T1-mapping定量分析肾移植术后早期不同功能移植肾皮髓质T1值差异的价值

任涛， 陈丽华， 谢双双， 王振， 付迎欣， 沈文

·腹部影像学·

T1-mapping定量分析肾移植术后早期不同功能移植肾皮髓质T1值差异的价值

任涛， 陈丽华， 谢双双， 王振， 付迎欣， 沈文

目的探讨T1-mapping定量分析技术评估肾移植术后早期肾功能的价值。方法将76例异体肾移植术后2～4周的患者及26例健康志愿者(对照组)纳入研究，根据肾小球滤过率(eGFR)将患者组分为3组：A组为移植肾功能良好组(n=44)；B组为移植肾功能轻中度受损组(n=19)；C组为移植肾功能重度受损组(n=13)。所有受试者均行常规序列和斜矢状面改良Look-Locker反转恢复(MOLLI)序列MRI检查，测量肾脏皮髓质的T1值。比较各组内及各组间肾脏皮髓质T1值的差异，分析移植肾皮质、髓质T1值与eGFR间的相关性，采用ROC曲线分析T1值对不同功能移植肾的鉴别诊断价值。结果各组内肾皮质的T1值均明显小于肾髓质(P<0.001)。A、B、C和对照组中肾皮质的T1值分别为(1511.95±111.31)、(1663.22±66.81)、(1719.09±74.47)和(1748.88±62.72)ms，除B组与C组间的差异无统计学意义(P=0.05)外，其余各组间的差异均有统计学意义(P<0.05)。A组肾髓质的T1值[(2009.65±97.83)ms]大于对照组[(1946.91±51.43)ms]，差异有统计学意义(P=0.004)，其余各组间肾髓质T1值的差异无统计学意义(P>0.05)。移植肾皮质的T1值与eGFR呈负相关(r=-0.45，P<0.01)。肾皮质T1值鉴别移植肾功能良好与移植肾功能受损(包括轻中度与重度受损)时曲线下面积(AUC)为0.75，诊断灵敏度及特异度分别为88.6%及83.1%。结论T1-mapping定量分析技术对评估肾移植术后早期肾功能具有一定价值，有望成为临床上无创监测移植肾功能的方法。

肾移植； 肾功能； 磁共振成像； T1值； 诊断效能

表1 受试者的基本临床资料

指标对照组A组B组C组t/χ2值P值性别(男/女)16/1032/1214/59/41．153a0．764年龄(岁)37．5±13．536．1±11．535．1±9．334．3±8．40．2870．835术后时间(d)-18．7±1．718．9±1．519．2±1．10．7630．470移植肾类型-4．876a0．087 亲体肾1531 尸体肾291612eGFR#-81．8±14．0∗47．6±6．8∗14．3±7．5∗187．625<0．001

注：a为χ2值；*三组间两两比较，差异均有统计学意义(P<0.05)；#单位为mL/(min·1.73m2)。

肾脏皮质和髓质的含水量不同，且同一组织在不同病理状态含水量亦不同[1]，相应地依赖于水含量的组织弛豫时间也存在差异[2]，并且组织的纵向弛豫时间(T1值)的变化要早于横向弛豫时间(T2值)的变化[3-4]，此外，肾脏T1值的变化可能会影响依赖于T1值的功能磁共振成像(如动脉自旋标记成像)测量结果的准确性[2]。因此，定量测量个体化的肾脏T1值对了解肾脏疾病的程度有重要意义。肾移植是终末期肾病患者的最有效治疗方法，对术后移植肾的纵向弛豫时间是否有变化以及变化情况等目前尚处于初步研究阶段[5]，在其临床应用价值有待进一步证实。因此，笔者通过对26例健康志愿者及76例肾移植术后2～4周的患者行改良Look-Locker翻转回复(modified Look-Locker inversion recovery,MOLLI)序列MRI 检查，旨在探讨T1-mapping评估肾移植术后早期肾功能的价值。

