MR扩散峰度成像评价急性胰腺炎肾损伤

徐红霞，卓丽华，黄小华，李宏伟，付国旭

(1.绵阳市第三人民医院·四川省精神卫生中心放射科，四川 绵阳 621000；2.川北医学院附属医院放射科，四川 南充 637000)

急性胰腺炎(acute pancreatitis, AP)是较常见急腹症，病死率与其严重程度呈正相关。约20%～25%的AP患者发生急性肾损伤(acute kidney injury, AKI)，病死率约25%[1]。目前对于AP引发AKI的机制尚无定论，可能与AP腹腔炎性渗出、高氯血症等有关[2-3]。诊断AKI主要依靠临床表现、实验室检查，受多种因素影响，诊断及分期存在局限性。MR扩散峰度成像(diffusion kurtosis imaging, DKI)以水分子扩散呈非高斯分布为理论前提，从微观层面反映量化组织结构变化[4]，可检测早期肾脏细微结构及其功能变化[5-7]，已用于肾脏纤维化、肾脏肿瘤等研究[8-10]。本研究评估DKI技术定量分析AP肾损伤的价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2016年8月—2017年8月62例临床诊断AP患者(AP组)，男34例，女28例，年龄22～78岁，中位年龄56岁；其中31例既往有高血压病史，29例有糖尿病史；其中7例肾功能不全，47例肾功能检查未见明显异常，8例未接受肾功能检查，既往均无肾功能异常史。纳入标准：①符合AP诊断标准；②入院后3～48 h接受MR检查；③无MR检查禁忌证。排除标准：①临床症状较重，难以配合检查，或图像质量差无法测量、临床资料不全；②再发或慢性胰腺炎；③胰腺合并肿瘤性病变、胰腺发育畸形、胰腺手术史；④肾脏肿瘤、肾脏炎症等基础疾病；⑤合并失代偿期肝硬化或低白蛋白血症(白蛋白<30 g/L)；⑥腹腔、腹膜后间隙其他疾病。同期招募23名正常志愿者作为对照组(HC组)，男12名，女11名，年龄24～69岁，中位年龄52岁。受试者检查前均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 采用GE Discovery MR750 3.0T超导MR仪，32通道相控阵列线圈。检查前禁食禁水6 h。完成上腹部常规序列扫描后，采用梯度回波单次激发回波平面序列采集DKI，b值为0、1 000、2 000 s/mm2，30个扩散敏感梯度方向，FOV 30 cm×24 cm，层厚6.0 mm，层间距1.0 mm，频率编码方向R/L；TR 8 000 ms，TE最小值，矩阵128×128，激励次数2，带宽250 Hz/pixel。

1.3 图像分析 由1名具有5年腹部影像学诊断经验的医师采用GE Function Tool 2软件包中的DKI软件处理数据，以阈值法去除周围脂肪、骨、气体等组织，获得DKI峰度及扩散参数伪彩图。峰度参数包括平均峰度(mean kurtosis, MK)、轴向峰度(axial kurtosis, Ka)及径向峰度(radial kurtosis, Kr)，扩散参数包括各向异性分数(fractional anisotropy, FA)、平均扩散(mean diffusion, MD)、轴向扩散(axial diffusion, Da)及径向扩散(radial diffusion, Dr)。于各参数伪彩图上双肾上极、中份、下极显示最佳层面的皮质、髓质中放置ROI[(10±2) mm2]，皮质尽量远离肾脏边缘，髓质避开肾柱，测量各参数值，每个部位测量3次，取均值作为结果。对AP组行MR严重指数(MR severity index, MRSI)评分[11-12]，根据评分结果将分为轻度AP、中度AP及重度AP 3个亚组。

1.4 统计学分析 采用IBM SPSS Statistics 22.0统计分析软件。以单样本K-S检验行正态分布检验，对符合正态分布的计量资料以±s表示，否则以中位数(上下四分位数)表示。采用Kruskal-WallisH或Mann-WhitneyU检验比较组间DKI参数差异，两两比较采用Nemenyi法。分别绘制针对差异有统计学意义的参数诊断AP肾损伤的受试者工作特征(receiver operating characteristic, ROC)曲线，评价其诊断效能。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

AP组中，26例MRSI评分为0～3分(轻度AP)，29例4～6分(中度AP)，7例>6分(重度AP)。

2.1 组间DKI参数比较 2组双侧皮质及髓质各DKI参数在肾脏上极、中份与下极、左侧与右侧间差异均无统计学意义(P均<0.05)，故取其均值为肾脏皮质、髓质的结果进行分析。AP组皮、髓质MK、Ka、Kr值均高于HC组，FA、Da值低于HC组(P均<0.05)，其余DKI参数组间差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1、图1。

2.2 AP组内亚组间DKI参数比较 AP各亚组肾皮质DKI参数除FA外差异均有统计学意义(P均<0.05)；肾髓质MD、Da、Dr及Ka差异均有统计学意义(P均<0.05)，其余DKI参数差异均无统计学意义(P均>0.05)。亚组间两两比较，轻度AP与中度AP、轻度与重度AP间皮质DKI参数差异均有统计学意义(P均<0.05)，中度与重度AP间MK、Ka、MD、Da差异均有统计学意义(P均<0.05)；轻度与中度AP间髓质Ka、MD、Da差异均有统计学意义(P均<0.05)，轻度与重度AP间髓质DKI参数差异均有统计学意义(P均<0.05)，中度与重度AP间髓质Dr差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

