周永進(jìn)，葉信健，龔恩惠，黃小燕，崔詩浛，宋佳雯，劉錕，嚴(yán)志漢

（1.溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院育英兒童醫(yī)院 放射科，浙江 溫州 325027；2.麗水市人民醫(yī)院 呼吸科，浙江 麗水 323000）

糖尿?。╠iabetes mellitus，DM）導(dǎo)致的腎臟病變已成為引起臨床終末期腎衰的首要病因，而在DM早期腎小球高濾過狀態(tài)是漸進(jìn)性發(fā)展為DM腎病的重要危險因素[1]。通常認(rèn)為腎臟的高濾過狀態(tài)出現(xiàn)在1型或2型DM發(fā)生的前幾年[2]，腎臟高濾過狀態(tài)主要表現(xiàn)為腎小球濾過率（glomerular filtration rate，GFR）較正常人明顯升高。隨著高濾過狀態(tài)的持續(xù)，腎臟血流動力學(xué)狀態(tài)異常，腎功能進(jìn)展性惡化，進(jìn)而發(fā)展為糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN），繼而導(dǎo)致終末期腎衰。目前臨床評價腎功能的最常用方法是測量血清肌酐（serumcreatinine，Scr）和GFR，但該指標(biāo)不能反映單一腎功能，且敏感性及特異性較低。因而尋找更準(zhǔn)確、全面的評估方法是目前研究的熱點。近年來，磁共振體素內(nèi)不相干運動成像（introvoxel incoherent motion MR diffusion weighted imaging，IVIM-DWI）技術(shù)在腎臟的應(yīng)用逐漸成熟。IVIM-DWI是一種基于多b值擴散成像、雙指數(shù)擬合信號衰減曲線的新型擴散加權(quán)成像技術(shù)，通過模型中的擴散和灌注參數(shù)反映組織內(nèi)水分子擴散與微循環(huán)灌注狀態(tài)[3]。IVIM-DWI已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于臨床及科研中，在腎臟亦顯示出其價值[4-7]，但目前國內(nèi)對于其參數(shù)在DN的研究結(jié)果較少。本研究將IVIM-DWI技術(shù)應(yīng)用于早期DM高濾過期患者腎臟功能評估，旨在通過影像學(xué)方面提供腎功能評估的新方法。

1 對象和方法

1.1 對象 2017年6月至2017年12月溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院育英兒童醫(yī)院內(nèi)分泌科住院治療的有明確診斷和臨床分期的12例DM患者（DM組），DM患者確診是依據(jù)美國糖尿病學(xué)會（American Diabetes Association，ADA）指南標(biāo)準(zhǔn)[8]，至少有2年DM史。DM腎臟高濾過期的確定根據(jù)文獻(xiàn)推薦以估計腎小球濾過率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）≥120 mL·min-1·1.73 m-2為界限[9-10]，eGFR計算公式為基于Scr的慢性腎病流行病學(xué)協(xié)作方程（chronic kidney disease epide-miology collaboration，CKD-EPI）[11]。記錄所有DM患者的清晨空腹血糖、Scr、尿白蛋白、糖化血紅蛋白（hemoglobin A1c，HbA1c）等實驗室指標(biāo)。納入健康對照組（CON組）12例，無DM、腎臟疾病史，無高血壓及相關(guān)任何藥物使用史，尿常規(guī)、血常規(guī)、空腹血糖、肝腎功能均正常。排除標(biāo)準(zhǔn)：①磁共振檢查禁忌證如幽閉恐懼證、金屬內(nèi)置物及心臟起搏器植入患者；②腎臟占位性病變包括腫瘤性病變及囊腫直徑大于2 cm患者。在磁共振檢查前對所有受檢者嚴(yán)格禁食禁水3～4 h，以統(tǒng)一受檢者的腎臟水合狀態(tài)。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會批準(zhǔn)，所有入選者均簽署知情同意書。

1.2 方法

1.2.1 磁共振掃描：所有圖像在GE Discovery MR750 3.0T磁共振掃描儀上獲得，采用8通道體部線圈，所有序列掃描中心均定位于腎臟中心水平，受檢者仰臥位，足先進(jìn)。使用單次激發(fā)自旋平面回波序列（ss-EPI），采用呼吸觸發(fā)技術(shù)采集IVIM圖像，在腎周放置6條內(nèi)置飽和帶，掃描20個層面覆蓋雙側(cè)腎臟，IVIM-DWI參數(shù)如下：TR/TE 5 000 ms/minimum，層厚/層間距5 mm/1 mm，F(xiàn)OV 28 cm×28 cm，矩陣128×128，激勵次數(shù)（NEX）為2。IVIM-DWI腎臟掃描設(shè)置11個b值獲取圖像，分別為0、10、20、40、60、80、100、200、400、600、800 s/mm2，受被檢者呼吸頻率影響IVIM掃描時間為4～8 min。

