劉 波，梁明龍，張久權(quán)，謝 兵，潘 航，左盼莉，王 健*

(1.第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院放射科，2.內(nèi)分泌科，重慶 400038；3.西門子醫(yī)療東北亞MR科研合作部，北京 100102)

動(dòng)脈自旋標(biāo)記MRI評(píng)估2型糖尿病患者腎皮質(zhì)灌注水平

劉 波1，梁明龍1，張久權(quán)1，謝 兵1，潘 航2，左盼莉3，王 健1*

(1.第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院放射科，2.內(nèi)分泌科，重慶 400038；3.西門子醫(yī)療東北亞MR科研合作部，北京 100102)

目的 探討應(yīng)用動(dòng)脈自旋標(biāo)記(ASL)MRI評(píng)價(jià)2型糖尿病患者腎皮質(zhì)灌注水平的價(jià)值。方法 前瞻性收集50例2型糖尿病患者，根據(jù)是否患糖尿病腎病(DKD)分為單純糖尿病(SD)組(25例)和DKD組(25例)。依據(jù)估算腎小球?yàn)V過率(eGFR)將DKD組分為輕度DKD亞組[eGFR≥60 ml/(min·1.73m2)，11例]和中重度DKD亞組[eGFR<60 ml/(min·1.73m2)，14例]。同期選取25名年齡和性別相匹配的健康志愿者作為正常對(duì)照組。對(duì)所有受試者均行ASL MR掃描。由2名醫(yī)師測(cè)量雙腎皮質(zhì)血流量(RBF)，分析2名醫(yī)師測(cè)量結(jié)果的一致性，比較各組間腎皮質(zhì)RBF值的差異，并評(píng)價(jià)糖尿病患者腎皮質(zhì)RBF與eGFR的相關(guān)性。結(jié)果 2名醫(yī)師對(duì)腎皮質(zhì)RBF值測(cè)量結(jié)果的一致性較高(ICC均>0.90)。SD組[(258.52±42.30)ml/(100 g·min)]、輕度DKD亞組[(242.86±56.86)ml/(100 g·min)]、中重度DKD亞組[(173.39±27.16)ml/(100 g·min)]及正常對(duì)照組[(269.71±33.28)ml/(100 g·min)]間腎皮質(zhì)RBF值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=20.66，P<0.01)；兩兩比較顯示，中重度DKD亞組腎皮質(zhì)RBF值明顯低于其他3組(P均<0.01)，輕度DKD亞組、SD組與正常對(duì)照組腎皮質(zhì)RBF值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.064、0.320)。2型糖尿病患者腎皮質(zhì)RBF值與eGFR值呈正相關(guān)(r=0.646，P<0.001)。結(jié)論 ASL MRI可用于定量評(píng)估糖尿病患者的腎皮質(zhì)灌注水平，RBF值可作為判斷2型糖尿病患者腎功能的影像學(xué)指標(biāo)。

糖尿病，2型；糖尿病并發(fā)癥；磁共振成像；動(dòng)脈自旋標(biāo)記

糖尿病腎病(diabetic kidneydisease, DKD)為糖尿病引起的慢性腎病，常伴有腎實(shí)質(zhì)灌注減低、缺氧，最終表現(xiàn)為間質(zhì)纖維化，是引起終末期腎病(end-stage renal disease, ESRD)的首要原因[1]。臨床評(píng)價(jià)腎臟皮質(zhì)灌注水平的常用方法主要是超聲微泡造影、增強(qiáng)CT及腎圖。動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling, ASL)MRI技術(shù)通過血液中水分子進(jìn)行成像，具有無創(chuàng)、無輻射等優(yōu)點(diǎn)，為評(píng)價(jià)腎功能提供了新方法。本研究應(yīng)用ASL MRI技術(shù)評(píng)估腎皮質(zhì)血流量(renal blood flow, RBF)情況，從而探討血流灌注參數(shù)評(píng)估糖尿病腎臟濾過功能的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年10月—2016年11月我院門診和住院收治的糖尿病患者50例，其中男28例，女22例，年齡45～75歲，平均(59.1±9.8)歲。25例為單純糖尿病(simple diabetes, SD)患者(SD組)，不伴DKD，男14例，女11例；另25例為DKD患者(DKD組)，包括輕度DKD患者11例(輕度DKD亞組；男6例，女5例)、中重度DKD患者14例(中重度DKD亞組；男8例，女6例)。納入標(biāo)準(zhǔn)[2]：①2型糖尿?。虎诖罅康鞍啄騕尿白蛋白肌酐比值(urinary albumin creatinine ratio, UACR)≥300 mg/g]；③DKD患者均為糖尿病視網(wǎng)膜病變伴任何一期慢性腎臟?。虎茌p度DKD亞組估算腎小球?yàn)V過率(estimated glomerular filtration rate, eGFR)≥60 ml/(min·1.73m2)；⑤中重度DKD亞組eGFR<60 ml/(min·1.73m2)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并DKD外的其他急性或慢性腎??；②腎動(dòng)脈狹窄或1個(gè)月內(nèi)服用腎毒性藥物；③MR檢查禁忌證。同期招募25名性別和年齡相匹配的健康志愿者作為正常對(duì)照組，男12例，女13例。排除標(biāo)準(zhǔn)：①患有泌尿系統(tǒng)疾病、高血壓、內(nèi)分泌或代謝性疾病；②近1個(gè)月內(nèi)服用影響血管活性或具有腎毒性的藥物；③MR檢查禁忌證。本研究經(jīng)我院醫(yī)學(xué)倫理審查委員會(huì)批準(zhǔn)。MR檢查前所有受試者均簽署知情同意書。

