IgA腎病磁共振血氧水平依賴成像測量值與其濾過功能及病理的相關性研究

蘇妍，楊麗萍，黃翀，龔良庚，尹建華，連珞，秦曉華，占錦峰，涂衛平，房向東（.南昌大學第二附屬醫院，江西南昌330006；.江西省腫瘤醫院，江西南昌33009）

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IgA腎病磁共振血氧水平依賴成像測量值與其濾過功能及病理的相關性研究

蘇妍1，楊麗萍2，黃翀1，龔良庚1，尹建華1，連珞1，秦曉華1，占錦峰1，涂衛平1，房向東1
（1.南昌大學第二附屬醫院，江西南昌330006；2.江西省腫瘤醫院，江西南昌330029）

摘要：目的探究IgA腎病（IgAN）患者磁共振血氧水平依賴（BOLD）成像測量值與其濾過功能及病理的相關性。方法選取35例IgAN患者作為研究組，20例健康志愿者作為對照組，所有受試者采用3.0T MR掃描儀進行雙側腎臟BOLD成像，測量腎臟皮髓質R2*值。研究組對象采用99Tcm-DTPA閃爍掃描測定分腎的（GFR），并根據Lee氏評級系統及Katafuchi評分標準，對IgAN患者進行病理分級與評分。比較對照組與IgAN腎小球濾過率病各亞組之間腎臟皮髓質R2*值的差異；分析IgAN組分腎皮髓質R2*值與GFR值的相關性；研究組右腎皮髓質R2*值與病理積分的相關性。結果對照組及IgAN各亞組的腎臟皮質R2*值小于髓質（P< 0.05），對照組與IgAN各亞組之間皮、髓質R2*值差異有統計學意義（P<0.05），但IgANⅠ級組與對照組之間的皮、髓質R2*值差異無統計學意義（P>0.05）。研究組分腎皮、髓質R2*值與GFR值呈負相關（P<0.05）；研究組的右腎皮、髓質R2*值與病理積分呈正相關（P<0.05）。結論磁共振BOLD成像在IgAN中的應用具有可行性，尤其對評價腎臟濾過功能及病理變化有一定的臨床價值，但對早期病變缺乏敏感性。

關鍵詞：IgA腎病；血氧水平依賴成像；腎小球濾過率；病理

迄今為止，IgA腎病（IgA nephropathy，IgAN）的確診仍然依靠腎穿刺活檢，其是評價腎臟疾病腎功能病理損害程度的金標準。IgA腎病的治療效果及預后與腎活檢標本的免疫病理學密切相關，病程中療效的評價及治療方案的調整需要依靠重復腎活檢，但反復腎穿刺活檢會對患者造成一定的心理、身體及經濟負擔，部分患者難以接受。因此，尋找一種無創性、重復性好的檢測方法替代腎穿刺活檢是目前臨床亟待解決的重要問題。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）具有分辨率高、顯像快、無放射性及無需造影劑等優勢。理論上推行腎臟MRI評估腎功能可以彌補實驗室生化檢查及其他輔助檢查的局限性。血氧水平依賴（blood oxygen leveldependent，BOLD）成像作為目前唯一無創性檢測腎臟內氧含量的影像學方法，具有良好的應用前景。本文旨在探討IgA腎病磁共振血氧水平依賴成像測量值與其濾過功能及病理的相關性。

1　資料與方法

1.1研究對象

選取2015年1月-2015年5月在南昌大學第二附屬醫院腎內科住院經腎活檢、免疫熒光確診為IgA腎病患者35例為研究組。診斷標準，免疫熒光及免疫組織化學顯示腎小球系膜區有以IgA為主的彌漫性沉積。排除標準：①繼發IgA沉積的疾病。紫癜性腎炎或狼瘡性腎炎等；②其他病因造成的腎臟病變，包括腎萎縮、腎積水或腎結石等；③不能配合呼吸末屏氣或有磁共振檢查禁忌。根據Lee分級系統將IgA腎病分為Ⅰ～Ⅴ級[1]。見表1。

表1　IgA腎病Lee分級系統

對照組選擇同時期的20例年齡、性別相匹配的健康志愿者作為對照組。納入標準：①無高血壓、糖尿病等基礎疾病史；②無腎積水、腎結石或腎炎等腎臟病史；③近半年體檢尿常規及腎功能正常；④近期無服用氨基糖苷類等腎毒性藥物；⑤能配合呼吸末屏氣；⑥無磁共振檢查禁忌，且磁共振常規T1、T2加權成像掃描提示腎臟形態正常。

