葉梅，陳昆濤

作者單位：遵義醫(yī)科大學(xué)第五附屬(珠海)醫(yī)院放射科，珠海519100

急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)，定義為數(shù)小時(shí)內(nèi)腎功能下降，表現(xiàn)為血清肌酐快速增加，尿量減少或兩者兼而有之[1]。5%～10%病例由尿路梗阻(腎后因素)如結(jié)石，腫瘤，先天變異、腹膜后纖維化等引起[2]。非梗阻性AKI(腎前、腎性因素)患者常伴有嚴(yán)重的基礎(chǔ)疾病，病死率較高，而梗阻性AKI 患者常可通過(guò)手術(shù)等干預(yù)方式解除梗阻明顯減低病死率。非梗阻性AKI 可迅速導(dǎo)致腎小管細(xì)胞損傷及毒性作用，而梗阻性AKI 隨著梗阻時(shí)間及程度逐漸增加導(dǎo)致腎小管壓力增高，引起腎血流及水分子運(yùn)動(dòng)等改變。輕度AKI 恢復(fù)后患者仍有進(jìn)展為慢性腎病或過(guò)早死亡的風(fēng)險(xiǎn)[1]。所以及時(shí)鑒別梗阻與非梗阻AKI 是患者治療和預(yù)后的關(guān)鍵。早期梗阻時(shí)，除腎絞痛外患者缺乏特定體征或癥狀，臨床主要靠血清肌酐等實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)監(jiān)測(cè)，但其不能反映單腎功能且缺乏敏感性，人體必須先丟失近50%腎小球?yàn)V過(guò)率(glomerular Filtration Rate，GFR)才能檢測(cè)到其變化[3-4]。MR對(duì)于鑒別非梗阻與梗阻性腎損傷具有形態(tài)學(xué)及功能學(xué)優(yōu)勢(shì)，MR 能明確梗阻點(diǎn)、梗阻原因與梗阻程度，功能MR 成像對(duì)早期梗阻引起病理生理改變較敏感。

1 MR尿路成像及動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)MR成像

功能性MR 尿路成像(function magnetic resonance urography，fMRU) 與 動(dòng) 態(tài) 對(duì) 比 增 強(qiáng)MR 成 像(dynamic contrast-enhanced macgnetic resonance renography，DCE-MRI)基于對(duì)比劑的排泄和造影力學(xué)評(píng)估腎功能。且MRU及DCE-MRI 具有良好形態(tài)學(xué)顯示價(jià)值。釓類對(duì)比劑的腎臟排泄與菊粉相似，不被腎小管分泌或吸收，因此，對(duì)比劑可能是測(cè)量GFR 的良好示蹤劑，對(duì)比劑的清除率能準(zhǔn)確反映腎臟清除率。MRU有CTU所能達(dá)到高精度的潛力，同時(shí)也消除了患者暴露于電離輻射的風(fēng)險(xiǎn)，MRU 可重復(fù)采集顯示出比CTU 更好的可視化效果，對(duì)梗阻部位及梗阻原因能更直觀地顯示。MRU 檢測(cè)鈣化結(jié)石的能力雖然相比CTU較差，但MRU在檢測(cè)泌尿系結(jié)石梗阻后腎臟病理改變方面表現(xiàn)更好[5]。fMRU測(cè)定速尿?qū)Ρ葎┠I引流時(shí)間-強(qiáng)度曲線以評(píng)價(jià)腎功能，使用CHOP fMRU 工具和ImageJ MRU 插件測(cè)量腎臟轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間(renal transit time，RTT)，發(fā)現(xiàn)RTT低于1200s排除固定梗阻具有較高敏感性，fMRU具有評(píng)估腎功能方面的準(zhǔn)確性，但是否手術(shù)干預(yù)需要腎動(dòng)態(tài)顯像的后續(xù)驗(yàn)證[6]。但在嬰兒和兒童急性尿路阻塞的情況下，對(duì)患兒行腎動(dòng)態(tài)顯像檢查發(fā)現(xiàn)其敏感性是較低的，所以能有效避免電離輻射的fMRU 則可以代替腎動(dòng)態(tài)顯像評(píng)估腎功能[7]。DCE-MRI 的一種基于雙室模型的patlakl-rutland 方法可以獲取單腎GFR-MRI，對(duì)于阻塞性腎積水的患者，從血清肌酐值中發(fā)現(xiàn)各級(jí)別腎積水患者組間無(wú)顯著性差異，說(shuō)明血清肌酐估算GFR 無(wú)法區(qū)分各級(jí)別的腎盂積水及測(cè)量單腎功能，所以在腎積水的情況下，需要通過(guò)DCE-MRI 或腎顯像評(píng)估單腎的GFR。而后發(fā)現(xiàn)DCE-MRI 和腎動(dòng)態(tài)顯像均存在高估腎盂積水患者的腎功能，但兩種方法均具有良好的可靠性，DCE-MRI 功能及解剖的一站式掃描，可以減少病人的時(shí)間和成本，可用于腎動(dòng)態(tài)顯像的禁忌證[8]。但是在腎損傷后，釓類對(duì)比劑可能有安全隱患，但總體安全性可，對(duì)于輕度至中度腎功能不全(eGFR≥30 和＜60 mL/min/1.73 m2)的患者，使用標(biāo)準(zhǔn)劑量的釓劑是安全的，無(wú)需采取其他預(yù)防措施[9]。所以fMRU 及DCE-MRI僅限于用于單側(cè)梗阻的病例，而不能用于嚴(yán)重腎功能不全的雙側(cè)梗阻病例。