1.2臨床資料采集 MR檢查前記錄患者年齡、性別、身高、體質(zhì)等基本資料，計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)(body mass index， BMI)。于MR檢查當(dāng)日留取受試者晨尿、靜脈血液標(biāo)本，測(cè)量尿微量白蛋白(microalbuminuria, MAU)、UACR、血肌酐(serum creatinine， SCr)、血尿素(blood urea nitrogen, Bun)、血紅蛋白(hemoglobin， Hgb)等血生化指標(biāo)。依據(jù)中國(guó)人簡(jiǎn)化腎臟病膳食改善公式(modification of diet in renal disease, MDRD)[3]計(jì)算eGFR： eGFR[ml/(min·1.73 m2)]=175×血清肌酐(SCr)-1.234×年齡-0.179(女性×0.79)。

1.3 MR檢查 采用Siemens Magnetom Trio 3.0T超導(dǎo)MR掃描儀，8通道體部相控陣線圈。MR檢查前10 h禁食水，檢查時(shí)受試者取仰臥位，行雙腎常規(guī)MR及呼吸門控觸發(fā)的ASL MR掃描。常規(guī)掃描序列包括：軸位T1WI、T2WI和冠狀位脂肪抑制T2WI，以評(píng)估腎臟的解剖形態(tài)結(jié)構(gòu)，排除器質(zhì)性病變。沿腎臟長(zhǎng)軸斜矢狀位對(duì)雙側(cè)腎臟進(jìn)行ASL MR掃描，采集未反轉(zhuǎn)的M0圖像后，在屏氣狀態(tài)下采用相同分辨率修飾的look-1ocker反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列(modified look-locker inversion recovery, MOLLI)采集同層面的T1圖像；最后采用血流敏感交替反轉(zhuǎn)恢復(fù)-真實(shí)快速成像穩(wěn)態(tài)自由進(jìn)動(dòng)(flow sensitive alternating inversion recovery-true fast imaging in steady precession， FAIR-TrueFISP)序列[4]進(jìn)行ASL掃描，掃描參數(shù)：TR 4.48 ms，TE 2.24 ms，TI 1 200 ms，翻轉(zhuǎn)角 70°，體素大小2.3 mm× 2.3 mm×5.0 mm，F(xiàn)OV 300 mm×300 mm，層厚5.0 mm，無間距，重復(fù)次數(shù)12次。

表1 各組受試者臨床資料比較

圖1 各組ASL MR圖像 A.正常對(duì)照組受試者，RBF值為292.71 ml/(100 g·min)； B.SD組患者，RBF值為244.93 ml/(100 g·min)； C.輕度DKD亞組患者，RBF值為190.88 ml/(100 g·min)； D.中重度DKD亞組患者，RBF值為137.94 ml/(100 g·min)

采用ImageJ軟件(National Institutes of Health, USA)處理RBF圖像，在每個(gè)腎臟上極、中部、下極腎皮質(zhì)分別放置3個(gè)圓形ROI，共9個(gè)ROI，根據(jù)皮質(zhì)厚度的差異，ROI的面積為4～15 mm2，獲得RBF值。由2名高年資影像醫(yī)師獨(dú)立對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，取平均值作為最終測(cè)量值。

2 結(jié)果

各組受試者年齡、性別差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.23、0.93)，各組間BMI、MAU、UACR、SCr、Bun、Hgb、eGFR差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均<0.05)，見表1。

2.1一致性分析 2名醫(yī)師對(duì)SD組、DKD組及正常對(duì)照組腎皮質(zhì)RBF值測(cè)量一致性均較高(ICC均>0.90)，見表2。

