磁共振弥散加权成像ADC值在慢性肾脏疾病中的应用

金艳霞 王 健 于咏梅

大连市友谊医院影像科，辽宁大连 116001

随着磁共振成像技术的不断进步和发展，磁共振弥散加权成像（diffusion-weighted imaging，DWI）在临床影像诊断中越来越广泛地应用于全身各个组织器官，DWI是在分子水平上反映组织器官水分子布朗运动的磁共振功能成像技术之一[1]。DWI是能通过测量表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值对组织功能进行定量分析的一种影像学方法[2-3]。本研究旨在分析慢性肾脏疾病患者的血清尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）指标与肾脏磁共振检查DWI 序列中的ADC值之间的关系，以及慢性肾脏疾病组肾脏ADC值与正常组肾脏ADC值两者之间的关系，探讨ADC值在评价肾功能不全患者中的应用价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2016年1月～2018年12月在大连市友谊医院肾内科住院的20例慢性肾脏疾病患者作为病例组，其中男12例，女8例；平均年龄（43.3±18.2）岁。同期选取32名健康志愿者作为对照组，其中男16名，女16名；平均年龄（41.5±13.1）岁。两组的一般资料比较，差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。本检查通过医院医学伦理委员会审查同意，检查前受检者均签署知情同意书。

对照组纳入标准：无肾病病史；无可能影响肾功能的疾病（如心脏、肝脏功能异常或恶性肿瘤病史等）病史；近1年血清肌酐水平及尿常规检查正常；近期没有服用明确影响肾脏功能的药物；没有高蛋白饮食习惯。

病例组纳入标准：①尿常规出现尿潜血持续时间≥3个月；②患者尿常规检查出现尿蛋白时间≥3个月；③肾小球滤过率下降，滤过率<60 mL/min 且≥3个月。上述3个条件满足其一且既往无肾脏疾病病史可纳入病例组。对照组及病例组所有检查者于检查前1 d 晚饭后禁食、水（前1 d 晚餐以清淡易消化食物为主），同时停止服用药物。所有检查者均无磁共振检查的禁忌。

1.2 方法

1.2.1 磁共振扫描方法 使用GE 公司的1.5T 磁共振扫描仪，体部线圈，对所有检查者进行常规磁共振平扫及DWI 扫描。DWI 检查采用单次激发平面回波序列（SE-EPI）。肾脏常规扫描包括横断位T1WI（脂肪抑制序列）：TR 190.0 ms，TE 1.5 ms，层厚6 mm；T2WI：TR 3000 ms，TE 85 ms，层厚6 mm。采集次数（NEX）=2，FOV为32 cm×32 cm，矩阵512×512；肾脏横断位DWI：TR 1000 ms，TE 48 ms，b值为500 s/mm2，扫描时间为18 s，采集次数（NEX）=5，层厚、FOV 及矩阵同常规平扫。扫描范围自双肾上极水平至双侧髂前上棘连线水平。

1.2.2 磁共振DWI 图像分析 由副高级职称的影像学医师在磁共振影像系统工作站上进行图像分析及测量ADC 图或ADC 伪彩图中肾实质的ADC值。对照组选取扫描图像测量ADC值，选取区域为肾中部区域的2～3个横截面，避开肾柱及肾血管，直径为10～15 mm，求得平均值作为肾脏实质的ADC值。病例组在选取扫描图像测量ADC值时，要选取两侧肾脏中血流信号减少的肾脏（即DWI 信号增高的肾脏）进行分析，选取区域及直径与对照组方法相同，并计算出肾脏ADC值。

1.3 观察指标

记录慢性肾脏疾病患者的BUN值，在实验室检查出现肾功能持续3个月以上异常后进行磁共振平扫及DWI 扫描，获得可供诊断的ADC值，分析ADC值与BUN 之间是否存在一定统计学关系。在实验室检查后1 周内，患者未进行临床药物干预治疗前行磁共振检查。

1.4 统计学方法

采用SPSS 20.0 统计学软件进行数据分析，计量资料用均数±标准差（±s）表示，两组间比较采用t 检验；计数资料采用率表示，组间比较采用χ2检验；相关性分析采用Pearson 检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组肾实质ADC值的比较

肾脏磁共振扫描中，在b值=500 s/mm2时进行DWI扫描（图1～2），对照组的肾实质ADC值为（2.80±0.12）×10-3mm2/s（图3，封三），病例组的肾实质ADC值为（2.15±0.22）×10-3mm2/s（图4，封三）。病例组的肾实质ADC值低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。

