应用磁共振弥散加权成像评价早期糖尿病肾病

福建省中医药大学附属人民医院放射科 （福建 福州 350005）

内容提要： 目的：探讨应用磁共振弥散加权成像技术评价早期糖尿病肾病的可行性及临床应用价值。方法：从2018年5月～2019年4月福建中医药大学附属人民医院住院患者中，有92例糖尿病肾病患者接受放射学检查，排除合并其他肾脏疾病后，有80例糖尿病肾病纳入实验组，并在同期收集62例无糖尿病或肾脏疾病的健康者为对照组。采用多b值DWI序列对实验组和对照组进行磁共振扫描，受试对象于MRI扫描当日检测血清SCr值、24h尿蛋白定量。DWI图像采用AW4.4工作站Functool软件进行后处理，ADC图由工作站自动生成，分别测量双侧肾脏皮质的ADC值。采用独立样本t检验对DN组和对照组的ADC值进行比较，用皮尔逊相关检验评估双肾脏平均ADC值与GFR值、24h尿蛋白量和糖尿病肾病分期之间的关系。结果：健康对照组与糖尿病肾病1期、2期肾脏ADC值比较，差异均无统计学意义。糖尿病肾病3期和4期患者的肾脏ADC值均显著低于健康对照组、糖尿病肾病1期和2期患者。同样，5期糖尿病肾病患者的平均肾ADC值明显低于4期、3期、2期、1期或对照组。糖尿病肾病患者肾脏ADC值与与肾小球滤过率呈显著正相关（r=0.642，P＜0.001），与24h尿白蛋白排泄量呈显著负相关（r=-0.419，P＜0.001）。结论：DWI能在一定程度上无创性评价早期糖尿病肾病，有望成为一种简单有效的筛查早期糖尿病肾病的无创手段，以协助早期诊断与动态监测糖尿病肾病。

近年来，随着经济发展和生活水平的提高，我国患有糖尿病有近1.14亿人，是目前糖尿病患病人数最多的国家[1]。目前DN诊断主要依赖于病史、实验室检查等，但是确切的病史追溯常常比较难，而且影响蛋白尿、肾功能因素比较多，同时遇到诊断困难需要鉴别的时候，经常需要进行肾活检明确病理诊断。但是，肾活检可能导致感染、出血等并发症，让患者对肾活检有所顾忌。磁共振扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）是非侵入性影像检查方法，可以研究活体组织中水分子扩散运动的成像方法，是一种无创伤可以量化组织器官内水分子纯扩散运动的检查技术。表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）是一个量化指标，反映水分子的位移情况，可以在微观水平反映宏观组织的结构特点。本研究探讨应用DWI及其基础上ADC值评价早期糖尿病肾病的可行性及临床应用。

1.资料与方法

1.1 临床资料

从2018年5月～2019年4月在福建中医药大学附属人民医院住院患者中，有92例糖尿病肾病患者接受放射学检查，除糖尿病外，无其他全身疾病。排除先天性肾发育不良（n=1）、肾积水（n=2）、单纯性囊肿＞3cm或3个以上囊肿（n=5）、梗阻性泌尿系病史（n=1）、肾盂肾炎（n=1）、肾脏手术（n=1）、心脏起搏器（n=1）患者。实验组对80例患者（男45例，女35例；年龄26～70岁）进行MRI检查。对照组62例，男31例，女31例，年龄34～70岁，无糖尿病或肾脏疾病。实验组有6例（7.5%）年龄大于65岁，对照组有5例（8.1%）年龄在65岁以上。根据24h尿白蛋白排泄量和肾小球滤过率（GFR）将糖尿病肾病分为5个阶段：1期（高滤过），蛋白尿＜30mg/24h，GFR＞100mL/min/1.73m2；2期（微量蛋白尿），蛋白尿30～300mg/24h，GFR 90～100mL/min/1.73m2；3期（临床蛋白尿），蛋白尿＞300mg/24h，肾小球滤过率（GFR）60～89mL/min/1.73m2；4期（进行性肾病），肾小球滤过率15～59mL/min/1.73m2，尿白蛋白排泄量增加；5期（终末期肾病），肾小球滤过率＜15mL/min/1.73m2，尿白蛋白大量排出。在参与研究之前，每个受试者都要征得知情同意。