2.2腎皮質(zhì)RBF值比較 SD組、輕度DKD亞組、中重度DKD亞組及正常對(duì)照組中，左側(cè)與右側(cè)腎臟間RBF值差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)。各組腎皮質(zhì)RBF值分別為：SD組(258.52±42.30)ml/(100 g·min)、輕度DKD亞組(242.86±56.86)ml/(100 g·min)、中重度DKD亞組(173.39±27.16)ml/(100 g·min)、正常對(duì)照組(269.71±33.28)ml/(100 g·min)。SD組、輕度DKD亞組、中重度DKD亞組及正常對(duì)照組間腎皮質(zhì)RBF值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=20.66,P<0.01)；中重度DKD亞組腎皮質(zhì)RBF值較其他3組均明顯減低(P均<0.01，圖1)，DKD輕度組、SD組與正常對(duì)照組間腎皮質(zhì)RBF值差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.064、0.320)。

2.3相關(guān)性分析 糖尿病患者腎皮質(zhì)RBF值與eGFR呈正相關(guān)(r=0.646，P<0.001)，見圖2。

表2 各組腎皮質(zhì)RBF值測(cè)量結(jié)果的一致性

圖2 糖尿病患者RBF值與eGFR值的相關(guān)性分析 eGFR與RBF呈正相關(guān) (▲：SD組；：輕度DKD亞組；：中重度DKD亞組)

3 討論

早期糖尿病持續(xù)性高血糖導(dǎo)致腎小球?yàn)V過率(glomerular filtration rate, GFR)升高，高濾過、高灌注狀態(tài)使大血管內(nèi)皮受損[5]，進(jìn)展至晚期可出現(xiàn)腎小球硬化、間質(zhì)纖維化，RBF、GFR降低。腎臟灌注與腎功能聯(lián)系緊密，可通過腎臟灌注的變化來評(píng)估腎臟濾過功能的改變。多數(shù)腎單位分布于皮質(zhì)，因此本研究選擇腎皮質(zhì)區(qū)域研究灌注與濾過的關(guān)系。

本研究對(duì)比糖尿病患者與正常人群腎皮質(zhì)血流情況，發(fā)現(xiàn)中重度DKD亞組腎皮質(zhì)RBF值低于正常對(duì)照組、SD組及輕度DKD亞組，且RBF值與eGFR值呈正相關(guān)，提示腎皮質(zhì)RBF值可在一定程度上反映腎濾過功能的變化。分析原因可能為長(zhǎng)期高血糖和糖基化終末產(chǎn)物生成激活白細(xì)胞介素1(interleukin-1， IL-1)、腫瘤生長(zhǎng)因子β(tumor growth factor-β，TGF-β)等細(xì)胞因子和炎癥介子，最終腎小球細(xì)胞外基質(zhì)、纖維連接蛋白增生，造成腎小球硬化[6]、腎微小動(dòng)脈透明樣變及粥樣硬化，從而激活腎素血管緊張素系統(tǒng)，組織缺氧激活缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor, HIF)進(jìn)一步促進(jìn)纖維化[7]。上述代謝異常、血流動(dòng)力學(xué)改變和內(nèi)分泌變化相互作用、相互影響，形成惡性循環(huán)致皮質(zhì)灌注進(jìn)行性降低。

本研究中，輕度DKD亞組、SD組與正常對(duì)照組間腎皮質(zhì)RBF值比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P均>0.05)，但DKD輕度組RBF值較正常對(duì)照組已呈現(xiàn)出減低趨勢(shì)(P=0.064)。主要原因與腎臟具有強(qiáng)大的功能儲(chǔ)備有關(guān)，疾病早期腎臟啟動(dòng)自身調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)機(jī)制，包括腎素-血管緊張素系統(tǒng)、血管肌源性調(diào)節(jié)以維持腎臟灌注[8]。本研究SD組灌注代償性增高，表現(xiàn)為eGFR值增高而皮質(zhì)RBF值卻無明顯變化，這種不同步的改變是由于高灌注狀態(tài)下皮質(zhì)增生，導(dǎo)致單位體積內(nèi)皮質(zhì)RBF值并不會(huì)出現(xiàn)明顯變化，而本研究中RBF值反映的正是ROI內(nèi)平均血流量。長(zhǎng)期高灌注、高GFR狀態(tài)可導(dǎo)致腎功能受損[9]，隨糖尿病病情的加重逐漸進(jìn)展至DKD早期，代償機(jī)制受損及血管阻力進(jìn)一步增高[10]，表現(xiàn)為eGFR值下降的同時(shí)RBF值降低，但健存腎單位仍可部分代償，使輕度DKD患者灌注維持在較低水平。