图1 对照组的肾脏DWI 图像

图2 病例组肾脏DWI 序列图像

图3 与图1 同一层面的对照组肾脏ADC 伪彩图

图4 与图2 同一层面病例组肾脏ADC 伪彩图

2.2 慢性肾脏疾病患者肾脏ADC值与BUN 的相关性分析

慢性肾脏疾病患者肾脏ADC值与BUN 水平成负相关（r=-0.53，P=0.001）（图5）。

3 讨论

图5 慢性肾脏疾病患者肾脏ADC值与BUN 关系的散点图

DWI是目前唯一能够检测活体组织分子微观弥散运动的影像学方法，是一种具有潜力的、无创的肾功能评价方法。随着快速扫描序列，特别是平面回波序列的应用，消除了呼吸、血管波动、胃肠蠕动等生理运动伪影，使DWI 在腹部的应用越来越广泛[1]。目前临床上多应用内源性指标，以血清肌酐及BUN 水平或肌酐清除率来评价肾功能的改变。当慢性肾脏功能不全时，肾脏的ADC值改变，也可作为评价肾功能的指标之一[4]。

本研究中，对照组肾脏ADC 图双侧肾脏大小、形态正常，ADC值均匀一致，未见局灶异常信号，伪彩图上可见双侧肾脏为均匀一致的红色，双侧肾脏未见其他颜色灌注异常信号区域。慢性肾脏疾病的患者ADC 图显示受损肾脏DWI 信号增高，ADC值减低，伪彩图表现为红黄相间的弥散受限的趋于冷色调颜色，通过统计学分析，病例组的肾脏ADC值低于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）；慢性肾脏疾病患者肾脏ADC值与BUN 水平成负相关（r=-0.53，P=0.001），即随着BUN 水平的升高，肾脏ADC值呈减低趋势，与以往研究所得结果[5-6]近似。慢性肾脏疾病发生的病理基础之一是肾小球血流动力学改变，肾脏微血管的病变导致肾实质缺氧程度增高，继而出现肾脏的间质纤维化改变，另一方面肾小管上皮细胞的脱落引起肾小管堵塞，造成肾小球滤过功能减低，尿素氮为体内蛋白质代谢的终末产物，潴留在肾小球血液内而导致浓度升高。慢性肾脏疾病患者可由于各种病理原因出现肾单位的破坏和减少，肾小球体积缩小、功能受损，瘢痕形成，肾小管坏死，肾间质纤维化[7]，从而导致血管外及细胞间隙自由水分子运动的空间变小，水分子布朗运动受限，随着病程的延长，上述病理变化进一步恶化，导致肾小球及肾小管的持续受损，水分子布朗运动持续受限，以致患者肾脏的ADC值明显低于正常者[8]。因此ADC值有助于检测包括肾小管萎缩和肾间质纤维化在内的肾间质损伤，帮助影像科医师评估慢性肾脏疾病患者的肾脏功能，可以作为评价肾功能损害的辅助诊断指标[4，9]。Yoshikawa 等[10-11]的研究显示，肾脏功能还受年龄因素的影响，随着年龄增长，肾小球体积逐渐变小、硬化，肾血流灌注不足及肾小球滤过率下降，以致肾脏的ADC值受其影响出现变化。本组资料患者年龄无明显统计学差异，在研究中尽量避免年龄因素对肾脏弥散功能及ADC值的影响。

本研究中病例组的患者都是临床上出现实验室BUN 指标异常的患者，由于肾脏已经出现功能受损，往往实验室检查中的血肌酐及BUN 会出现异常改变。而实验室检查为阴性的早期肾病患者本研究未涉及，由于肾脏具有强大的代偿功能，很多患者都是在出现临床症状后才进行实验室检查，此时病情可能已经发展至中、晚期[12]；此外磁共振DWI 序列的组织对比欠佳[13]，不能准确区分肾脏皮髓质，本研究是通过对同一层面的T2WI 序列层面进行对比加以区分，但由于患者每次屏气的幅度和深度有所不同，层面可能会有所差异，会影响部分感兴趣区的选择，为避免呼吸运动影响DWI层面的选择，在每例患者检查前均进行呼吸屏气训练，以确保呼吸深度和幅度的尽量一致。DWI 序列中b值为扩散敏感系数，用来描述DWI序列中水分子扩散的程度，大b值所测得的ADC值受血流影响小，能较好反映组织内水分子的弥散运动，但随着b值增大，信噪比下降，磁敏感伪影增加，本研究所选用b值为500 s/mm2，与Goyal 等[14-15]的选择一致，即能较好反映组织水分子的弥散，保持较稳定的信噪比，相对磁敏感伪影也较少，所以作为首选b值纳入本研究中。由于磁共振机器的生产商不同，磁共振设备的场强不同，各项研究所采用的b值亦不同，因此所计算出的ADC值也有所差异[16]，但本研究所应用的是同一台磁共振机器在相对固定的扫描条件下计算ADC值。

磁共振DWI 序列作为一种无创的、无辐射的检查方法越来越多地应用于临床研究，ADC值能较准确地反映肾脏的功能情况，有助于发现持续的肾脏功能受损，并可对肾脏功能进行评价，有效地预防终末期肾衰竭，将更有助于慢性肾脏疾病的诊断。在今后的工作中，将进一步增加样本量，提高DWI 检查技术的针对性及可重复性，为临床治疗提供更有效的影像学诊断支持。