我国正常人右肾三维酰胺质子转移成像的影响因素

田刚，王霞，赵娜，卜超群，岳修正，韩月东*

1.西安交通大学附属西安高新医院放射科，陕西 西安 710075；2.飞利浦健康医疗，北京 100085；

酰胺质子转移加权（amid proton transfer weighted，APTw）成像是基于化学交换饱和转移（chemical exchange saturation transfer，CEST）的分子影像学技术，能够无创性地检测细胞内的游离蛋白质及多肽分子，间接反映活体细胞内部的代谢变化和病理生理信息[1-2]。APTw 的研究和应用既往多集中于颅脑疾病[3-5]，近年来逐步开始应用于腹部器官[6-8]，其中对肾脏疾病的评估极具潜力。初步动物试验及临床研究发现，APTw对急性肾损伤、慢性肾病的肾功能评估具有重要临床价值[6-7]，对儿童神经母细胞瘤恶性程度评估有一定优势[8]，但目前缺乏正常人群肾脏的APTw 研究。本研究在前期质控研究的基础上[9]，拟进行较大规模正常人右肾APTw 的相关研究，旨在为其临床应用提供科学依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象 前瞻性收集西安高新医院2021年9月—2022年2月182例健康志愿者资料。纳入标准：①年龄11～80岁；②无肾脏原发或继发疾病史（如肾性高血压、肾炎、糖尿病肾病等）；③近3个月内肾功能及尿常规检查无异常（如尿蛋白、高蛋白血症等）；④近2周内未使用影响肾脏代谢、血流的药物（如利尿剂、血管紧张素转化酶抑制剂、肾毒性抗生素等）。排除标准：①幽闭恐惧症；②经反复呼吸训练仍不能配合；③本次MRI检查发现肾脏疾病；④APTw图像质量较差（李克特评分[10]1～2分）。

最终纳入131例，男47例，女84例，年龄12～76岁，平均（42.6±18.6）岁。按照年龄，每10岁分为1组，共分7组；按照性别，分男、女2组；按照体重指数（body mass index，BMI），分为消瘦组（BMI＜18.5 kg/m2）、正常组（BMI=18.5～23.9 kg/m2）、超重组（BMI=24.0～27.9 kg/m2）和肥胖组（BMI≥28.0 kg/m2）。受检者检查前一天清淡饮食，检查当天空腹4～6 h。本研究经本院医学伦理委员会批准（LWFB20210801），所有患者均签署知情同意书。

1.2 检查方法 采用Philips Ingenia CX 3.0T超导MRI扫描仪，16通道相控阵腹部线圈。受检者采取仰卧位，头先进，先行肾脏轴位T2WI、T1WI成像。对肾脏无器质性病变者，结合呼吸波形对其进行间歇性屏气法呼吸训练。对呼吸节律符合要求者，进行右肾间歇性屏气3D-APTw成像。本研究选择右肾的主要原因为研究前期采用间歇性屏气方式较自由呼吸显著提高了右肾APTw成像的成功率，但需要技术员引导及受检者高度配合；另一方面双肾APTw成像采集时间过长，右肾受心脏搏动、胃肠气体磁敏感伪影影响较小。根据3D-APTw扫描时射频脉冲的激发规律，利用每一次射频脉冲激发前约7 s的间歇期，嘱受检者吸气-呼气-屏气，在屏气期间接受射频脉冲；如此循环往复，直至扫描结束。3D-APTw成像以右肾门为中心，采集轴位3个层面图像，具体成像参数见表1。