材料与方法

1.研究对象

本研究经医院伦理委员会批准，所有受试者检查前签署了知情同意书。

前瞻性搜集2014年5月-2015年12月于我院行异体肾移植术患者的病例资料。纳入标准：①术后2～4周；②术后常规采用他克莫司(或环孢素A)+吗替麦考酚酯+泼尼松的三联免疫抑制方案进行抗排异反应治疗；③无MRI检查禁忌证。排除标准：①接受胰肾联合移植患者；②接受小儿双肾移植患者；③MRI检查前多谱勒超声检查发现移植肾有肾盂积水的患者。此外，同期搜集符合条件的成年健康志愿者作为正常对照组，纳入标准：既往无肾病、高血压和糖尿病等病史，近1年内血肌酐(serum creatinine，SCr)检测及尿常规检查无明显异常。最终共纳入102例受试者：肾移植患者76例，男55例，女21例，年龄16～57岁，平均(35.5±10.3)岁；健康志愿者26例，男16例，女10例，年龄24～59岁，平均(37.5±13.5)岁。

记录所有受试患者行MRI检查当天的SCr值(单位：mg/dL)，根据简化肾脏病膳食改善公式(modification of diet in renal disease，MDRD)估算肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate，eGFR)[6]：

eGFR(男性)=186×(SCr)-1.154×(年龄)-0.203

(1)

eGFR(女性)=186×(SCr)-1.154×(年龄)-0.203×0.742

(2)

参照慢性肾脏疾病分期方法[7]，依据eGFR将移植肾患者分为3组：A组44例，为移植肾功能良好组[eGFR≥60mL/(min·1.73m2)]；B组19例，为移植肾功能轻中度受损组[30≤eGFR<60mL/(min·1.73m2)]；C组13例，移植肾功能重度受损组[eGFR<30mL/(min·1.73m2)]。受试者的基本临床资料见表1。

2.检查方法

使用Siemens Magnetom Trio Tim 3.0T磁共振扫描仪，最大梯度场强40 mT/m，最大梯度转换率200 mT/(m·s)，8通道体部相控矩阵线圈。所有受试者在MRI检查前2 h禁食、禁水。受试者仰卧于检查床上、自然呼吸。26例健康志愿者及76例肾移植患者分别行双侧肾脏和移植肾的常规MRI及MOLLI序列扫描。常规MRI包括压脂序列横轴面T1WI及冠状面T2WI。MOLLI序列沿肾脏最大长轴方向采用斜矢状面进行扫描，主要参数：TE 1.03 ms，TR 314.54 ms，TI 219 ms，翻转角35°, 体素大小2.3 mm×2.3 mm×5.0 mm，视野300 mm×300 mm，层厚5.0 mm，重复次数1，单次屏气采集，扫描时间约8 s。

3.图像分析

将T1-mapping图像传送至Siemens Syngo工作站进行图像处理。由2位分别具有7年和3年腹部影像诊断经验的反射科医师分别对数据进行盲法测量。分别在肾脏的上、中、下极处于皮质(图1a)和髓质(图1b)内勾画6～10个圆形感兴趣区(region of interest，ROI)，ROI面积尽可能大，ROI面积在皮质为4～15 mm2、髓质为5～25 mm2。取其中1位医师测得的T1值的平均值作为最终值进行分析比较。

图1 肾脏兴趣区(ROI)选取方法。a) 肾脏的上、中、下极处分别于肾皮质内勾画多个圆形ROI； b) 在肾脏的上、中、下极处于肾髓质内勾画数个圆形ROI。

4.统计方法

结 果

两位医师测量的肾脏皮质和髓质的T1值及一致性分析结果见表2。各组中两位医师对皮质和髓质T1值测量结果的一致性均非常高，ICC>0.81。

表2 两位医师测量的肾脏皮质、髓质T1值及一致性分析

不同组别肾脏T1-mapping伪彩图对比显示，各组髓质T1值均明显高于皮质(图2)。不同组别内皮髓质的T1值及统计分析结果见表3。各组内肾脏皮质与髓质间T1值的差异均有显著统计学意义(P<0.001)。

不同组别间肾脏皮质、髓质T1值的对比见图3。四组间肾皮质T1值的差异具有统计学意义(F=36.225，P<0.001)。进一步两两比较的结果显示，三个移植肾组肾皮质的T1值均显著大于对照组，差异均有统计学意义(P<0.001)；A组的肾皮质T1值明显小于B、C组(P<0.05)，而B组与C组间的差异无统计学意义(P>0.05)。四组间肾髓质T1值的差异具有统计学意义(F=3.632，P=0.016)；进一步两两比较结果显示，B组肾髓质的T1值明显大于对照组(P=0.007)，B、C两组的髓质T1值亦大于对照组小(P分别为0.039、0.047)，而A、B和C组间髓质T1值的差异无统计学意义(P均>0.05)。