2 擴(kuò)散功能磁共振

2.1 擴(kuò)散加權(quán)磁共振成像

基于ADC通過(guò)不同b值變化提供組織內(nèi)擴(kuò)散的量化信息。而從擴(kuò)散加權(quán)成像(diffusion-weighted imaging，DWI)圖像計(jì)算的ADC 值實(shí)際上結(jié)合了毛細(xì)血管灌注和水在細(xì)胞外血管外空間中的擴(kuò)散，如果可以將擴(kuò)散和灌注貢獻(xiàn)分開(kāi)，灌注也有助于提供信號(hào)變化的有用信息。體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(intravoxel incoherent motion imaging，IVIM)則可以分離組織內(nèi)擴(kuò)散與灌注作用，得到純擴(kuò)散系數(shù)D、假擴(kuò)散系數(shù)D*及灌注分?jǐn)?shù)f，當(dāng)擴(kuò)散是唯一存在的運(yùn)動(dòng)時(shí)，ADC 值就等于純擴(kuò)散系數(shù)D[10]。擴(kuò)散加權(quán)成像無(wú)需引用對(duì)比劑就可以無(wú)創(chuàng)評(píng)估腎臟灌注及尿路梗阻時(shí)腎小管壓力增高后腎臟的血流及水分子運(yùn)動(dòng)。 單側(cè)輸尿管梗阻(unilateral ureter obstruction，UUO)小鼠，患側(cè)腎臟ADC 降低，與患腎病理組織學(xué)比較分析，發(fā)現(xiàn)早期ADC 降低可能與尿流阻塞有關(guān)，而后期ADC值減低主要與患腎纖維化有關(guān)，證明梗阻過(guò)程中ADC對(duì)尿流和纖維化更為敏感[11]。對(duì)單側(cè)輸尿管結(jié)石患者進(jìn)行高b 值的ADC 檢測(cè)，阻塞側(cè)腎實(shí)質(zhì)中ADC 值較對(duì)側(cè)降低，腎上極和下極實(shí)質(zhì)ADC 變化更大，提示結(jié)石梗阻時(shí)腎臟兩極對(duì)梗阻引起的病理變化更敏感[12]。當(dāng)嘗試分離評(píng)估擴(kuò)散信號(hào)時(shí)，與急性梗阻患者ADC 差異結(jié)果相比，分離擴(kuò)散和灌注后的信號(hào)分析顯示出更大的數(shù)據(jù)差異，提示有必要將灌注和擴(kuò)散作用分開(kāi)，才能更好地評(píng)價(jià)腎功能的真實(shí)變化[13]。IVIM 非常適合檢測(cè)高血流器官(例如腎臟)中的擴(kuò)散，因?yàn)镮VIM 將分子擴(kuò)散信號(hào)與毛細(xì)管灌注信號(hào)的影響分離開(kāi)來(lái)的能力很明顯，腎臟皮髓質(zhì)擴(kuò)散和灌注的程度不同，IVIM 分別針對(duì)皮質(zhì)和髓質(zhì)而不是對(duì)整個(gè)腎臟的分析有可能有助于評(píng)估腎臟生理的不同方面[14]。腎臟維持電解質(zhì)的平衡和代謝產(chǎn)物的排泄，即腎小管中尿液的形成和流動(dòng)，是D*和f 變化的主要原因[15]。大鼠輸尿管梗阻早期，腎血流量(renal blood flow，RBF)下降，RBF值和f 值變化趨勢(shì)是一致的，表明梗阻早期，灌注可能是更需要考慮的關(guān)鍵因素[16]。兔輸尿管長(zhǎng)期梗阻后，病理發(fā)現(xiàn)腎臟纖維化面積和細(xì)胞密度持續(xù)增加，D相較ADC表現(xiàn)出更強(qiáng)的逆相關(guān)性，暗示D 可能與細(xì)胞活性有更高的相關(guān)性，D 更能反映細(xì)胞活性[17]。在梗阻致腎臟纖維化患者中發(fā)現(xiàn)髓質(zhì)的D，D*和f值均顯著低于皮質(zhì)。所有患者的IVIM參數(shù)均顯著低于健康對(duì)照者，且與組織病理學(xué)纖維化評(píng)分顯著負(fù)相關(guān)。所以IVIM 在無(wú)創(chuàng)評(píng)估梗阻后腎纖維化方面也顯示出巨大潛力[18]。利用IVIM檢測(cè)不同時(shí)長(zhǎng)UUO 兔解除梗阻后患腎功能，發(fā)現(xiàn)其參數(shù)與GFR、病理有較好的相關(guān)性，表明IVIM 也對(duì)積水腎解除梗阻后腎功能的恢復(fù)情況有一定預(yù)測(cè)價(jià)值[19]。

