boldmri對急性腎衰腎內(nèi)氧代謝的評價

boldmri對急性腎衰腎內(nèi)氧代謝的評價

幾十年來，基礎(chǔ)臨床研究人員在急性腎衰竭（arf）方面進行了廣泛的研究。盡管對其病理生理和發(fā)病機制的研究取得了很大進展，但除患者身上有傷口的腎穿刺檢查外，臨床上血液中的肌腱和尿液是目前唯一可靠的無創(chuàng)傷性檢測指標(biāo)，也是急性腎衰竭的依據(jù)。但是,血肌酐并非是一個敏感的指標(biāo),而且,從血肌酐代謝與分布的生理學(xué)來看,血肌酐不僅反映腎小球濾過率(GFR),還受到其分布及排泌等綜合作用的影響。尿量更易受到容量狀態(tài)、藥物等非腎臟因素影響。因此,能夠直觀的、敏感的反映腎臟功能及代謝的無創(chuàng)傷性的檢測指標(biāo),對急性腎衰臨床分期、治療效果檢測及預(yù)后判斷尤為需要。血氧水平依賴磁共振成像(Bloodoxyge-nationleveldependentmagneticresonanceimaging,BOLDMRI)是利用氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白磁化率的不同來成像的成像技術(shù)。去氧血紅蛋白具有順磁性特性,可引起局部組織磁場的不均勻性,增加體素內(nèi)磁敏感性引起的去相位,導(dǎo)致T2*加權(quán)梯度回波像上信號的降低,因而可作為內(nèi)源性對比劑。而組織氧合血紅蛋白和去氧血紅蛋白的比值與氧分壓相關(guān),且毛細(xì)血管的氧分壓與組織的氧分壓基本一致,因此,組織氧合狀態(tài)的變化可以引起組織T2*值的變化,因而BOLDMRI可對組織的氧代謝進行評價。R2*值為1/T2*(單位秒),R2*值增高代表組織氧合血紅蛋白減少或去氧血紅蛋白增加,R2*值降低則代表組織氧合血紅蛋白增加或去氧血紅蛋白減少。本研究應(yīng)用磁共振血氧水平依賴成像,對急性腎衰患者腎內(nèi)氧代謝進行評價,旨在為臨床評估腎臟功能提供可靠、敏感的無創(chuàng)性影像學(xué)檢測手段。1材料和方法1.1患者臨床表現(xiàn):急性腎衰非少尿期,或?qū)嶒灲?jīng)過當(dāng)?shù)蒯t(yī)學(xué)倫理委員會同意,所有參與者簽署知情同意書。納入20位志愿者作為正常對照組,平均年齡25歲;男性10位,女性10位。志愿者要求沒有腎臟疾病、糖尿病以及其它血管性疾病病史。21例急性腎衰患者納入研究組成急性腎衰組?；颊咂骄挲g47歲;男性14例,女性7例。急性腎衰的診斷標(biāo)準(zhǔn)為:48h內(nèi)血肌酐上升0.3mg/dl(25mmol/L)或較原先水平增高50%;和/或尿量減少(少于0.5ml/kg/h,持續(xù)6h以上)。13例患者經(jīng)腎穿刺活檢,病理證實具有急性腎衰。患者病因為:藥物源性腎衰9例,原發(fā)腎病綜合征3例,急性間質(zhì)性腎炎或急性血管炎性腎炎3例,肝移植術(shù)后腎衰患者1例,輸尿管梗阻引起的急性腎衰1例,漿細(xì)胞瘤引起急性腎衰1例。18例患者在行BOLDMRI檢查時均處于急性腎衰少尿期,尿量<400ml/d或<100ml/d構(gòu)成急性腎衰少尿組。另3例患者中,2例臨床診斷為功能性急性腎衰竭(尿比重>1.010,尿鈉含量<30mmol/L);1例臨床穿刺活檢證實為急性間質(zhì)性腎炎非少尿期。這3例患者在MRI檢查后經(jīng)擴容、血透等積極治療,臨床血肌酐逐漸下降處于穩(wěn)定狀態(tài)。1.2腎boldmi成像檢查在GESignaExiteⅡ1.5T磁共振機上進行。行常規(guī)T1WI、T2WI腎臟掃描后,進行腎臟BOLD成像。BOLDMRI以腎門為中心5個層面冠狀位成像,層厚5mm,間距1mm。