1.2.2 圖像后處理：獲取的IVIM原始圖像傳入GE AW4.6工作站，利用內(nèi)置MADC軟件進(jìn)行后處理分析，得到IVIM參數(shù)值D、DP、PF及ADC值。所有參數(shù)圖像后處理由2名具有5年工作經(jīng)驗的放射科醫(yī)師進(jìn)行單獨評估。所有參數(shù)圖的ROI均置于雙側(cè)腎臟掃描中心層面的前唇、后唇及中部區(qū)域（見圖1）。ROI置于皮質(zhì)、髓質(zhì)區(qū)域，皮質(zhì)置于腎實質(zhì)的外1/3。勾畫ROI應(yīng)注意避開腎盂、血管及局部偽影區(qū)域，記錄每個ROI的平均值，對所有測得皮質(zhì)、髓質(zhì)ROI值取平均值，分別得到各參數(shù)左右腎皮、髓質(zhì)平均值。最后，對2名觀察者測得所有參數(shù)值進(jìn)行平均后用于最終結(jié)果分析。

圖1 1例51歲男性DM患者b=0時圖像上的雙腎ROI示意圖

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理方法 采用SPSS21.0軟件包進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。2名觀察者間所有受檢者各參數(shù)的測量值利用組內(nèi)相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation coefficient，ICC）進(jìn)行一致性評估，ICC值大于0.75認(rèn)為觀察者間重復(fù)一致良好[12]。根據(jù)觀察者測得數(shù)據(jù)計算變異系數(shù)（coefficient of variation，CV）以評估參數(shù)值的穩(wěn)定性。利用Shapiro-Wilk檢驗對所有參數(shù)值及臨床指標(biāo)值進(jìn)行正態(tài)性及方差齊性檢驗。2組計量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，以±s表示，運用兩獨立樣本t檢驗進(jìn)行比較。2組計數(shù)資料采用χ2檢驗。運用Spearman相關(guān)檢驗對所有參數(shù)值和eGFR進(jìn)行相關(guān)分析。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 2組一般資料比較 DM組eGFR值均高于120 mL·min-1·1.73 m-2，且明顯高于CON組（P＜0.01）；DM組清晨空腹血糖值高于CON組，并且CON組空腹血糖值范圍小于6.1 mmol/L；CON組尿白蛋白定量均為陰性。見表1。

2.2 2個觀察者間所測參數(shù)的一致性評價 2個觀察者測得的所有參數(shù)的ICC值在0.764～0.874間，2個觀察者間一致性均良好。2個觀察者測得ADC值和D值的CV均小于9%，而灌注相關(guān)參數(shù)PF值、DP值的CV值均大于13%（13.4%～45.0%）。見表2。

2.3 2組間IVIM-DWI參數(shù)比較及其與臨床指標(biāo)的相關(guān)性 DM組皮質(zhì)和髓質(zhì)的ADC、D及PF值明顯高于CON組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；2組間DP值差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）（見表3）。腎臟皮質(zhì)D值與eGFR之間存在顯著正相關(guān)（r=0.581，P=0.047），其余參數(shù)與eGFR間均無相關(guān)性（P＞0.05）。

表1 2組一般資料比較（n=12， ±s）

表1 2組一般資料比較（n=12， ±s）

組別 性別（男/女） 年齡（歲） eGFR-EPI（mL·min-1·1.73 m-2） 尿蛋白/肌酐（mg/g） 空腹血糖（mmol/L）CON組 5/7 50.0± 9.3 102.07±7.80 5.42±2.05 4.12±0.28 DM組 6/6 44.0±10.6 129.28±11.59 6.64±2.25 7.52±1.15 χ2/t 0.17 2.69 6.26 1.11 6.48 P 0.68 0.14 ＜0.001 0.28 ＜0.001

表2 2個觀察者間所測參數(shù)的一致性評價（n=24，±s）

表2 2個觀察者間所測參數(shù)的一致性評價（n=24，±s）

注：-co表示皮質(zhì)，-me表示髓質(zhì)