1.2 方法

1.2.1 实验室检查。受试对象于MRI扫描当日检测血清SCr值、24h尿蛋白定量。根据患者年龄及性别、SCr值、利用简化MDRD公式计算肾小球滤过率（estimated glomerular filtration rate，eGFR）。

1.2.2 肾脏磁共振扫描。采用Siemens Verio 3.0T MRI仪，进行常规T1WI、T2WI和DWI检查。DWI采用单次激发平面回波成像技术，横断面扫描，扫描参数为重复时间（repetition time，TR）2200～2400ms，回波时间（echo time，TE)80.5～87.7ms，矩阵为256×256，带宽±250kHz，视野（field of view，FOV）28～32cm，层厚5.0～8.0mm，间隔1.0mm，频率编码方向：S/I，激励次数为2，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、800s/mm2。采用呼吸门控单次屏气技术扫描，扫描时间20s，扫描范围覆盖双肾，获以肾门为中心的8～12层图像。

1.2.3 图像分析和后期处理。DWI图像采用AW4.4工作站Functool软件进行后处理，ADC图由工作站自动生成，在包含整个肾脏，并除外肾窦及肾脏周围脂肪和纤维结构等为标准范围调整域值，以每组序列中附带的b值为0的T2WI作为参照图像，然后分别测量双侧肾脏皮质的ADC值。原始数据由两名高年资的影像诊断医师独立双盲分析，尽量的避开肾窦组织以及伪影，随机选取移植肾上、中、下以及各一个层面，测量皮质感兴趣区（region of interest，ROI）的定量参数。避开肾边缘、皮髓质分界及肾柱肾血管位置选取ROI，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。

1.3 统计学分析

统计分析采用SPSS 17.0统计软件包进行，肾脏皮质ADC均值结果用（±s）表示，采用独立样本t检验对糖尿病肾病组和健康对照组肾脏皮质ADC值及SCr、eGFR值进行比较，单因素方差分析比较健康对照组、DN各期肾脏皮质的ADC值差异，两两比较采用LSD法，用皮尔逊相关检验评估肾脏平均ADC值与GFR值、24h尿蛋白量和糖尿病肾病分期之间的关系，P＜0.05为有统计学意义。

2.结果

在平均年龄方面，患者组和对照组之间无显著差异[（45.9±8.7）岁vs（46.8±11.1）岁（P=0.175）]，性别分布（P=0.670）。糖尿病患者的肾小球滤过率范围为8.2～183.6mL/min/1.73m2，平均（70.8±42.4）mL/min/1.73m2，蛋白尿范围为2.0～8088.1mg/24h，平均（668.7±1341.3）mg/24h，见表1。54例糖尿病肾病患者（67.5%）患有高血压，而对照组受试者均未发现高血压。表2显示了对照组和糖尿病肾病不同分期的平均肾脏ADC值。实验组和对照组的左、右肾ADC值差异无统计学意义（P=0.854，0.755）。对照组与1期（P=0.945）、对照组与2期（P=0.616）、1期与2期（P=0.976）、3期与4期（P=0.986）肾脏ADC值比较，差异均无统计学意义。3期和4期患者的肾脏ADC值均显著低于对照组、1期患者和2期患者（均P＜0.001）。同样，5期患者的平均肾ADC值明显低于4期（P=0.003）、3期（P=0.020）、2期、1期或对照组（P＜0.001）。根据这些结果将患者分为1组（1+2期，n=36）、2组（3+4期，n=30）和3组（5期，n=14）。组3和组2的平均肾ADC值明显低于组1（均为P＜0.001）或对照组（均为P＜0.001），组3的平均肾ADC值显著低于组2（P=0.001），但组1与对照组之间无显著差异（P=0.522），见表3。糖尿病肾病患者肾脏ADC值与与肾小球滤过率呈显著正相关（r=0.642，P＜0.001），与24h尿白蛋白排泄量呈显著负相关（r=-0.419，P＜0.001）。