1.2磁共振檢查

行磁共振掃描檢查前8 h需要禁食、禁水及禁止接受藥物治療。向受試者詳細介紹檢查步驟，告知噪音和長時間固定體位所帶來的恐懼和疲勞。受試者持自愿參與原則，與院方簽署知情同意書。

MRI成像采用GE Singa HDxt GE 3.0 T磁共振掃描機，表面相控陣線圈，呼吸門控技術。首先，對受試者行常規T1、T2加權成像腎臟掃描，后采用多梯度回波（multiple gradient echo，mGRE）序列進行腎臟BOLD成像。

BOLD成像參數：重復時間（time of repeat，TR）150 ms，回波時間（time of echo，TE）3.0～16.0 ms，矩陣192×192，視野（field of view，FOV）28.0 cm× 22.4 cm，回波數8個，激勵次數1，翻轉角25°，帶寬41.67，以腎臟中心為掃描中心層面，層厚6 mm，層間距1.5 mm，層數5層，掃描時間13 s。

1.3圖像后處理

將BOLD原始數據導入GE ADW 4.4工作站，利用Functool 9.4.05統計軟件對掃描數據進行后處理，選擇R2*后處理界面，系統自動生成R2*圖。在腎臟皮、髓質分界清楚的層面繪制感興趣區（regions-ofinterest，ROI），用線條勾畫出皮質輪廓，盡量避開腎囊腫和化學位移偽影；用圓形工具在腎臟上、中、下極圈畫3個面積約15～25 mm2的圓形區域，其平均值為該側腎髓質R2*值。

1.4同位素腎小球濾過率測定相同

采用99Tcm-DTPA閃爍掃描測定IgA腎病患者分腎的腎小球濾過率（glomerular filtration rate，GFR）。儀器為美國GE公司生產的Infinia vc Hawkeye 4雙探頭單光子發射計算機斷層儀（single photon emission computed tomography apparatus，SPECT），檢查時患者后腰部靠近探頭，視野包括雙腎，彈丸式靜脈注射顯像劑后立即進行動態采集，得到腎動態顯像，并利用計算機ROI技術繪制曲線進行定量分析，得到分腎GFR。

1.5病理檢查及評分

腎活檢所取得的組織標本用10％中性甲醛固定緩沖液固定、乙醇梯度脫水、石蠟包埋制片（1μmmol），常規進行光鏡及免疫熒光（IgA、IgM、IgG、C3、C4、C1q及Fib）檢查。參照Katafuchi半定量評分系統，腎小球、腎小管及血管三者評分相加為其病理損害積分[2]。見表2。

表2　腎臟病理Katafuchi半定量評分標準

1.6統計學方法

采用SPSS 17.0統計軟件進行數據分析，計量數據均用均數±標準差（±s）表示，多組間比較用方差分析，兩組間比較用t檢驗，相關系數用Pearson相關分析法，P<0.05為差異有統計學意義。

2　結果

2.1IgA腎病患者腎活檢病理結果

50例經腎穿刺活檢確診為IgA腎病的患者接受腎臟MRI檢查，排除15例掃描圖像不符的患者，其原因包括：腎臟皮髓質分界不清、雙腎體積差異明顯、重度偽影。最終納入35例患者及20例健康志愿者的掃描圖像進行后處理。根據Lee分級系統將IgA腎病患者分為3個亞組：A、B及C組分別對應Ⅰ級（3例），Ⅲ級（21例），Ⅳ級（11例），無Ⅱ級、Ⅴ級IgA腎病患者，其病理圖片見圖1。

圖1　不同級別的IgAN病理切片染色（×400）

2.2BOLD掃描圖像

R2*偽彩圖顯示，隨著IgA腎病Lee氏級別的升高，圖像呈藍-綠-黃-紅色演變，提示腎組織缺氧逐漸加重，R2*值逐漸增高（見圖2）。

圖2　不同級別IgAN Bold掃描圖

2.3對照組與研究組腎臟R2*值的比較

對照組腎臟皮、髓質R2*值小于IgA腎病各亞組（A、B及C組）（見表3）。經配對t檢驗，對照組及IgA腎病各亞組的腎臟髓質R2*值顯著高于皮質（P<0.05）；經單因素方差分析，對照組與IgA腎病各亞組間的腎臟皮、髓質R2*值差異有統計學意義（F=30.367和78.374，P=0.000）；經最小顯著值差異法兩兩比較，除對照組與A組之間的皮、髓質R2*值差異無統計學意義（P>0.05），其余任意兩組之間的皮、髓質R2*值差異有統計學意義（P=0.000）。由圖3可知，隨著IgA腎病級別的加重，腎臟皮、髓質R2*值呈上升趨勢。