移植肾的皮质、髓质T1值与eGFR的相关性分析结果显示(图4)，皮质T1值与eGFR呈负相关(r=-0.45，P<0.01)，而髓质T1值与eGFR的相关性无统计学意义(r=0.04，P=0.74)。皮质T1值鉴别移植肾功能良好与移植肾功能受损(包括轻中度与重度受损)时的曲线下面积(area under curve,AUC)为0.75(95%置信区间0.64～0.85)，最佳诊断阈值为1732.57ms，诊断敏感度和特异度分别为88.6%和83.1%。

表3 不同组别肾脏皮、髓质间T1值对比

讨 论

T1弛豫时间是人体组织的一个本征物理量，精确地测量T1值是MRI定量分析的基础。传统测量T1值的T1mapping技术多采用多个反转时间(inversion time,TI)的反转恢复自旋回波(inversion recovery-spin echo，IR-SE)序列[5]。而本研究中的MOLLI序列是在180°反转脉冲后的固定时相施加90°激励脉冲，使用心电门控连续采集数据的一项新技术，具有扫描时间短、可重复性高以及测量更加精确的优点[9-10]，目前已在心肌梗死、心肌炎和心肌纤维化等心脏疾病的评估中广泛应用[11-12]，在健康成人肾脏T1值的评估中也得到初步应用[2]。肾移植术后早期肾功能的好坏直接影响着患者的短期和长期存活率[13-14]，而T1值对于反映肾脏疾病的程度有重要意义。本研究中笔者应用基于MOLLI技术的T1-mapping分析健康志愿者及不同功能移植肾实质的T1值，得出其对早期不同功能移植肾皮质T1值差异的评估具有一定价值。

图2 肾脏T1-mapping伪彩图，显示各组中肾髓质的T1值均高于肾皮质。a)对照祖； b)移植肾功能良好组； c)移植肾功能轻中度受损组； d) 移植肾功能重度受损患组。

图3 不同组别肾脏间皮质、髓质T1值对比的直方图。肾功能受损组(A、B、C组)的肾皮质和髓质T1值均大于对照组。 图4 移植肾皮质T1值与eGFR的相关性曲线，显示肾皮质的T1值与eGFR呈负相关。

各组内肾脏皮髓质间T1值的对比结果显示，所有组别中髓质的T1值均明显大于皮质(P<0.001)。分析原因可能为肾脏髓质内含水量较皮质丰富，使组织内T1值较长，这与肾脏的解剖结构及生理特点相一致。本研究中健康对照组肾皮质T1值的测量结果与Gillis等[2]应用MOLLI技术在3.0T MR上的测量结果相似，而移植肾皮、髓质T1值的测量结果较其他研究者的测量值偏高[1,5,15]，分析原因可能与不同的成像设备、成像序列以及扫描参数有关。另外，本研究中选择的均为肾移植术后2～4周的患者，移植肾所处的临床环境较为一致，因此，所得结果更具可比性。

肾皮质T1值在不同组别间的对比结果显示，移植肾功能良好组的皮质T1值明显大于健康对照组，该结果与Huang等[5]的研究结果一致，分析原因可能为功能良好的移植肾由于其去神经支配，肾动脉(尤其是入球小动脉和出球小动脉)不受交感神经调节，使得移植肾皮质的水含量增多[16]。此外，移植肾功能受损组(包括轻中度和重度受损)的皮质T1值明显大于移植肾功能良好组，可能原因为功能受损时肾间质内多有水肿、炎性细胞浸润、变性坏死等病理改变，使细胞内以及间质内水分子含量增高，从而使组织内的T1值升高。本研究中的相关性分析结果显示，移植肾皮质的T1值与eGFR呈负相关，说明随着移植肾功能的减低，移植肾皮质T1值增高，表明皮质T1值能够评估移植早期肾脏的功能。

本研究中肾髓质T1值在不同组别间的对比结果显示，移植肾功能良好组髓质T1值明显大于健康对照组，此结果与Huang等[5]的研究结果基本一致。笔者认为出现这种表现的原因可能为功能良好的移植肾由于其去神经支配，肾小管的重吸收不受交感神经末梢释放的去甲肾上腺素调控，使髓质的含水量增多。然而，移植肾功能受损(包括轻中度和重度受损)组髓质T1值与移植肾功能良好组比较，差异无统计学意义。这一结果与Huang等[5]的研究结果不一致，笔者分析原因可能为本研究中髓质T1值的测量结果均较高，对其轻微变化不敏感；另一方面，由于肾小管和集合管的特殊结构，使髓质呈现基底位于皮髓质交界，尖端指向肾门的锥形形态，功能受损时，皮髓质分界欠清，ROI放置的位置也有可能引起测量的误差，从而影响统计分析结果，具体原因有待进一步研究。

