多b值DWI在糖尿病肾病的初步应用研究

郭永榜，董国礼，殷洁，张晓亚，李建灵，向旭

(1.南阳市中心医院，河南 南阳 473000；2.川北医学院附属医院，四川 南充 637000)

近年来，弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)在肾脏方面的应用研究非常广泛，包括慢性肾病、肿瘤病变、肾移植及感染等，其在肾功能评价中的作用得到国内外肯定。吴姝焜等[1]在研究DWI对肾功能状态评价的应用价值及表观弥散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)与肾功能状态的关系中显示，ADC值对早期肾脏疾病的诊断有较好的敏感性，并由此认为其可能成为新的评价肾功能的指标。Inoue等[2]的研究则认为，DWI可以无创性评估肾功能，ADC值可作为评估肾间质纤维化及肾缺氧程度的准确指标。Hueper等[3]利用扩散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)对ADC值与肾病理相关性进行评估的研究进一步认为，肾小球硬化、肾间质纤维化、肾小管损害为DN的3个病理阶段，DWI可能是一种无创且有价值的鉴别DN病理发展过程的方法。本研究旨在应用3.0 T磁共振多b值DWI技术探讨ADC值对DN早期及不同分期的鉴别诊断价值，为临床DN的早期诊断、分期及疗效评价提供影像学的参考依据。

1 材料与方法

1.1 一般资料

试验组选择临床确诊的糖尿病肾病患者55例为试验组，其中男性33例，女性22例，年龄29～77岁，平均58岁；对照组则采用60名健康志愿者，其中男性33例，女性27例，年龄22～78岁，平均年龄44岁。

1.2 仪器与检查方法

采用Discovery MR 750 3.0 T 超导型磁共振成像系统，进行常规T1WI、T2WI和DWI检查。DWI采用单次激发平面回波序列，并行空间采集成像技术，轴位扫描，扫描参数为TR 2 200～2 400 ms，TE 80.5～87.7 ms，矩阵为256×256，带宽±250 kHz，FOV28～32 cm，层厚5.0～8.0 mm，间隔1.0 mm，激励次数为2，频率编码方向：S/I，弥散敏感梯度方向为3个。扩散敏感系数b值分别0、50、100、300、500、800 s/mm2。使用呼吸门控单次屏气技术扫描，扫描时间20 s，获以肾门为中心的8～12层图像，扫描范围覆盖双肾。

1.3 图像后处理及分析

采用AW4.4工作站Functool软件对DWI图像进行后处理，由工作站自动生成ADC图，调整域值范围，以包含整个肾脏，并除外肾窦及肾脏周围脂肪及纤维结构等为标准，以每组序列中附带的b值为0的T2WI作为参考图像．分别测量双侧肾脏皮质和髓质的ADC值。选取ROI应避开肾边缘、皮髓质分界及肾柱肾血管位置，选取肾门的2～3个平面进行测量，尽量保证ROI的外形及大小一致。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 糖尿病肾病患者多b值DWI的特点

对DN患者进行MR扩散加权成像，利用Functool软件对DWI图像进行后处理，并测得左右肾皮髓质ADC值。b值取50、100、300、500、800 s/mm2。各b值下所有数据符合正态分布，因左右侧肾脏皮质、髓质ADC值差异均无统计学意义(P>0.05)，故可将左右肾数据合并，样本数翻倍，即DN早期组34例患者变为68个肾脏，DN中晚期组21例患者变为42个肾脏。

2.2 正常对照组、DN早期组及DN中晚期组的肾脏皮、髓质ADC值比较

各b值下正常对照组、DN早期组及DN中晚期组的肾脏皮、髓质ADC值的大小见表1。b值分别取50、100、300、500、800 s/mm2时，正常对照组、DN早期组和DN中晚期组的皮质及髓质ADC值依次减低。当b值为50、100 s/mm2时，正常对照组与DN早期组皮质、髓质分别比较，ADC值差异无统计学意义(P>0.05)，b值为300 s/mm2时，正常对照组与DN早期组髓质比较，ADC值差异无统计学意义(P=0.118)。此外，其余各 b值下正常对照组、DN早期组及DN中晚期组的肾脏皮质、髓质ADC值两两比较，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表1b取值不同时各组皮质及髓质ADC值比较