表3　健康對照組與IgA腎病各亞組間腎臟皮、髓質R2*值（xHz）比較（xHz，±s）

表3　健康對照組與IgA腎病各亞組間腎臟皮、髓質R2*值（xHz）比較（xHz，±s）

組別　　例數　皮質R2*值　髓質R2*值　t值　P值對照組　20　16.23±1.15　31.22±1.44 -145.931 0.000 A組　3　17.29±0.52　32.58±0.69 -152.375 0.000 F值　30.367　78.374　-　-P值　0.000　0.000　-　-B組C組21 11 18.60±1.00 19.43±0.80 35.25±1.13 38.68±1.64 -93.270 -72.423 0.000 0.000

圖3　兩組腎臟R2*值圖

2.4研究組腎臟R2*值與GFR的相關性

采用Pearson雙變量相關性檢驗法分析，結果顯示，分腎皮、髓質R2*值與其GFR值呈負相關（P= 0.000）。隨著IgA腎病患者腎小球濾過率的下降，皮、髓質R2*值呈上升趨勢。見圖4和表4。

圖4　雙腎皮、髓質GFR與R2*值的相關性

表4　IgA腎病組分腎皮、髓質R2*值與其GFR的相關性分析

2.5研究組右腎R2*值與病理積分的相關性

經Pearson雙變量相關性分析表明，IgA腎病組的右腎皮、髓質R2*值與病理Katafuchi積分間存在明顯的正相關，相關系數分別為r皮質=0.58和r髓質= 0.73（P<0.05）（見圖5）。

圖5　IgA右腎皮、髓質病理積分與R2*值的相關性

3　討論

IgAN是目前世界范圍內最常見的原發性腎小球疾病，其主要臨床表現為血尿，伴或不伴蛋白尿，疾病早期實驗室檢查腎功能并無異常，大多數患者未予重視。但有研究數據顯示約17％的IgAN患者在起病10年后進展至終末期腎臟病（end-stage renal disease，ESRD）[3]。因此，早期診斷IgAN并動態監測腎功能變化，對指導臨床治療方案及延緩疾病的進展具有重要意義。

腎臟的氧合作用在腎臟疾病的發生、發展中具有重要作用。早期人們主要運用微電極、探針等方法檢測動物模型腎臟缺氧，屬有創性檢查，對于臨床應用存在很大的局限性。基于氧合血紅蛋白與去氧血紅蛋白磁化率不同的原理，BOLD MRI成為目前唯一無創性檢測腎臟內氧含量的影像學方法。氧合血紅蛋白屬于逆磁性物質，其增加會導致去相位減慢，橫向弛豫時間（T2*）延長。R2*（1/T2*）值作為評估組織氧含量變化的敏感指標，與組織氧合血紅蛋白的含量呈負相關[4]。BOLD MRI已用于評價大多數腎臟病模型動物[5-6]及糖尿病腎病[7]、造影劑腎病[8]等患者的腎功能，均證實BOLD MRI用于評價腎臟氧合水平的可行性，且重復性較好。

