IVIM在移植肾排斥反应诊断中的应用

范双莉，王晓静，范双园，王玉强

1.济源职业技术学院，河南 济源 459000；2.济源市人民医院，河南 济源 459000；3.郑州大学第一附属医院，河南 郑州 450052

肾移植是终末期肾病的最佳替代治疗方法[1]，但有资料显示，约35%的肾移植受者在术后1年内仍有急性排斥反应，而急性排斥反应的发生会使移植物术后1年的存活率降低约20%[2]。肾移植可能发生不同程度的肾功能损害甚至完全衰竭等不良反应，其中常见的原因包括：急性排斥反应(AR)、急性肾小管坏死(ATN)、复发性肾病等[3]。因此，早期发现移植肾功能障碍对移植肾患者及时的临床干预非常重要。病理活检是确定诊断移植肾急慢性排异反应的“金标准”，是一种侵入性检查，可能引起出血、感染，甚至肾移植功能完全丧失等并发症[4]。体素内不相干运动(IVIM)可以将传统DWI ADC中包含的水分子扩散信息与微循环灌注信息区分开来，从而准确地描述组织的微观结构和功能的变化，对肾移植排斥敏感，可以提供独立的参数来评估组织的真实扩散和微循环灌注[5,6]。近年来，IVIM逐渐应用于移植肾功能的评价中，本研究主要探讨IVIM在移植肾排斥反应诊断中的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料

采用回顾性研究方法，选取2018年1月至2021年2月济源市人民医院就诊的移植肾患者53例进行本次研究。纳入标准：行异体肾移植术；肾移植术后2～4周内患者；有明确术前病理穿刺结果；IVIM检查保存完整；患者及家属知情同意。排除标准：发生出血、梗死、肾静脉血栓等并发症；病理穿刺前未行IVIM检查。患者根据病理结果分组，24例发生急性排斥患者为排斥组，29例正常肾功能患者为非排斥组。排斥组中，包括慢性肾小球炎18例(细胞性排斥10例、体液性排斥8例)及其他混合性排斥6例。两组患者一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组患者临床一般资料比较

1.2 检查方法

使用的设备是德国西门子MAGNETOM Skyra 3.0T MR，腹部使用相控阵线圈。在扫描IVIM序列之前，获取定位图像，在冠状位进行扫描，可以最大程度地显示肾脏的结构。每位患者接受IVIM DWI序列扫描，参数为：TR1 600 ms，TE 95 ms，层厚1.8 cm，间距0.36 mm，FOV 320 mm×320 mm，矩阵160×160，NEX 2，共7个b值(分别为0、50、100、150、200、400、600 s/mm2)，2D T2WI序列扫描参数：TR 2000 ms，TE 102 ms，层厚4 mm，间距1.2 mm，FOV 400 mm×400 mm，矩阵384×384。

1.3 图像分析

图像传输到后处理工作站，使用GE的AW Volume Share 5的Functool软件进行后处理。利用MR同层接受原理，将不同b值下采集的DWI图像拟合到对应的ADC图像上。使用单双指数数学加权拟合模型软件处理，得到相应的总表观扩散系数(ADCT)、纯扩散系数(ADCD)、假灌注扩散系数(ADCP)和灌注评分(FP)参数图。由两名具有3年以上腹部MRI检查经验的放射科医师分别读取结果，并参照移植肾T1WI图像在rFOV DWI图像上勾画感兴趣区(ROI)。

1.4 统计学处理

数据分析采用SPSS 22.0软件，组间比较使用t检验或F检验或χ2检验；预测价值采用受试者操作特征(ROC)曲线分析。检验水准：α=0.05。

2 结果

2.1 排斥组和非排斥组IVIM参数比较

排斥组肾皮质、肾髓质ADCT明显低于非排斥组(P<0.05)；排斥组和非排斥组肾皮质、肾髓质ADCD、ADCP和FP比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 排斥组和非排斥组IVIM参数比较

2.2 排斥组不同分型患者IVIM参数比较

细胞性排斥、体液性排斥、混合性排斥患者IVIM参数比较,差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 排斥组不同分型患者IVIM参数比较