2.2 擴(kuò)散張量成像

DWI只能反映水分子沿?cái)U(kuò)散梯度場(chǎng)方向的擴(kuò)散，不能準(zhǔn)確地檢測(cè)水分子在每個(gè)體素上的各向擴(kuò)散。而擴(kuò)散張量成像(diffusion tensor imaging，DTI)可以更全面地反映水分子在腎組織的各向擴(kuò)散，提供更多關(guān)于組織成分的異質(zhì)性和不規(guī)則性信息。平均擴(kuò)散率(mean diffusivity，MD)也即某一體素ADC 值，各向異性分?jǐn)?shù)(fractional anisotraphy，F(xiàn)A)反映分子在各向移動(dòng)的程度[20]。UUO 小鼠同時(shí)用DWI 與DTI 進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)FA 比ADC 更適合檢測(cè)腎積水后腎臟纖維化[21]。DTI評(píng)估由各種因素輸尿管腎盂連接處梗阻的患兒，發(fā)現(xiàn)梗阻側(cè)腎臟各向異性值顯著降低。但由于患兒器官較小，呼吸控制困難，很難單獨(dú)為腎皮質(zhì)及髓質(zhì)劃分ROI，及DTI 空間分辨率較弱等關(guān)系使DTI 的評(píng)價(jià)產(chǎn)生了負(fù)面影響，纖束造影體積高估了fMRU測(cè)量的腎實(shí)質(zhì)體積，發(fā)現(xiàn)fMRU對(duì)這類患兒的評(píng)估可能更好。但DTI 給我們提供了新思路，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)并開(kāi)展更多的研究，DTI無(wú)需對(duì)比劑就可以很好的評(píng)估輸尿管梗阻的腎功能變化[22]。

2.3 擴(kuò)散峰度成像

擴(kuò)散峰度成像(diffusion kurtosis imaging，DKI)是基于DTI 技術(shù)的延伸，DWI 與DTI 評(píng)價(jià)的水分子擴(kuò)散符合高斯分布，而真實(shí)的生物組織由于病理微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性其水分子運(yùn)動(dòng)更符合非高斯分布，所以DKI 更能評(píng)估組織微觀復(fù)雜結(jié)構(gòu)，DKI 除了能提供常規(guī)DTI 參數(shù)，還能提供平均峰度(mean kurtosis，MK)、峰 度 各 異 向 性(kurtosis anisotropy，KA)等[23]。大鼠輸尿管梗阻早期KA 值明顯升高，提示梗阻后腎組織結(jié)構(gòu)越緊密，MD 和FA 值明顯下降，其中髓質(zhì)FA 的減少幅度最大，組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)腎小管結(jié)構(gòu)和纖維組織的塌陷取代了腎血管，而FA 由腎血流決定，提示早期腎實(shí)質(zhì)受損時(shí)，腎小管病理改變可導(dǎo)致髓質(zhì)微循環(huán)減少，因此，F(xiàn)A檢測(cè)梗阻發(fā)生的病理生理變化方面可能比KA 和MD 更敏感?；寄I皮質(zhì)、髓質(zhì)MK、KA 明顯高于對(duì)側(cè)，這表明梗阻腎的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生的改變導(dǎo)致水分子的分布偏離了高斯分布。結(jié)合組織學(xué)改變，梗阻腎MD明顯低于對(duì)側(cè)，提示了炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)導(dǎo)致腎實(shí)質(zhì)中水分子擴(kuò)散受限；FA明顯低于對(duì)側(cè)，提示腎小管萎縮消除了局部水分子沿小管方向性的擴(kuò)散，導(dǎo)致FA 減少。DKI 顯示了檢測(cè)腎臟復(fù)雜病理微觀結(jié)構(gòu)改變的能力，顯示了無(wú)創(chuàng)評(píng)估梗阻單腎功能改變的潛力[24]。