表1 MRI脉冲序列及参数

1.3 影像分析及数据测量 所有图像上传至Philips IntelliSpace Portal Release V9后处理工作站，获取右肾3D-APTw轴位与T1WI轴位的融合图像（图1），基于APT成像理论APT值应为正值，本研究选择融合伪彩图色阶范围为0～10%，＜0或＞10%表现为图像缺失。由3名高年资医师进行图像质量评估及数据测量。根据李克特评分法将图像质量设定为5分[10]，5分：肾脏轮廓显示清晰，无信号缺失/伪影；4分：肾脏轮廓大部分清晰，≤10%信号缺失/伪影；3分：肾脏轮廓部分清晰，11%～30%信号缺失/伪影；2分：肾脏轮廓不清晰，31%～50%信号缺失/伪影；1分：肾脏轮廓不清晰，≥51%信号缺失/伪影。评价意见不一致时采用评分低的记录。剔除扫描失败图像（1～2分），将扫描成功者（3～5分）用于后续APT值测量。采用面积为0.2～0.4 cm2的圆形感兴趣区（ROI）测量右肾前唇、中部、后唇的APT值，ROI放置区域涵盖肾皮质和肾髓质各1/2面积，避开图像缺失、伪影、肾窦、肉眼可见的血管和肾周组织，以其平均值作为该肾脏数据进行分析。

图1 女，49岁，李克特评分5分，BMI=21.48 kg/m2。A为右肾3D-APTw原始图像，B为T1WI反相位，C为3D-APTw融合伪彩图，色阶范围为0～10%

1.4 统计学方法 采用SPSS 20.0软件，正态分布的计量资料以±s表示，不符合正态分布的计量资料以M（Qr）表示。采用Spearman相关系数分析右肾APT值与年龄及BMI 的相关性。采用单因素方差及Bonferroni校正分析不同年龄及BMI组间、组内APT值的差异。采用Mann-WhitneyU检验分析不同性别右肾APT值的差异。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 右肾APT值与年龄的关系 右肾APT值与年龄呈正相关性（r=0.325，P＜0.001），APT值随年龄增加逐渐增大。按照年龄段分析发现（表2），11～20岁APT值最小，随着年龄增加而逐渐升高，在41～50岁达到高峰；随后APT值随年龄增加而逐渐下降。各年龄段的APT值差异有统计学意义（F=3.566，P=0.003）；11～20 岁与41～50 岁（P=0.008）以及与51～60 岁（P=0.031）的APT值差异有统计学意义，其余各年龄段差异无统计学意义（P＞0.05）。

表2 不同年龄组右肾APT值比较（±s）

表2 不同年龄组右肾APT值比较（±s）

注：APT：酰胺质子转移加权

组别例数APT值（%）95% CI 11～20岁 15 1.853±0.357 1.655～2.051 21～30岁25 2.024±0.404 1.857～2.191 31～40岁 29 2.118±0.382 1.972～2.263 41～50岁16 2.387±0.432 2.156～2.617 51～60岁 15 2.336±0.451 2.086～2.586 61～70岁16 2.277±0.363 2.083～2.470 71～80岁 15 2.238±0.461 1.983～2.494 F值3.566 P值 0.003

2.2 右肾APT值与性别的关系 男性右肾APT中位值为1.980（2.320，1.820）%，95%CI1.947～2.157；女性APT中位值为2.284（2.586，1.825）%，95%CI（2.123～2.320）%，男性APT值低于女性，差异有统计学意义（Z=2.301，P=0.021）。

2.3 右肾APT值与BMI的关系 右肾APT值与BMI呈正相关性（r=0.181，P=0.039），随着BMI增大，APT值逐渐增大。右肾APT值在不同BMI组差异有统计学意义（F=3.265，P=0.024）；消瘦组APT值与正常组、超重组及肥胖组间差异有统计学意义（P=0.015、P=0.004、P=0.013），其余各组比较差异无统计学意义（P＞0.05），见表3。

表3 右肾不同BMI分型组的APT值比较（±s）

表3 右肾不同BMI分型组的APT值比较（±s）

注：APT：酰胺质子转移加权；BMI：体重指数

组别例数APT值（%）95% CI消瘦组 13 1.846±0.479 1.557～2.136正常组72 2.156±0.399 2.062～2.250超重组 35 2.250±0.421 2.106～2.395肥胖组11 2.276±0.464 1.964～2.588 F值 3.265 P值0.024