掃描由16個梯度回波序列組成,參數(shù)為100ms重復(fù)時間;回波時間為2.5～77.5ms;反轉(zhuǎn)角:35°;帶寬:±31.25kHz;矩陣192×128;視野:36cm。每一個回波圖像獲得需要受試者屏氣15s。1.3皮髓質(zhì)及髓質(zhì)比的確定在ADW4.2工作站上,以Functool軟件對掃描數(shù)據(jù)進行后處理。獲得腎臟R2*值偽彩圖,觀察閾值為5.0～50.0。受試者兩側(cè)腎臟皮質(zhì)及髓質(zhì)分別取6～12個感興趣區(qū)(ROIs),每個ROIs包括20～60個像素,分別計算腎皮質(zhì)和髓質(zhì)的平均R2*值。計算腎髓質(zhì)與皮質(zhì)的R2*值之比作為髓皮質(zhì)比值。皮髓質(zhì)解剖區(qū)域確定劃分,參考BOLD灰階圖以及R2*值偽彩圖。數(shù)據(jù)測量均由一位具有15年臨床經(jīng)驗的腹部影像診斷醫(yī)師完成。1.4統(tǒng)計學(xué)處理方法正常組及急性腎衰少尿組的皮質(zhì)及髓質(zhì)R2*值以及髓皮質(zhì)R2*比值用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,組間比較采用t檢驗。數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用SPSS15.0軟件(SpssInc.USA)。P值≤0.05為顯著差異。另3例非急性腎衰少尿組患者數(shù)據(jù)因樣本量小,而未作統(tǒng)計學(xué)分析,僅分別描述。2兩組患者的腎質(zhì)解剖結(jié)構(gòu)比較R2*值明顯高于皮質(zhì)R2*值(P<0.00),髓皮質(zhì)R2*比值為1.28。急性腎衰少尿組的腎皮質(zhì)和髓質(zhì)的R2*值均較正常對照組減低(皮質(zhì)P=0.03,髓質(zhì)P=0.00,表1),其中髓質(zhì)的R2*值降低更為顯著,導(dǎo)致皮質(zhì)和髓質(zhì)之間R2*值差異消失(P>0.05)。該組腎髓皮質(zhì)比值為1.01,與正常組相比差異顯著(P=0.01)。見表1。T2WI上顯示皮質(zhì)及髓質(zhì)解剖結(jié)構(gòu)清楚,髓質(zhì)呈稍高信號。冠狀位R2*偽彩圖顯示從皮質(zhì)到髓質(zhì)的彩色帶狀分布,表現(xiàn)為皮質(zhì)為藍(lán)色,髓質(zhì)從外髓至內(nèi)髓分別顯示為綠、黃到紅色。皮質(zhì)及髓質(zhì)分界清楚(圖1a、b)。在急性腎衰少尿期患者,常規(guī)軸位T2WI上顯示腎臟彌漫性腫脹,信號增高,皮髓質(zhì)解剖結(jié)構(gòu)分解不清。冠狀位R2*偽彩圖上皮髓質(zhì)分界的彩色帶消失,皮質(zhì)及髓質(zhì)均顯示為藍(lán)色區(qū)域,僅在內(nèi)髓帶及腎門區(qū)域可見紅色帶(圖2a、b)。2例患者的腎R2*值皮質(zhì)分別為17.76、18.09,髓質(zhì)分別為24.55、24.66,髓皮質(zhì)R2*比值1.38、1.36;1例急性腎衰非少尿期患者的腎R2*值皮質(zhì)為15.76,髓質(zhì)為19.98,髓皮質(zhì)R2*比值為1.27。此3例患者的皮質(zhì)和髓質(zhì)的R2*值以及髓皮質(zhì)R2*比值均明顯高于急性腎衰少尿期,甚至高于正常對照組。3名患者的冠狀位R2*偽彩圖顯示,皮髓質(zhì)內(nèi)為更多的紅色、綠色及黃色(圖3a、b)。3急性腎衰時腎皮質(zhì)和髓質(zhì)氧代謝的變化目前,有關(guān)BOLDMRI對腎臟病變的研究已有較多報道,如高血壓性腎病,尿路梗阻,糖尿病性腎病,甚至移植腎臟的急慢性排異時腎內(nèi)的氧代謝變化情況。