1）最大点对应的临界值，即RBF阈值。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者一般资料比较

试验组（糖尿病肾病组）共65例，平均年龄（54.9±7.2）岁，其中男35例（54%）；对照组共30例，平均年龄（51.6±9.9）岁，其中男17例（57%）。试验组与对照组在年龄及性别比率构成方面差异均无统计学意义（P=0.076、0.453）。试验组平均GFR为（180.79±51.64）ml/（min·1.73 m2），对照组平均GFR为（253.81±39.91）ml/（min·1.73 m2）。

2.2 各组RBF比较

试验组与对照组共95例，两位观察者测得肾脏皮质血流量一致性为0.87。组1平均RBF为（201±12.4）ml/（min·100 g），组2平均RBF为（188±16.3）ml/（min·100 g），组3平均RBE为（146±10.4）ml/（min·100 g），各试验组随着GFR降低，RBF呈明显下降趋势（F=23.66，P=0.013）。组1与对照组比较RBF差异无统计学意义（t=2.35，P=0.761），组2、组3与对照组比较差异均有统计学意义（t=8.34，P=0.012；t=14.35，P=0.007），见表1。

2.3 ROC曲线分析

Spearman相关性分析表明，糖尿病肾病肾脏皮质血流量与肾小球滤过率呈正相关关系（r=0.67，P<0.05）（图1）。以eGFR作为金标准，ROC曲线分析显示，当RBF阈值为178.34 ml/（min·100 g）

时，区别糖尿病肾病正常肾脏功能（组1）与肾脏功能受损组

3 讨论

糖尿病肾病是指与糖代谢异常有关的糖尿病性肾小球硬化症，是糖尿病最常见的慢性微血管损伤之一，同时也是终末期肾脏疾病的主要致病原因之一，随着中国人均生活水平的提高，糖尿病成为了常见病、多发病，因此糖尿病肾病已然成为危害人民生活健康的主要原因，同时，由于其病程长等特点，也造成了极大的医疗负担[9]。有研究证实，糖尿病患者若在DN早期（微量蛋白尿期）及时诊断并取得有效治疗，可逆转肾脏损害，而一旦出现持续性蛋白尿则病情常很难被逆转，最终多发展为终末期肾衰竭（尿毒症期）[10]。因此，DN的早期诊断和治疗对改善患者生存质量和减轻医疗负担有重要意义。目前，临床上主要采用肾小球滤过率评价肾脏功能，但其运用于早期诊断糖尿病肾病不甚敏感，且其无法客观反映肾脏皮质血流量的变化。传统的核医学检查由于需要注入核素进行扫描，且成像时间久，仍无法满足临床医生的要求[11]。ASL技术自1992年实现，早前由于扫描需覆盖全部肾脏，所需采集时间长，不仅增加了患者的检查时间，同时也产生了严重的运动伪影。为了缩短扫描时间，只能降低分辨率和减少层数[12]。现在，随着3T高场MRI序列的开发，有效克服了上述问题。目前ASL已开发出较多序列，例如连续法和脉冲法，两者为传统ASL成像序列，但其扫描时间均较长，且测量值不甚稳定，因此，近年来出现了假连续脉冲法，其扫描时间短，且受场强磁化率影响小[13]。因此该序列得到了较为广泛的运用，本研究即采用该序列进行肾脏皮质血流量的测定。