3 讨论

3.1 右肾APT值与年龄的关系 脑肿瘤组织APT值显著高于正常组织，且随着肿瘤恶性程度增加而增加，可能与肿瘤组织新生血管有关[3]。腮腺3D-APTw成像研究发现，正常腮腺中的血管成分表现为APTw成像高信号，APT值亦高于正常腺体[11]。血管组织中的血红蛋白和白蛋白含量丰富可能是其APT值较高的主要因素[11-13]。人体在发育过程中，正常肾脏的血流量呈先增加后降低的变化过程。青春期肾脏血流量较低，41～50岁时达到顶峰阶段，之后随着年龄增加肾脏开始萎缩，肾血流量也逐渐开始下降。本研究结果提示年龄与APT值呈正相关，APT值具有从11～50岁年龄段逐渐增加，而在51～80岁年龄段逐渐下降的趋势，这些发现与正常肾脏的血流量变化较为相似，然而APT值仅在11～20岁与41～50岁、51～60岁间有显著差异，其余各年龄段无显著差异，推测与正常肾脏丰富的血流量以及机体强大的适应性相比，随年龄变化的肾血流量微弱变化对APT值的影响较微小。另外，蛋白组学研究发现，正常肾小球包含一定种类和数量的蛋白质[14-15]，肾小球数量减少是肾脏萎缩的主要生理性改变[16-17]，因此，正常人群肾脏APT值随年龄变化的现象可能也与此因素有关。

3.2 右肾APT值与性别的关系 酰胺基质子与水分子的化学交换率与组织环境中的pH值相关。基于临床急性缺血性脑卒中APTw成像研究发现，脑卒中发生2 h即可发生APT效应减低现象，即APT值减低表现，分析原因认为脑组织急性缺血导致酸中毒，pH值减低，显著降低了组织中的APT信号交换速率[18-20]，在神经退行性疾病研究中也有相同的发现[21-22]。目前正常肾脏3D-APTw成像研究甚少，缺乏不同性别的研究。本研究初步分析发现男性正常肾脏APT值显著低于女性，推测可能与男性pH值明显低于女性相关[23]，具体有待后续深入研究。

3.3 右肾APT值与BMI的关系 BMI与肾血流量和血液内蛋白含量有关。一方面肾脏血流量随着BMI的增高而增大，血液中蛋白含量也会随之增多[11-13]，继而可能引起APT值增高。另一方面BMI增加也可能会引起尿液中pH值增加[24]，尿液碱化有助于加快酰胺质子的交换速率，进而增加APTw效应升高APT值。推测肾血流量和pH值的变化，可能是本研究中APT值随着BMI增加的相关因素。另外，本研究发现，消瘦组APT值显著低于正常组、超重组、肥胖组，而正常组、超重组、肥胖组间APT值的变化无显著差异，提示消瘦组肾组织的生理代谢可能具有其特殊性，杨招庚等[25]和刘学奎等[26]研究发现消瘦组的血红蛋白水平低于其他对照组。

3.4 本研究的局限性 首先，为避免采集时间过长，减少心脏搏动、胃肠气体磁敏感伪影影响，本研究选择右肾门中心层面进行3D-APTw成像。双侧肾脏全肾3D-APTw成像效果有待于进一步研究。其次，本研究纳入人数仍较少，且仅包含11～80岁受试者，其余年龄组结果有待于进一步观察。再次，本组病例ROI涵盖皮质和髓质，皮、髓质分区测量结果有待于继续观察。

总之，年龄、性别、BMI对正常肾脏APT值均有影响。因此，在早期肾炎、慢性肾病、肾纤维化等疾病的3D-APTw临床应用中，应考虑到相关因素对研究结果的影响。