2.3 IVIM参数诊断排斥的价值

肾皮质、肾髓质ADCT诊断移植肾患者发生急性排斥反应的ROC曲线下面积分别为0.793和0.889，P<0.05。具体参数见表4。

表4 IVIM参数诊断排斥的ROC曲线参数

3 讨论

及早发现排斥反应，并积极采取有效措施尽可能逆转排斥反应，可以减少对移植肾急性排斥患者的长期存活率的影响[7]。临床新免疫抑制剂的使用使得典型的急性排斥症状减少，患者症状隐匿，可能表现出肾功能减退、尿量减少、尿检异常等。彩色多普勒超声显示肾血流量减少和血管阻力增加、肿胀等症状时需要进行肾活检[8]。本研究主要探讨IVIM在早期肾移植排斥反应中的诊断和预测作用。以往的研究表明[9-11]，IVIM DWI可以通过组织不同水化和代谢状态下ADC值的变化来间接反映组织的微观结构，IVIM特别适用于评估具有活跃水分子扩散和血液微循环灌注的组织。肾脏水分子扩散活跃，血液灌注丰富，当发生移植肾的急性排斥反应时，会出现肾小动脉内皮细胞的炎症伴有内皮细胞和内膜增生，以及血管壁炎症后透壁坏死，这些变化导致水分子的分散和灌注微环境的变化，这是IVIM检查的基础[12]。

理论上，IVIM DWI通过多个扩散相关参数(ADCT、ADCD、ADCP、FP)特异性区分组织中水分子扩散与微灌注的能力可能有助于了解移植肾纤维化过程中的病理生理变化[13]。本研究结果显示排斥组肾皮质、肾髓质ADCT明显低于非排斥组(P<0.05)，ADCT是评估移植肾纤维化最重要的参数，当移植肾功能发生排异时，皮质肾单位中的肾小球和肾小管结构受到不同程度的破坏，使皮质血液灌注和水分子扩散减少，从而导致皮质ADCT值降低。IVIM DWI分析可以获得水分子扩散信息，以及反映微循环的相关参数ADCP和FP。理论上，纤维化组织替代肾血管和肾小管会降低相应结构中微循环伪扩散速率，进而降低ADCP和FP[14-16]。但本研究中排斥组肾皮质、肾髓质ADCP和FP比较差异无统计学意义(P>0.05)，相应的扩散参数变化不明显，这可能表明在肾移植纤维化过程中，相对于肾脏微观结构的变化，IVIM检测血液灌注信息可能较为困难。

当移植肾功能发生急性排斥反应时，皮质肾单位内的肾小球和肾小管会发生不同程度的损伤，甚至坏死。一方面皮质血液灌注减少，另一方面水分子扩散减少。本研究结果显示，排斥组细胞性排斥、体液性排斥、混合性排斥患者IVIM参数比较差异无统计学意义(P>0.05)，这说明肾移植后移植肾皮质中水分子扩散的各向异性在移植时仍受到一定程度的影响。发生肾排斥时肾小管及肾髓质周围间质水肿、变性、炎性细胞浸润等出现病理变化，导致肾小管的方向性改变，同时皮质和髓质之间微循环血流分布异常等因素也会造成水分子扩散的各向异性无显著差异，IVIM参数差异不大。研究显示[17,18]，结合IVIM的评价指标变化可以有效地对不同程度移植肾排斥反应进行鉴别诊断。本研究中肾皮质、肾髓质ADCT诊断移植肾患者发生急性排斥反应的ROC曲线下面积分别为0.793和0.889，说明IVIM可较好地分析不同功能移植肾的水分子扩散特征，诊断价值较高。

本研究在已有研究[19,20]的基础上探索了IVIM-MRI技术对肾移植术后早期排斥反应的辅助诊断和预测作用，为肾排斥反应发生机制的研究提供了有力的工具。ADCT具有非侵入性评估移植肾纤维化的潜力，可作为移植肾活检的重要补充。但本研究缺少长期的随访结果，后来移植肾功能的结局，以及水分子的扩散和血液灌注的变化尚不清楚，有待后续进一步深入研究。

综上所述，IVIM扫描参数总体表观扩散系数在诊断移植肾排斥反应中有较好的应用价值。