觀察者1 觀察者2 ICC測量值 CV（%） 測量值 CV（%）ADC-co（×10-3 mm2/s） 2.13±0.16 7.62 2.21±0.17 7.87 0.874 D-co（×10-3 mm2/s） 1.84±0.12 6.43 1.83±0.11 5.96 0.855 DP-co（×10-3 mm2/s） 19.33±6.76 34.99 18.67±7.24 38.75 0.792 PF-co 0.22±0.04 17.12 0.21±0.03 13.74 0.844 ADC-me（×10-3 mm2/s） 1.92±0.15 7.87 1.93±0.16 8.40 0.865 D-me（×10-3 mm2/s） 1.68±0.11 6.72 1.60±0.11 6.76 0.814 DP-me（×10-3 mm2/s） 19.91±8.97 45.04 20.11±8.55 42.54 0.764 PF-me 0.19±0.03 13.40 0.20±0.04 21.93 0.796參數(shù)

表3 2組IVIM-DWI參數(shù)比較（n=12， ±s）

表3 2組IVIM-DWI參數(shù)比較（n=12， ±s）

注：-co表示皮質(zhì)，-me表示髓質(zhì)

組別 ADC-co（×10-3 mm2/s）D-co（×10-3 mm2/s）（×10-3 mm2/s） PF-co ADC-me（×10-3 mm2/s）DP-co D-me（×10-3 mm2/s）DP-me（×10-3 mm2/s） PF-me CON組 2.03±0.09 1.76±0.06 19.66±7.84 0.190±0.030 1.84±0.08 1.62±0.05 22.04±0.93 0.18±0.02 DM組 2.22±0.17 1.91±0.12 18.99±5.82 0.240±0.024 2.00±0.16 1.74±0.12 17.77±6.21 0.21±0.03 t 3.470 3.713 0.238 3.995 3.102 3.177 1.178 2.443 P 0.003 0.002 0.814 0.001 0.007 0.006 0.255 0.023

3 討論

腎臟解剖結(jié)構(gòu)特殊，大體由腎皮質(zhì)、髓質(zhì)構(gòu)成，而腎皮質(zhì)由腎小體（腎小球和腎小囊）、近曲小管和遠(yuǎn)曲小管組成，腎髓質(zhì)由集合管、直小血管平行排列而成，腎小管匯合成集合管，形成皮髓質(zhì)間溝通。腎臟血流非常豐富，尤其皮質(zhì)血流供應(yīng)特別豐富，而腎小管存在液體流動效應(yīng)。腎臟的這種水分子代謝活躍、血流灌注豐富和腎小管及集合管流動性的生理學(xué)特點及特殊解剖結(jié)構(gòu)為IVIM提供了理論基礎(chǔ)。

DWI作為非侵入性功能磁共振成像技術(shù)已廣泛應(yīng)用于全身各大系統(tǒng)[13-14]。通過對獲取的擴散加權(quán)圖像進(jìn)行單指數(shù)擬合獲得ADC值，可以反映組織中水分子的擴散和灌注狀態(tài)。但是，單一參數(shù)ADC值不能對組織中的擴散成份與灌注成份進(jìn)行區(qū)分。由LE等[3]提出的IVIM理論，通過設(shè)置多個b值采集DWI圖像，通常包括數(shù)個小于200 s/mm2的b值和數(shù)個大于200 s/mm2的b值，對獲取的圖像進(jìn)行雙指數(shù)擬合獲得IVIM參數(shù)值，包括D、DP和PF 3個參數(shù)，D為擴散相關(guān)參數(shù)，DP、PF表示灌注相關(guān)參數(shù)，D代表排除了灌注效應(yīng)后的純水分子擴散系數(shù)，DP為偽擴散系數(shù)，代表微循環(huán)平均擴散系數(shù)，在腎臟主要與腎小球及腎小管流速相關(guān)，PF為微循環(huán)液體容量與組織總液體容量比值。目前已有多項研究將IVIM-DWI應(yīng)用于腎臟，主要包括腎功能不全[4]、腎移植[5]、腎臟腫瘤[6-7]等。

本研究獲取的圖像質(zhì)量可用于評估，2名觀察者所測參數(shù)值的一致性較好（ICC=0.764～0.874）。雖然DP、PF值在2名觀察者測量的一致性較好，但是其CV值較高，而ADC與D值的ICC值較高、CV值較小，ADC與D值相對更穩(wěn)定，這些結(jié)果與先前的研究報道[15-16]基本一致，這主要是由于雙指數(shù)擬合算法本身的局限性，導(dǎo)致其在擬合DP值和PF值時不穩(wěn)定所致[17-18]。

