MR扩散张量成像评估高尿酸血症患者肾损伤

程仲元,冯友珍,胡俊娇,林绮婷,蔡香然

(暨南大学附属第一医院医学影像中心，广东 广州 510630)

我国高尿酸血症发病率逐年上升，且患者日益年轻化。高尿酸血症为高血压、糖尿病、心血管疾病发生发展的危险因素，亦与肾脏疾病关系密切[1-2]，可引发一系列肾功能损害；若能早期发现肾功能受损并给予干预和治疗，可延缓甚至阻止其进展[3-5]。扩散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)已广泛用于糖尿病肾病[6-7]、肾组织纤维化[8]、慢性肾脏疾病[9-10]及鉴别肾脏肿瘤[11]等相关研究。本研究探讨DTI评估高尿酸血症早期肾功能损伤的可行性，并分析其参数与血清尿酸(serum uric acid, SUA)及肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate, eGFR)的关系。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2016年3月—2017年2月于暨南大学附属第一医院接受双肾区MR检查的56例男性高尿酸血症患者及25名健康志愿者(HC组)。纳入标准：①年龄25～45岁；②无恶性肿瘤、血液病、放射及化学治疗等病史；③无高血压、糖尿病、风湿、类风湿等全身系统性疾病；④无慢性肾脏疾病史或慢性肾脏、肾病综合征等；⑤近期无泌尿系感染史；⑥既往无规律服用降尿酸药物治疗史。排除标准：①图像质量差，严重影响诊断；②肾脏内有较大(>2 cm)或较多(>3个)单纯性肾囊肿、肾脏错构瘤、泌尿系结石(多发结石或结石>2 cm)或其他病变；③存在MR检查禁忌证。本研究经院伦理委员会批准[批准号:(2016)050]，受检者均签署知情同意书。

根据高尿酸血症患者是否有痛风性关节炎症状将其分为2组，即无症状高尿酸血症(asymptomatic hyperuricemia, AH)组和痛风(gout arthritis, GA)组。AH定义为正常嘌呤饮食状态下，非同日2次空腹SUA>416 μmol/L(7.0 mg/dl)而无痛风发作史；GA为符合2015年ACR/EULAR联合分类诊断标准[12]，且为首次发作。

1.2 仪器与方法 采用 GE Discovery MR750 3.0T超导型MR仪，8通道体部线圈。嘱受检者扫描前禁食4 h，2 h内饮水量不超过350 ml；检查前对其行呼吸训练。检查时嘱受检者仰卧，足先进，采集腹部冠状位图像。T1WI采用屏气FSPGR序列，TR 3.8 ms，TE 2.2 ms,层厚4.0 mm, 层间隔0.4 mm，FOV 38.0 cm×38.0 cm，带宽166.7 kHz，矩阵256×200，NEX 0.7，扫描时间6 s；T2WI采用呼吸触发扫描自旋回波序列，TR 6 000 ms，TE 75.2 ms，层厚4.0 mm，层间隔0.4 mm，FOV 38.0 cm×38.0 cm，带宽83.3 kHz，矩阵320×320，NEX 2.5，扫描时间 1 min 48 s；DTI采用呼吸触发SE/EPI序列，TR 3 000～5 500 ms，TE 58.9 ms，层厚4.0 mm，层间隔0.4 mm，FOV 38.0 cm×30.4 cm，带宽250 kHz，矩阵128×128，NEX 2.0，平均采集时间约3 min 51 s，b值取0和800 s/mm2，施加16个方向扩散敏感梯度场。共获得10～13层图像。