3 血氧水平依賴MRI

血氧水平依賴MRI (blood oxygen level dependent magnetic resonance imaging，BOLD MRI)是一種無(wú)需外源性對(duì)比劑的MRI 技術(shù)，是一種基于血紅蛋白氧飽和水平的改變而成像的內(nèi)源性對(duì)比劑灌注成像?？梢詮腂OLD 圖像中計(jì)算出R2*的映射，R2*可精確地?zé)o創(chuàng)評(píng)估組織氧合。當(dāng)尿路梗阻時(shí)由于腎小管壓力增大會(huì)導(dǎo)致腎臟氧含量的變化。急性梗阻時(shí)BOLD圖像發(fā)現(xiàn)患腎皮質(zhì)與髓質(zhì)R2*降低，提示遠(yuǎn)端結(jié)石梗阻患者腎臟中氧含量增加，髓質(zhì)內(nèi)氧含量增加可能因髓質(zhì)耗氧量減少，證實(shí)了急性阻塞時(shí)髓質(zhì)血管舒張性前列腺素產(chǎn)生增加，對(duì)側(cè)腎臟R2*同樣減少，驗(yàn)證了腎小球代償率的增加，所以BOLD提供梗阻期間腎臟血氧信息能有助于確定輸尿管梗阻造成腎功能損害時(shí)的梗阻時(shí)間，對(duì)治療策略提供更全面的信息[25]。大鼠輸尿管梗阻1h后檢測(cè)腎髓質(zhì)內(nèi)BOLD信號(hào)，發(fā)現(xiàn)其變化較敏感，并且通過(guò)T2WI 與BOLD 結(jié)合分析梗阻前、梗阻后及釋放梗阻后的腎臟發(fā)現(xiàn)輕度梗阻組的R2*變化率小于重度梗阻組，說(shuō)明了在梗阻時(shí)間及解除梗阻后時(shí)間一致條件下，梗阻程度越輕恢復(fù)的越好，血氧水平變化幅度越小恢復(fù)得越好[26]。同樣有研究觀察到急性阻塞期間腎髓質(zhì)更容易檢測(cè)氧含量的細(xì)微變化，釋放梗阻后，腎臟R2*可增加到健側(cè)腎臟相似的值，而且BOLD檢測(cè)髓質(zhì)中的變化會(huì)比DWI更明顯，原因是BOLD圖像比DWI圖像有更高的空間分辨率，獲取ROI圖像更容易。因此BOLD MRI 可用于監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期梗阻腎功能的變化[27]。BOLD 持續(xù)檢測(cè)兔輸尿管梗阻發(fā)現(xiàn)直到6 周時(shí)患腎皮質(zhì)R2*保持穩(wěn)定無(wú)變化，所以BOLD 同樣可以反映輸尿管梗阻后腎纖維化的形成和進(jìn)展[28]。