DM發(fā)生的最初幾年，大約70%的1型DM和50%的2型DM患者腎臟會出現(xiàn)腎小球高濾過狀態(tài)[2]，這一時期GFR明顯高于正常。在本研究中結(jié)果顯示DM組ADC、D值均較正常組明顯增高，這可能與腎小球的高濾過狀態(tài)有關(guān)，處于高濾過期腎臟會出現(xiàn)腎小球微結(jié)構(gòu)和血流動力學(xué)變化。SEYER-HANSEN[19]在一項DM大鼠的研究中認(rèn)為高濾過期會出現(xiàn)腎小球、腎小管及間質(zhì)系膜細(xì)胞代償性肥大，引起腎臟體積增大，腎實質(zhì)細(xì)胞疏松，組織內(nèi)水分子擴散受限減低，這些可能是引起腎臟皮髓質(zhì)擴散系數(shù)ADC、D值增加的一方面因素。而灌注參數(shù)PF值在2組間亦存在顯著差異，DM組腎臟實質(zhì)的PF值明顯高于正常組腎臟，這一結(jié)果與DM早期腎臟所出現(xiàn)的腎臟高濾過狀態(tài)相關(guān)，高濾過期腎臟的血流動力學(xué)明顯增加，腎小球、腎小管液體流速增加，腎臟整體處于高灌注狀態(tài)[2，9，20]。然而，2組間DP值差異無統(tǒng)計學(xué)意義，這可能與DP值參數(shù)本身的擬合不穩(wěn)定及本研究中DP值CV相對較高等因素所致[15]，這也需要后續(xù)改善雙指數(shù)擬合算法方式來提高DP值的穩(wěn)定性。

在DM組內(nèi)，我們得出腎臟皮質(zhì)D值與eGFR間存在顯著的正相關(guān)。皮質(zhì)ADC、D值的增加與eGFR的增高呈線性相關(guān)性，這與文獻(xiàn)報道的更高的GFR會出現(xiàn)腎小球毛細(xì)血管濾過壓和腎血漿流量增加有關(guān)[21]，更高GFR持續(xù)狀態(tài)，通常與更快的腎臟病變進(jìn)展及蛋白尿增加有關(guān)[20]。腎臟皮質(zhì)ADC值與eGFR間亦存在這樣的趨勢，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義，這亦與皮質(zhì)ADC值同時反映擴散和灌注效應(yīng)相關(guān)，而D值理論上排除了灌注效應(yīng)而只反映組織水分子的純擴散狀態(tài)，D值可能較ADC值在反映擴散狀態(tài)方面更準(zhǔn)確，DING等[22]的IVIM和單指數(shù)比較的研究中亦證實了D值較ADC值在反映腎功能方面更好。然而，腎臟髓質(zhì)ADC、D值與eGFR無相關(guān)性，這與腎臟髓質(zhì)的結(jié)構(gòu)與皮質(zhì)不一致有關(guān)，腎髓質(zhì)主要為腎小管、集合管小管，腎皮質(zhì)主要為腎小球囊結(jié)構(gòu)，而腎臟高濾過的出現(xiàn)主要表現(xiàn)為腎小球毛細(xì)血管濾過壓力增加、腎血漿流量增加。

本研究存在一些局限性。首先，納入的高濾過期患者樣本量過少，可能會影響獲取結(jié)果的可信度，我們會繼續(xù)擴大樣本量來進(jìn)一步證實研究結(jié)果。其次，出于倫理原因?qū)υ缙贒M患者進(jìn)行有創(chuàng)性的腎臟病理活檢是非常困難的，因此臨床診斷高濾過期腎病主要依賴GFR測定，本研究中eGFR的計算采用的是基于Scr的CKD-EPI公式[11]，此公式被認(rèn)為比C-G（Cockcroft-Gault）公式、腎臟病飲食修正公式能更精確地估算2型DM患者的GFR，尤其是評估中國人DM早期高濾過期腎功能的準(zhǔn)確性更高[23]，但還存在爭議。有研究已經(jīng)證實基于胱抑素C的計算方法來計算eGFR值相對于基于Scr值計算方式更為穩(wěn)定，特別對早期的DM腎臟高濾狀態(tài)更為精確[11]。因此關(guān)于IVIM-DWI與GFR的臨床相關(guān)性仍有待于今后更精準(zhǔn)的研究加以明確。再次，雖然在采集圖像時，我們使用了呼吸觸發(fā)模式，但是這種模式仍然不能完全消除心臟及呼吸運動偽影對圖像質(zhì)量的干擾，需要進(jìn)一步提高圖像質(zhì)量以提高結(jié)果的穩(wěn)定性。

綜上所述，本研究選擇了DM早期患者中處于高濾過期的人群為研究對象，初步證實了IVIM-DWI擴散參數(shù)及灌注參數(shù)PF在監(jiān)測早期DM高濾期腎臟功能改變的可行性。然而，IVIM-DWI灌注參數(shù)DP在反映高濾過期腎臟功能改變?nèi)源嬖谝欢ň窒扌?，亦需對序列進(jìn)行優(yōu)化和對雙指數(shù)模型算法進(jìn)行改善來提高數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性。

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