本研究采用影像无创性的方法评价糖尿病患者早期肾脏血流动力学异常，且两名观察者测得的RBF一致性好，提示该方法稳定性佳，不因测量者的不同出现较大变化，影像检查临床运用的重要前提条件之一为测量数据的稳定性，因此采用ASL序列测量肾脏皮质RBF可进行进一步推广运用。本研究结果还提示可用ASL定量测定DN患者肾脏微血管病变。随着肾脏功能的减低，肾脏血流量出现明显减低，并且ASL测得的RBF与肾小球滤过率呈正相关关系，提示可运用ASL客观反映DN患者肾脏功能的损害。试验组2为肾脏功能轻度受损组，组2与对照组比较，肾脏RBF出现降低，且差异有统计学意义，提示ASL可早期探测DN患者肾脏功能损伤。DN患者出现蛋白尿之前，首先出现肾脏血流动力学的受损，采用ASL评估肾脏皮质血流动力学是一种较新的、有广阔运用前景的方法，以后亦可用于评估各种药物治疗DN后其肾脏功能的改变[14]。本研究以eGFR作为金标准，ROC曲线分析显示，当RBF阈值为178.34 ml/（min·100 g）時，区别糖尿病肾病正常肾脏功能（组1）与肾脏功能受损组（组2、组3）的曲线下面积为0.81，敏感性、特异性分别为76%、82%，该结果同样提示，动脉自旋回波序列测得的肾皮质血流量可作为早期筛选糖尿病肾病患者肾脏功能受损的指标。

DN患者肾脏功能出现损伤，即需要避免使用造影剂来评估肾脏功能，例如CT灌注成像、MR灌注成像等，这两种临床常用的影像功能评价手段，均需要注入外源性对比剂，CT灌注成像辐射剂量大，且需要注入含碘对比剂，虽然目前等渗性非离子型对比剂得到广泛运用，但其仍然不能减低急性肾脏功能受损的比率，患者本身患有糖尿病、肾脏功能不全等，那么这样可能会增加出现对比剂肾病的几率[15]。MR灌注成像，虽然没有辐射，但其造影剂在肾脏功能不全患者中引起的肾性系统性纤维化目前受到了广泛关注。因而无须造影剂的成像序列就引起了研究者的兴趣。无须造影剂的成像序列不仅避免了造影剂对肾脏功能的损害，还可以反复使用，这对药物治疗后评价DN患者肾脏功能情况就显得十分重要了[16]。目前，主流的无需造影剂测量各器官生理变化或肿瘤微环境状态的序列为DWI，其ADC值主要反映了高斯情况下组织内水分子的自由扩散情况[17]。?akmak等[18]采用DWI-ADC评估DN患者肾脏功能的变化，其结果为肾脏皮质ADC值可反映DN患者肾脏功能的变化（r=0.642，P<0.001），但其未评价不同研究者测量ADC值是否一致，且其研究得出ADC值在肾小球滤过率轻度受损组与正常对照组差异无统计学意义，该结果提示，ADC值虽然可客观反映DN患者肾脏功能的变化但不能早期区别DN患者轻度肾脏功能受损。也有较为先进的磁共振序列运用于评价肾脏功能的研究，目前较多局限于血氧水平依赖磁共振成像。它主要是间接测量组织内的血氧水平[19]。但Inoue等[20]研究结果显示，肾小球滤过率与血氧水平依赖磁共振成像测量值之间无相关性，并且也不能用于早期鉴别DN患者的肾脏功能受损，因此，其在DN患者中的运用有待进一步研究证实。

本研究也存在不足之处。第一，本研究只测量了肾脏皮质的RBF，主要原因为ASL序列对于血流量较少的肾脏髓质变化不敏感，且测量肾脏皮质RBF时均采用冠状位，有研究证实如测量RBF均采用冠状位，可能会低估肾脏RBF。第二，未对比研究其他的无须对比剂序列在DN患者中的运用，例如体素内不相干运动扩散加权成像，其采用双指数模型，可测量部分单纯DWI成像无法观察的组织微循环变化[21]。第三，虽然该研究为前瞻性研究，但研究样本量较少，有待将来采用多中心、大样本研究证实该研究结果的可靠性。综上所述，磁共振动脉自旋回波序列可早期探测糖尿病肾病患者肾脏功能的损害，并与不同肾脏功能损害程度相关，可作为将来无创评价糖尿病肾病患者肾脏功能受损的有效手段。

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（收稿日期：2018-02-30）