本研究结果显示，皮质T1值鉴别移植肾功能良好组与移植肾功能受损组(包括轻中度与重度受损)的ROC曲线下面积为0.75，表明皮质T1值可为早期不同功能移植肾的鉴别诊断提供有价值的信息。

本研究的局限性：第一，对移植肾功能的评价，没有采用实际测量的肾小球滤过率作为标准，而将能在一定程度上反映肾功能的根据患者的SCr、年龄和性别计算的eGFR作为参考标准[17-18]；第二，本研究未能获得受试者的病理结果，不能对不同病理类型的肾脏组织的T1值变化情况进行评估。在今后的研究中，将进一步分析不同病理类型的肾脏疾病的T1值情况。

综上所述，磁共振T1-mapping技术对不同功能早期移植肾皮质T1值的差异评估具有一定价值，有望成为临床上无创评估移植肾功能的一种手段。

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ValueofT1mappingtoquantitativeanalyzethedifferenceofT1valuesindifferentrenalallograftsfunctionearlyafterkidneytransplantation

REN Tao,CHEN Li-hua,XIE Shuang-shuang,et al.

Department of Radiology,the First Central Hospital of Tianjing,Tianjing 300192,China

Objective:To explore the value of T1mapping to quantitative analyze the difference of T1-values in diffe-rent renal allografts function early after kidney transplantation.MethodsIn this prospective study,76 renal allograft reci-pients 2 to 4 weeks after kidney transplantation and 26 age-matched volunteers were included.Recipients were divided into three groups according to the estimated glomerular filtration rate (eGFR):group A (n=44),recipients with good allograft function (eGFR≥60mL/(min·1.73m2);group B (n=19),recipients with mild to moderate impaired allograft function (30≤eGFR<60mL/(min·1.73m2);group C (n=13),recipients with severe impaired allograft function [eGFR<30mL/(min·1.73m2)].At the same time,healthy volunteers (n=26) were selected as the control group.All subjects underwent conventional MRI and modified Look-Locker inversion recovery sequence (MOLLI) MRI which was performed in the oblique-sagittal plane.Renal cortical and medullary T1-values were measured.Difference of cortical and medullary T1-values within the group or among four groups were compared.Correlation of cortical and medullary T1-values with eGFR was eva-luated.The diagnostic efficacy of using T1-mapping to discriminate different renal function was assessed.ResultsThe cortical T1-values were significantly lower than the medullar T1-values in each group (P<0.001 for all).Cortical T1-value was (1511.95±111.31),(1663.22±66.81),(1719.09±74.47) and (1748.88±62.72)ms for four groups respectively,it was significantly different between each other except group B and C (P<0.05).Medullary T1-value was (2009.65±97.83)ms in group A,they were larger than that in control group which was (1946.91±51.43)ms (P=0.004).There was no statistically significant difference in medullary T1-values between other groups (P>0.05).Cortical T1-values exhibited a negative correlation with renal function as determined by eGFR for recipients (r=-0.45,P<0.01).Mean cortical T1values showed a high area under the ROC curve (AUC=0.75) to discriminate renal allografts with good and impaired (including mild to moderate impaired and severe impaired) function,with a sensitivity of 88.6% and a specificity of 83.1%.ConclusionT1-mapping provide valuable information to analyze the difference of cortical T1-values in different renal allografts function early after transplantation.It could be a useful method for evaluating renal function noninvasively.

Kidney transplantation； Renal funtion； Magnetic resonance imaging； T1value； Diagnostic efficacy

300192 天津，天津市第一中心医院放射科(任涛、陈丽华、谢双双、沈文)，器官移植中心(王振、付迎欣)；300041 天津，天津市环湖医院CT室(任涛)

任涛(1989-)，女，山西大同人，硕士，住院医师，主要从事腹盆部和中枢神经影像诊断工作。

沈文，E-mail：shenwen66happy@163.com

2016年天津市自然科学基金资助项目(16JCYBJC27300)

R445.2； R692.5

A

1000-0313(2017)12-1277-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2017.12.015

2017-04-23)