既往腎灌注研究多采用多層螺旋CT增強(qiáng)掃描、MRI動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)，在檢查時(shí)需注射對(duì)比劑，存在過敏及對(duì)比劑腎病(contrast induced nephropathy, CIN)風(fēng)險(xiǎn)，糖尿病患者總體CIN患病率約5.7%～29.4%[11]，且糖尿病患者伴發(fā)腎功能不全風(fēng)險(xiǎn)高于糖尿病腎功能正常者。ASL是一種以水分子作為內(nèi)源性對(duì)比劑的檢查方法，有利于消除CIN發(fā)生的可能性，為評(píng)估糖尿病患者及腎功能不全患者腎血流情況提供了新的方法。通過ASL MRI血流敏感交替反轉(zhuǎn)恢復(fù)(flow-sensitive alternating inversion recovery, FAIR)序列，反轉(zhuǎn)標(biāo)記層面內(nèi)的血液中的水分子，經(jīng)過合理的反轉(zhuǎn)恢復(fù)時(shí)間，同層面標(biāo)記與未標(biāo)記血液的信號(hào)強(qiáng)度差值即為組織的血流灌注值[12]。

本研究的不足：①缺乏金標(biāo)準(zhǔn)與RBF值的比較，僅間接反映腎臟的灌注狀態(tài)，但既往研究[13-14]顯示采用ASL MRI所得RBF值與常用方法所得的灌注值具有較好的相關(guān)性；②ASL序列僅能掃描單層圖像，不能獲取整個(gè)腎臟皮質(zhì)灌注信息；③樣本量有限，未按照DKD臨床分期將分組進(jìn)一步細(xì)化。有待今后擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步深入的研究。

綜上所述，ASL MRI是一種無創(chuàng)、安全、可用于定量評(píng)估糖尿病腎臟灌注水平的功能影像學(xué)檢查手段，RBF值可作為臨床判斷2型糖尿病患者腎臟功能的一個(gè)影像學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

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Assessment of renal cortex blood flow with arterial spin labeling MRI in patients with type 2 diabetes

LIUBo1,LIANGMinglong1,ZHANGJiuquan1,XIEBing1,PANHang2,ZUOPanli3,WANGJian1*

(1.DepartmentofRadiology, 2.DepartmentofEndocrine,SouthwestHospital,ThirdMilitaryMedicalUniversity,Chongqing400038,China; 3.MagneticResonanceCollaboration,SiemensHealthcareNortheastAsia,Beijing100102,China)

Objective To investigate the value of arterial spin labeling (ASL) MRI in evaluation of renal cortex perfusion in patients with type 2 diabetes. Methods Fifty patients with type 2 diabetes were enrolled and divided into simple diabetes (SD) group (n=25) and diabetes kidney disease (DKD) group (n=25) according to suffering from DKD or not. Based on estimated glomerular filtration rate (eGFR), DKD group were further divided into mild disease subgroup (n=11, eGFR≥60 ml/[min·1.73m2]) and moderate-severe disease subgroup (n=14, eGFR<60 ml/[min·1.73m2]). Twenty-five healthy volunteers were recruited as control group at the same time. ASL MRI were performed on all participants. The cortical renal blood flow (RBF) of bilateral kidneys were measured by 2 radiologists. The consistency between 2 radiologists was analyzed. Statistical analysis were conducted to analysis the differences in cortical RBF among different groups. Correlation analysis were performed to evaluate the relationship between RBF and eGFR in type 2 diabetes patients. Results Cortical RBF values measured by two radiologists showed high consistency (all ICC>0.90). There was significant difference in cortical RBF among control group ([269.71±33.28]ml/[100 g·min]), SD group ([258.52±42.30]ml/[100 g·min]), mild disease group ([242.86±56.86]ml/[100 g·min]) and moderate-severe disease group ([173.39±27.16]ml/[100 g·min]；F=20.66,P<0.01). Moreover, the RBF in moderate-severe disease group was significantly lower than those in other groups (allP<0.01). And no significant differences of RBF was found among the remainder groups (P=0.064, 0.320). RBF in type 2 diabetes patients was positively correlated to eGFR (r=0.646,P<0.001). Conclusion ASL MRI is a valuable tool to quantitatively assess the renal perfusion in patients with type 2 diabetes mellitus, which can provide potential imaging indicator as RBF for the functional evaluation of kidney.

Diabetes mellitus, type 2； Diabetes complications； Magnetic resonance imaging; Arterial spin labeling

國(guó)家自然科學(xué)基金(81471647)。

劉波(1987—)，男，重慶人，在讀碩士，醫(yī)師。研究方向：功能磁共振成像。E-mail: liu906@foxmail.com

王健，第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院放射科，400038。E-mail: wangjian_811@yahoo.com

2016-08-24

2017-03-09

10.13929/j.1003-3289.201608105

R692.6; R445.2

A

1003-3289(2017)05-0747-05