1.3 图像后处理及分析 由2名具有5年以上腹部影像学诊断经验的主治医师根据T1WI、T2WI及b=800 s/mm2的DWI独立观察双肾有无占位性病变、多发肾结石和积水及明显肾周渗出等，意见不一致时经讨论决定。将DTI原始数据上传至GE ADW4.5工作站，经后处理获得各向异性(fractional anisotropy, FA)和表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)伪彩图，由上述2名医师在b=0 s/mm2的DTI原始图像(图1A)近肾门层面勾画ROI，尽量避开血管、肾盂和肾脏边缘。肾皮质ROI为沿皮质区勾画并尽量覆盖当前层面皮质的600～800 mm2弧形区域。于肾上、中、下极髓质区分别勾画25～40 mm2类圆形区域，为肾髓质ROI(图1B)。将所有ROI自动匹配至FA和ADC伪彩图(图2～4)，分别测量右肾皮、髓质相应参数，选取肾门层面及其相邻前后3个层面测量各参数值，以其均值为最终结果。

1.4 实验室检查 于MR检查前1天检测SUA、肌酐，测量前避免剧烈运动、发热等。根据中国肾脏疾病膳食改良(modification of diet in renal disease, MDRD)方程[13]计算eGFR。

1.5 统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。计量资料以±s表示。采用组内相关系数(interclass correlation coefficient, ICC)分析HC组DTI参数结果，评估2名医师测量结果的一致性：ICC≤0.4为一致性差，0.40.8为一致性好。以采用单因素方差分析比较3组年龄、体质量指数(body mass index, BMI)、SUA、eGFR及肾皮、髓质DTI参数结果的差异，组间方差性齐采用Bonferroni检验进行两两比较，否则采用Tamhane′sT2法。以Pearson相关性分析观察肾皮、髓质DTI各参数与SUA、eGFR及SUA与eGFR间关系。P<0.05为差异有统计学意义。

图1 于b=0 m/s2DTI原始图(A-B)勾画肾皮质、髓质ROI示意图 图2 男性志愿者，27岁， 肾ADC(A)和FA(B)伪彩图

图3 AH患者，男，34岁，肾ADC(A)和FA(B)伪彩图 图4 GA患者，男，28岁， 肾ADC(A)和FA(B)伪彩图

2 结果

2.1 临床资料 共53例患者及23名志愿者纳入研究，包括AH组23例、GA组30例及HC组23名，3组间年龄差异无统计学意义(P>0.05)，BMI、SUA及eGFR差异均有统计学意义(P均<0.05)。HC组SUA值低于AH组及GA组(P均<0.05)，GA组eGFR低于HC组(P<0.05)，余组间两两比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1。

2.2 肾皮、髓质DTI各参数比较 2名医师测量皮质与髓质ADC值及FA值的结果一致性好(ADC值的ICC=0.88、0.99,FA值的ICC=0.89、0.89，P均<0.05)。3组间肾皮、髓质ADC值及FA值差异均有统计学意义(P均<0.05)。AH组、GA组肾皮质ADC值及GA组髓质ADC值均低于HC组(P均<0.05)；AH组、GA组肾皮质及髓质FA值均低于HC组(P均<0.05)，余各参数两两比较差异无统计学意义(P均>0.05)。见表2。

2.3 相关性 肾皮、髓质FA值(r=-0.41、-0.40)及肾皮、髓质ADC值(r=-0.34、-0.28)与SUA均呈负相关(P均<0.05)，而肾皮、髓质DTI各参数与eGFR无明显相关；SUA与eGFR呈负相关(r=-0.43，P<0.05)。

3 讨论

DTI由BASSER等[14]于1994年首次提出，在MR扩散加权成像(diffusion-weighted imaging, DWI)基础上发展而来，通过施加6个以上采集方向的扩散敏感梯度场，获得反映体内水分子扩散运动的张量信息，能较DWI技术更精确地反映体内组织水分子的扩散运动状态。FA值与ADC值是DTI用来描述水分子扩散运动的2个最常用参数。FA值反映组织水分子扩散的各向异性程度；而ADC值是组织内水分子扩散的定量参数，反映水分子扩散运动受限制程度。