表2 不同b值下3组间皮质及髓质ADC值比较

3 讨论

3.1 糖尿病肾病的发病机制及病理生理

目前，DN的发病机制医学研究尚未完全阐明，通常认为DN是肾小球基底膜增厚、系膜扩张进而发展形成的弥漫性肾小球硬化，可累及肾小球、肾小管、肾间质和肾血管[4]。肾小球及肾小管的破坏，肾间质的纤维化，使肾小球的滤过率及肾小管的分泌和重吸收功能下降，降低了肾脏转运水的功能，导致其皮髓质水分子的扩散受限，从而引起弥散加权成像ADC值的改变，此为应用DWI技术诊断DN的病理生理基础。

3.2 多b值DWI在DN早期的诊断价值

DN的早期诊断和及时有效的干预治疗可逆转肾脏损害，有效延缓病情进展。DN早期主要以组织细胞肿胀为主，病理表现为肾脏体积增大，肾小球滤过率增高，肾血管内皮细胞肿胀，肾脏灌注正常或呈高灌注[5]。此期肾功能尚属正常，血肌酐、尿素氮和肾小球滤过率对早期诊断不敏感，而DWI对各种病因所致的细胞水肿则非常敏感。Lu等[6]在对15例糖尿病患者和5例健康志愿者肾脏做DWI和DTI的研究中认为，磁共振功能成像可以作为DN早期诊断的评估指标。本研究结果显示，当b值为50、100 s/mm2时，正常对照组与DN早期组皮质、髓质分别比较ADC值差异无统计学意义(P>0.05)；而当b值为500、800 s/mm2时，正常对照组与DN早期组皮质、髓质分别比较ADC值，差异有统计学意义(P<0.01)，这表明较大的b值对DN早期诊断的敏感性高，可能是因为b值较小时ADC值受微循环灌注的影响比较大，而DN早期的灌注正常或呈高灌注，故用低b值比较DN早期组与正常对照组没有明显差异；b值较大时组织灌注的影响被消除或消弱，此时ADC值仅反映肾组织水分子的扩散情况，由于DN早期以组织细胞肿胀为主，则水分子弥散受限，ADC值降低，故取较大b值时，正常对照组与DN早期组有统计学差异。这与既往研究文献基本一致[7-8]。研究结果还显示，当b值为300 s/mm2时，正常对照组与DN早期组髓质比较ADC值差异无统计学意义(P=0.118)，而正常对照组与DN早期组皮质比较ADC值差异有统计学意义(P=0.016)，这说明DN皮质ADC值变化的敏感性比髓质高，这可能与皮髓质的解剖结构有关，DN早期病变主要累及肾小球，肾小球大部分分布于皮质，而髓质主要是小管状结构，在早期损伤不如皮质明显。此外，在b值分别取50、100、300、500、800 s/mm2时，正常对照组、DN早期组和DN中晚期组的皮质及髓质ADC值依次减低。

3.3 多b值DWI在DN分期中的鉴别诊断价值

国内外学者在对慢性肾病患者进行DWI研究中发现[9-12]，慢性肾病患者肾脏的ADC值与慢性肾病的分期、血清肌酐水平、肾小球滤过率、间质纤维化程度等有关，并由此认为患者肾脏的ADC值变化能够间接反映慢性肾病肾脏结构和功能的改变。

本研究在各b值下分别比较DN左右侧肾脏皮质之间、髓质之间ADC值的差异均无统计学意义(P>0.05)，在一定程度上反映了DN弥漫性改变的病理特点。b值分别取50、100、300 s/mm2时，DN早期组和正常对照组分别与DN中晚期组皮髓质比较，差异有统计学意义(P<0.05)；b值分别取500、800 s/mm2时，正常对照组、DN早期组及DN中晚期组间肾脏皮质、髓质ADC值两两比较，差异均有统计学意义(P<0.01)；各b值下正常对照组、DN早期组和DN中晚期组的皮质及髓质ADC值依次减低，且中晚期组ADC均低于早期组，提示DN的病理损害导致的微结构改变影响了肾脏水分子的扩散程度，使肾脏皮髓质ADC值降低，肾脏损害程度越重ADC值越小，说明多b值DWI对DN的分期有一定的临床应用价值。

综上所述，3.0T磁共振多b值弥散加权成像可以用于DN的早期诊断和DN分期的鉴别诊断，也可作为临床治疗DN疗效评价和疾病发展进程的参考指标。另外，本研究样本量有限，特别是DN的中晚期病例较少，在某种程度上会造成统计分析结果的误差，肾脏多b值DWI作为一种新型的无创性的功能影像学检查方法，在DN诊断方面的价值还有待进一步研究。