4 動(dòng)脈自旋標(biāo)記及相位對(duì)比磁共振成像

動(dòng)脈自旋標(biāo)記(arterial spin labeling，ASL)也是一種無(wú)創(chuàng)功能MRI 方法，ASL 通過(guò)磁化標(biāo)記內(nèi)源性血液量化組織的血流灌注。對(duì)受試者在多個(gè)反轉(zhuǎn)時(shí)間采集ASL 信號(hào)，發(fā)現(xiàn)ASL 與DCE-MRI 獲得RBF 的估計(jì)值有良好的一致性[29]。在輸尿管梗阻后，腎臟RBF 隨梗阻時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸減低。符合梗阻后腎臟的病理生理改變。另外，梗阻1 d后患側(cè)與對(duì)側(cè)腎臟RBF即產(chǎn)生顯著差異，而此時(shí)病理學(xué)免疫組化參數(shù)尚未顯示差異，表明ASL 可早期敏感地探測(cè)血流變化，有望應(yīng)用于腎臟病變的早期觀察及療效評(píng)估進(jìn)一步研究[30]。相位對(duì)比磁共振成像(phase-contrast magnetic resonance imaging，PC-MRI)也是一種無(wú)創(chuàng)測(cè)量RBF的替代方法，與體內(nèi)外測(cè)量RBF的金標(biāo)準(zhǔn)方法具有良好的相關(guān)性，并具有良好的重現(xiàn)性，盡管PC-MRI極少在AKI 患者中得到應(yīng)用，在梗阻性AKI 中尚未應(yīng)用，但研究表明PC-MRI 具有評(píng)價(jià)腎功能變化的臨床研究及臨床實(shí)踐的潛力[31]。

5 其他MRI技術(shù)

也有一些報(bào)道較少的功能MR成像可用于評(píng)估輸尿管梗阻后腎功能的變化。磁共振彈性成像通過(guò)可視化組織中剪切波的傳播可無(wú)創(chuàng)地測(cè)量組織的硬度。因?yàn)楣Ｗ韬竽I積水會(huì)影響腎臟局部彈性，彈性成像能夠診斷尿路急性或慢性阻塞[32]。磁化率加權(quán)成像(susceptibility weighted imaging，SWI)序列r 值的變化量可提供梗阻進(jìn)展過(guò)程中腎纖維化的定量評(píng)估[33-34]。磁化轉(zhuǎn)移成像(magnetization transfer，MT)利用非共振射頻脈沖在兩個(gè)質(zhì)子池之間進(jìn)行質(zhì)子交換的時(shí)間獲取游離水質(zhì)子MRI 信號(hào)。交換后水信號(hào)的減少間接提供了有關(guān)分子信息。小鼠患側(cè)腎臟與正常腎臟組織相比，梗阻后腎臟MTR值下降，髓質(zhì)的變化更大[35]。DWI 結(jié)合定量MT 掃描評(píng)估UUO小鼠發(fā)現(xiàn)，在未梗阻與梗阻腎臟之間定量MT 成像各參數(shù)均有明顯變化，可以補(bǔ)充DWI 提供之外的更多的信號(hào)信息，可極大地提高檢測(cè)腎臟細(xì)胞和分子組成變化的敏感度，提供有關(guān)輸尿管梗阻進(jìn)展的病理生理基礎(chǔ)補(bǔ)充信息[11]。

6 小結(jié)

綜上所述，MRI 是一種廣泛應(yīng)用的無(wú)創(chuàng)成像方法，無(wú)電離輻射且具有良好的軟組織對(duì)比度，還能提供腎臟的功能分析。常規(guī)T2WI 成像即可區(qū)分顯示正常腎臟皮、髓質(zhì)，為評(píng)價(jià)腎積水的一種高度敏感的方法。MRI不僅能明確梗阻點(diǎn)、梗阻原因及梗阻程度，對(duì)尿路梗阻引起的繼發(fā)變化也非常敏感。MRU及DCE-MRR具有良好形態(tài)學(xué)顯示價(jià)值，通過(guò)對(duì)比劑排泄及造影力學(xué)可準(zhǔn)確反映腎臟清除能力，但釓劑有安全隱患，但總體來(lái)說(shuō)安全性可，可用于單側(cè)尿管梗阻輕度至中度腎功能不全患者。擴(kuò)散功能成像通過(guò)對(duì)水分子的擴(kuò)散即可反映梗阻后腎臟真實(shí)復(fù)雜的微觀組織病理生理變化，是侵入性評(píng)估腎臟病理生理變化的無(wú)創(chuàng)代替方法。IVIM 及ASL、PC-MRI 等技術(shù)無(wú)需引入對(duì)比劑就能夠評(píng)估梗阻腎血流灌注，BOLD 提供的梗阻期間腎臟血氧信息能有助于確定輸尿管梗阻造成腎功能損害時(shí)的梗阻時(shí)間，及梗阻恢復(fù)后的腎功能監(jiān)測(cè)，對(duì)治療策略提供更全面的信息。還有許多功能MR 成像技術(shù)在未來(lái)具有評(píng)價(jià)梗阻后腎功能變化的臨床研究及臨床實(shí)踐的潛力。

作者利益沖突聲明：全體作者均聲明無(wú)利益沖突。