表1 3组基本资料比较

表2 3组肾皮质及髓质DTI参数比较(±s)

表2 3组肾皮质及髓质DTI参数比较(±s)

组别肾皮质ADC(×10-3 mm2/s)FA肾髓质ADC(×10-3 mm2/s)FAHC组(n=23)2.12±0.070.16±0.011.87±0.090.32±0.02AH组(n=23)2.05±0.050.15±0.011.82±0.040.30±0.02GA组(n=30)2.06±0.220.15±0.011.82±0.040.30±0.02F值7.7812.566.266.73P值<0.05<0.05<0.05<0.05

本研究采用DTI评估eGFR正常水平或轻度下降的AH和GA患者的肾损伤，探讨以此评估高尿酸所致肾功能损伤的可行性。因右肾受心脏大血管及膈肌运动影响较小，故选择右肾进行参数测量。本研究结果显示，AH、GA组皮质或髓质FA值均显著低于HC组，提示组织水分子扩张方向的一致性在一定程度上受损，可能与以下因素有关：①持续高尿酸盐状态易致尿酸盐结晶沉积于肾小管内，引起肾小管损伤，使水分子弥散方向性发生改变；②尿酸盐及尿酸盐结晶诱发炎性反应，促进炎性细胞增殖、浸润等[15]；CHEUNG等[16]认为肝炎性细胞浸润及间质纤维化会导致FA值下降；③平滑肌细胞增殖导致入球小动脉管壁增厚，管腔变窄，肾小球血流量随之减少；HEUSCH等[17]指出肾实质FA值、尤其肾髓质FA值与肾脏血流量相关，肾脏血流量减少会致其降低；④肾小管损伤、间质纤维化和肾小球硬化随疾病进展而不断加重，使肾脏FA值进一步降低[10]；HUEPER等[18]发现肾小管损伤及肾间质纤维化时FA值明显下降。

本研究AH、GA组肾皮质及GA组髓质ADC值均低于HC组。高尿酸血症所致尿酸盐结晶沉积、炎性细胞增殖及浸润[15]和平滑肌细胞增生等均会减小细胞内外间隙致水分子扩散运动受限，使ADC值下降。此外，肾脏是血供及含水量丰富的腹膜后脏器，其微循环及小管内液体流动是影响ADC值不可忽略的因素；肾损伤致血容量及血流量减低、小管液流动受阻及破坏、小管内尿酸盐结晶沉积、间质纤维化等亦可能导致ADC值下降。本研究中AH组肾脏FA值及ADC值与GA组无明显差异，原因可能在于AH组患者肾脏功能改变程度与GA组相近。

本研究结果显示SUA与肾皮、髓质ADC值及FA值均呈负相关，SUA与eGFR呈负相关，与既往研究[19-20]结果相符，提示肾功能受损程度与SUA浓度呈正相关。OBERMAYR等[19]认为SUA水平越高，发生慢性肾病的可能性越高，患者SUA为7.0～8.9 mg/dl时，其发生慢性肾病的危险是正常人的2倍；SUA>9.0 mg/dl时，危险为正常人的3倍。WEINER等[20]亦指出发生肾脏疾病风险增加与SUA水平相关。GA组eGFR低于HC组，而eGFR与DTI参数均无明显相关，可能与eGFR对评估早期高尿酸血症所致肾功能损伤不敏感有关；且本研究受检者相对年轻，早期肾脏微观结构发生改变时，可能调节代偿功能仍较好，致eGFR改变不明显。

综上，DTI可用于评估高尿酸血症早期肾功能损伤；高尿酸血症肾皮质ADC值及肾皮、髓质FA值均低于正常人，而肾皮、髓质FA值及ADC值与SUA呈负相关，SUA与肾功能损伤程度呈正相关。本研究主要不足在于：①未行组织病理检查；②为单中心研究，样本量较小；③未对高尿酸患者早期肾功能变化进行动态观察及随访。