表1. 受试者的一般资料

表2. 糖尿病肾病各分期的肾脏平均ADC值

3.讨论

在这项研究中，使用定量DWI发现肾脏平均ADC值与糖尿病肾病的临床分期之间存在显著的负相关。此外，与健康对照组相比，3、4和5期糖尿病肾病患者的肾脏平均ADC值显著降低，但在早期糖尿病肾病患者中没有显著差异。同样，先前的研究表明，在各种急慢性肾脏疾病中，肾脏的ADC值都会降低，并且ADC值与GFR值之间存在显著的相关性。Namimoto等人报道慢性和急性肾功能衰竭患者肾脏皮质和髓质的ADC值明显低于正常肾组织的ADC值[2]。Carbone等人在一项对14名患者进行的初步研究中，报告了肾小球滤过率与肾脏ADC值之间的良好相关性[3]。Xu等人还发现，与正常肾脏相比，受损肾脏的ADC值显著降低，并发现GFR与肾脏ADC值呈正相关[4]。在Xu等人的一项研究中，慢性肾脏病除1期外，其余各期肾脏ADC值均显著低于正常，且与血清肌酐水平呈负相关[5]。在一项对16名糖尿病患者进行的扩散张量成像研究中，Lu等人进行了研究[6]，肾小球滤过率＜60mL/min/1.73m2的糖尿病患者肾髓质ADC值、各向异性分数（FA）和皮质ADC值显著降低，肾小球滤过率≥60mL/min/1.73m2的糖尿病患者肾髓质ADC值和FA值显著降低，可能与间质纤维化、肾小球硬化和肾小管损害有关[7]。

糖尿病合并终末期肾脏疾病的人数急剧增加，建立更有效的监测和治疗模式是必要的。目前，就肾功能障碍的进展而言，一些患者可能在正常白蛋白尿的情况下有明显的肾小球滤过率下降。另一方面，一些微量白蛋白尿的患者可能不会进展到显著的蛋白尿和肾小球滤过率丢失的程度，甚至可能在肾功能障碍方面出现一些逆转。因此，我们需要更好的参数来预测糖尿病患者肾病的进展。随着MRI硬件和新序列的进步，DWI已成为肿瘤检测和定性以及肿瘤患者治疗监测的有用工具。为了评估弥漫性实质病变中肾脏的功能状态，肾脏ADC的测量似乎是可行和有希望的。由于ADC依赖于生物组织中的毛细血管灌注和水的分子扩散，因此ADC的改变提供了有关感兴趣组织的微结构变化的信息。肾组织含水量、肾内血流和肾小管血流的改变可能会影响肾ADC值。糖尿病肾病伴微量白蛋白尿的早期，肾小球滤过率（GFR）正常或增高。肾小球滤过率的降低反映了高滤过的减少。当出现明显的蛋白尿时，组织病理学异常往往严重到了极点。晚期形成的进行性肾小球硬化和肾小管间质纤维化也可能限制水的扩散。与这些肾组织成分的变化相一致，本研究发现糖尿病肾病3期肾脏ADC值明显降低，终末期肾病肾实质弥散受限更为突出。我们的结果表明，肾脏定量DWI可能有助于对糖尿病患者进行系列研究的随访，并有助于预测肾脏疾病的进展或消退。然而，需要进一步的研究来确定使用DWI的意义和潜在的实用性。

表3. 按糖尿病肾病分期划分的肾脏平均ADC值

本研究存在一定的局限性。第一，总体病例数较少，5期糖尿病肾病相对偏少可能是一个限制。第二，缺乏相关性的病理组织学可能是另一个限制。然而，临床分期是一种被广泛接受的检测和预测糖尿病肾病的方法。第三，ROI测量仅限于肾皮质，肾髓质改变在本研究中未被评估。虽然在皮质区域放置了多个感兴趣区，但可能对髓质区域有轻微干扰，这可能影响了我们的结果。进一步的功能磁共振成像，包括弥散张量成像，对糖尿病肾病皮质和髓质改变的研究可能有助于对疾病过程的理解。另外，我们忽略了高血压的影响，因为有报道称高血压对肾脏ADC值没有影响，尽管它会导致终末器官损害。

此外，可能还有其他一些因素，如年龄或环境影响，可能与肾脏形态或功能的改变有关。虽然我们老年患者的比例很小，但肾脏老化可能会潜在地影响预后。另外，DWI本身也有一些局限性，包括较低的信噪比和图像失真。

总之，本文研究表明，肾脏ADC值与糖尿病肾病的分期呈负相关。作为一种相对简单、无创、无需造影剂的检查手段，肾脏定量DWI可能在糖尿病肾病的随访中发挥潜在的临床决策作用。