2.3 诊断效能 肾脏DKI参数诊断AP肾损伤的AUC为0.59～0.64，其中髓质MK、Ka及Kr的AUC最高,均为0.64，其诊断敏感度分别为0.47、0.35、0.85，特异度分别为0.75、0.87、0.41，见图2及表3。

3 讨论

AP引起肾损伤的机制多且复杂[13-14]，主要包括：①激肽释放酶-激肽系统被激活；②肾素-血管紧张素系统被激活；③胰蛋白酶诱发高凝状态，破坏肾小球内微循环；④高脂血症状态下，肾小管及血管周围脂质沉积增多致血管阻力增加。有学者[15]认为AP早期释放的炎性介质引起腹腔脏器毛细血管收缩，肾脏血流量迅速下降，机体发生应激反应，使内脏血流再分布，而缺血再灌注可引起肾脏功能进一步受损。AP加重可引起腹腔间隔室综合征[13]，腹腔内压升高、肾灌注降低，进一步损伤肾脏功能。

表1 AP组与HC组间肾脏DKI参数比较[(中位数(上下四分位数)]

图1 患者男，50岁，轻度AP A.MR T2WI； B.DKI原始图像(b=0 s/mm2)； C～I.分别为MK(C)、Ka(D)、Kr(E)、FA(F)、MD(G)、Da(H)、Dr(I)伪彩图

表2 AP组内亚组间肾脏DKI参数比较[中位数(上下四分位数)]

图2 DKI参数诊断AP肾损伤的ROC曲线 A.FA及Da； B.MK及Ka

表3 肾脏DKI参数诊断AP肾损伤的ROC曲线结果

本研究AP组多数患者肾功能检查未见明显异常，而AP组与HC组间肾皮质及髓质MK、Ka、FA、Kr及Da差异均有统计学意义。FA主要反映水分子扩散的各向异性程度。肾脏是各向异性脏器，髓质内肾小管、集合管及直小血管等自肾盂至肾皮质方向呈放射状排列，结构较皮质复杂，不均质程度明显，各向异性程度较高，肾小球内水分子在皮质扩散受限程度较髓质明显，故正常肾髓质FA值较皮质高[16]。肾髓质FA值下降提示存在早期肾脏病变[17]。

Da反映垂直于肾小管方向水分子的扩散情况，可作为评估肾小管重吸收的指标[18]。本研究AP组Da降低。AP炎性介质累及肾脏时，肾脏灌注减低，肾皮质及髓质组织水肿、细胞外间隙缩小、炎性细胞浸润、纤维素渗出等改变导致水分子扩散受限因素增多，水分子扩散能力减弱，水分子扩散距离缩短，使扩散参数值降低。

MK是DKI最具代表性的参数之一，代表峰度值在所有扩散梯度方向上的平均值，主要反映组织结构的复杂性而不受组织结构空间方位的影响。本研究AP组MK值较HC组升高，与LIU等[19]的结果相符，可能由于炎症刺激及肾脏微循环改变而使肾脏缺血，肾小管上皮细胞表面微绒毛肿胀、结构紊乱，组织细胞发生改变[20]，导致肾组织微观结构复杂程度增加、异型性明显，MK值增加。肾髓质处于高代谢状态下低氧水平，且肾髓质血供仅占肾脏总血流量10%～15%[21]，对缺血、缺氧敏感，易出现损伤及功能代谢改变；炎性介质浸润时，髓质内小管上皮细胞损伤，物质转运功能异常，加重缺血、缺氧程度，形成恶性循环，这也是AP出现肾损伤时预后不良的原因。

Ka表示本征向量方向的峰度平均值，其值越大，该方向上组织结构越复杂。本研究AP组Ka值高于HC组，可能炎症状态下肾脏灌注降低，出现细胞水肿、甚至破坏，小管细胞在低灌注缺血状态下变形、分泌及重吸收功能异常，物质转运功能异常，小管内外渗透压失衡，导致组织内结构复杂程度增加，其峰度参数值升高。

本研究轻度与中度AP、轻度与重度AP间肾脏皮质DKI参数差异有统计学意义，而中度与重度AP间差异无统计学意义，可能由于轻-中度AP，机体出现炎症反应及免疫反应，较多炎性细胞及免疫因子浸润至肾脏，导致肾脏内细胞结构出现变化，复杂程度增高，结构较紊乱；中、重度AP时，炎性细胞被巨噬细胞吞噬，组织细胞溶解，组织液化坏死等使组织趋向各向同性，水分子扩散受限减弱，偏离高斯分布程度减小，导致MK、Ka减低及Da升高。

另外，本研究发现DKI参数鉴别AP肾损伤的效能偏低，可能由于不同程度AP引起的肾脏损伤程度不同，轻、中度AP影响相对较小，而本组轻、中度AP相对较多，对DKI参数的诊断效能产生一定影响。本研究未对比分析不同程度AP所致肾脏损伤，有待增加样本量进一步完善。

综上，DKI技术可早期发现并定量分析AP肾损伤。