但有關(guān)急性腎衰患者的腎內(nèi)氧代謝的檢測尚未見報道。只有Alford等以豬為研究對象所報道的急性腎動脈閉塞時腎內(nèi)氧代謝改變。他們的研究結(jié)果顯示,腎臟皮質(zhì)和髓質(zhì)的R2*值都明顯升高(皮質(zhì)13.8～24.6Hz;髓質(zhì)19.3～32.2Hz)。而當(dāng)腎動脈閉塞解除后,皮髓質(zhì)R2*值均立刻恢復(fù)為正常值。他們認(rèn)為BOLD成像能夠可靠地診斷急性腎缺血。我們的研究發(fā)現(xiàn),急性腎衰竭患者的腎皮質(zhì)和髓質(zhì)內(nèi)的R2*值明顯低于正常志愿者,并且髓皮質(zhì)R2*比值也明顯低于正常志愿者。如前所述,去氧血紅蛋白作為內(nèi)源性的對比劑在BOLD成像時其含量的相對改變可反映組織的氧代謝。R2*值增高代表組織氧合血紅蛋白減少或去氧血紅蛋白增加,R2*值降低則代表組織氧合血紅蛋白增加或去氧血紅蛋白減少。因而急性腎衰患者腎臟的皮質(zhì)和髓質(zhì)的R2*值降低提示腎臟的氧濃度有增加,且以髓質(zhì)氧濃度增加明顯。原因可能為①急性腎衰的腎臟對氧的利用度減低,致腎組織內(nèi)去氧血紅蛋白減少,氧合血紅蛋白相對增加;②急性腎衰的腎臟血供增加,導(dǎo)致組織氧合血紅蛋白絕對量增加。同時我們注意到,正常腎臟髓質(zhì)和皮質(zhì)之間存在著氧濃度差,即腎皮質(zhì)的氧濃度要高于髓質(zhì)。腎臟髓皮質(zhì)R2*比值(1.28)可反映這一狀態(tài)。而急性腎衰時,腎臟髓質(zhì)和皮質(zhì)之間的氧濃度差消失,顯示在R2*偽彩圖上皮髓質(zhì)分界的彩色帶模糊。腎臟皮質(zhì)內(nèi)的遠(yuǎn)曲小管及髓質(zhì)區(qū)域存在大量Na+-K+-ATP酶,它的作用是維持體內(nèi)Na+平衡,這個過程又以髓質(zhì)為主。其耗氧量將近全腎耗氧量的一半。我們的結(jié)果所顯示的正常腎臟髓質(zhì)和皮質(zhì)之間存在著氧濃度差,也說明腎髓質(zhì)的工作負(fù)荷要大于皮質(zhì),故髓質(zhì)的氧利用度高于皮質(zhì)。而髓質(zhì)又是一個乏血供區(qū)域,外髓的細(xì)胞在缺氧狀態(tài)下運轉(zhuǎn),因而腎臟髓質(zhì)是一個易受損傷的區(qū)域。當(dāng)發(fā)生急性腎功能衰竭時,腎內(nèi)病理改變均會出現(xiàn)近端和遠(yuǎn)端腎小管上皮細(xì)胞腫脹,皮質(zhì)間質(zhì)和外髓帶間質(zhì)炎癥反應(yīng)明顯,小管間毛細(xì)血管被嚴(yán)重間質(zhì)水腫擠壓,尤以少尿期最為顯著。無論急性腎衰竭的病因如何,腎臟的病理改變必然導(dǎo)致腎血流量減少。因此,我們可以認(rèn)為急性腎衰少尿期腎臟的皮、髓質(zhì)處于高氧狀態(tài),并且尤以髓質(zhì)明顯,是因為髓質(zhì)Na+-K+泵的作用消失,氧利用度的減低,氧合血紅蛋白相對增高所致。我們的研究中另一項有意義的發(fā)現(xiàn),是功能性急性腎衰患者和急性腎衰非少尿期患者腎臟皮質(zhì)和髓質(zhì)的R2*值均增高,提示此期病變的腎臟皮髓質(zhì)處于低氧濃度或急性缺血狀態(tài)。可能的原因為:①血容量減少導(dǎo)致腎臟缺血;②血液濃縮繼發(fā)高濾過的主動水重吸收增加,導(dǎo)致腎耗氧量增加,氧利用度增加。而該期腎衰患者腎髓皮質(zhì)氧濃度差仍然存在,也說明腎臟功能尚存,也可解釋這3例患者接受治療后能夠快速恢復(fù)腎臟正常功能。綜上所述,我們的研究表明,腎臟BOLDMRI測量的R2*值及其偽彩圖可