本研究結果顯示，健康成人的腎髓質R2*值較皮質高，這與髓質處于生理性缺血及腎小管主動轉運耗氧等生理特性相關。系膜增生性腎小球腎炎為IgA腎病的主要病理類型。缺氧時，低氧誘導因子含量增多，并通過調控人體內的靶基因作用于腎臟[9]。其中低氧誘導因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）的表達與系膜增生性腎小球腎炎的病變程度相關[10]。Deng等[11]在研究狼瘡性腎炎時也提出HIF-1可促進系膜細胞增生。因此，IgA腎病病理尤其是腎小球系膜區的損害嚴重性可能與慢性缺氧程度有關。筆者初步的臨床研究結果也顯示，IgA腎病各亞組的腎臟皮、髓質R2*值均高于對照組，且隨著Lee氏分級的升高，皮、髓質R2*值呈上升趨勢，提示腎組織缺氧程度加重。說明R2*值對評估IgA腎病Lee氏分級亦有重要的臨床價值。同時，本研究結果顯示，IgA腎病A組與對照組之間的皮髓質R2*值差異無統計學意義。提示R2*值診斷IgA腎病早期缺氧狀態缺乏敏感性。Pei等[12]研究發現，慢性腎臟病（chronic kidney disease，CKD）患者腎皮、髓質R2*值高于健康對照組，即使eGFR≥60 ml/（min· 1.73 m2）及血肌酐水平正常的CKD患者，其腎皮、髓質R2*值亦高于對照組，由此提出BOLD MRI可以作為評估腎組織氧合狀態的無創性方法。Zhang等[13]研究結果顯示，健康成人eGFR與皮、髓質R2*呈負相關（r1=-0.26，P1= 0.02；r2=-0.29，P2=0.01）。本研究也統計出類似的結果，即IgA腎病組腎臟皮、髓質R2*值與GFR呈負相關。分析其原因可能為隨著GFR的下降，腎臟血流灌注減少，造成組織缺血、缺氧；腎臟內缺氧可以誘發纖維化反應，纖維化又加重間質缺氧，形成惡性循環，造成不可逆的腎功能損害[14]。而Michaely等[15]對CKD患者分別行1.5 T及3.0 T磁共振掃描，卻發現腎臟皮髓質R2*值與eGFR間沒有顯著相關性。這與本研究結果相悖，考慮與研究納入對象的病種、病程及掃描參數等不同有關。例如，有研究發現糖尿病腎病患者eGFR與腎臟髓質R2*值呈正相關[16]，由于早期階段存在高灌注、高濾過現象，腎小管重吸收增多，耗氧量增加；中晚期病變時隨著GFR下降造成流經髓質的血流量減少，代謝降低，髓質缺氧得以緩解。

國內外研究發現CKD患者腎髓質R2*值隨著腎間質纖維化的加重呈下降趨勢，而皮質R2*值與病理損害程度無關[17-18]。本研究結果顯示，右腎皮、髓質R2*值與病理Katafuchi積分呈正相關，即隨著IgA腎病病理損害的加重，組織缺氧越嚴重。分析其原因可能與IgAN的病變主要位于系膜區有關。根據系膜細胞與內皮細胞之間無基底膜的結構特點，當系膜基質與系膜細胞發生損傷、增生和/或免疫反應，即可引起血管內皮細胞受損，造成腎臟缺氧[19-20]。此外，受損的腎微血管內皮細胞可以誘發纖維化反應，纖維化又加重間質缺氧，形成惡性循環，造成不可逆的腎臟病理學改變[21]。

本次研究還存在一些不足：①本研究受時間限制，收集IgA腎病患者的例數較少，而且缺少部分級別的IgAN病例；②雖然R2*值升高與組織缺氧有關，但無法區分是由于氧耗增加還是供氧減少造成；③本研究未對治療后的IgA腎病患者進行隨訪，如能在藥物干預后重復磁共振掃描，有望能做為觀察療效的影像學方法。

綜上所述，磁共振BOLD成像對IgA腎病早期病變缺乏敏感性，但對鑒別IgAN Lee氏分級、評價腎臟濾過功能及病理損害程度有一定的臨床意義。BOLD作為無創性成像技術，通過檢測腎臟的氧合狀態，動態監測IgA腎病腎功能變化，以減少患者接受放射性核輻射和腎穿刺活檢等有創性檢查，有較為深遠的社會效益。

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（王榮兵編輯）

Blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging in evaluation of glomerular filtration rate and pathology in IgA nephropathy

Yan Su1, Li-ping Yang2, Chong Huang1, Liang-geng Gong1, Jian-hua Yin1, Luo Lian1, Xiao-hua Qin1, Jin-feng Zhan1, Wei-ping Tu1, Xiang-dong Fang1
(1.The Second Affiliated Hospital, Nanchang University, Nanchang, Jiangxi 330006, China; 2.Jiangxi Cancer Hospital, Nanchang, Jiangxi 330029, China)

Abstract:Objective To study the correlation of the blood oxygenation level-dependent (BOLD) imaging measurements with glomerular filtration rate (GFR) and Katafuchi scores in IgA nephropathy.Methods Thirtyfive patients with IgA nephropathy and twenty healthy volunteers were enrolled in this study.All of the subjects underwent studies on 3.0T MR scanner to obtain the BOLD imaging measurements.The GFR was calculated with99Tcm-DTPA scintigraphy.The grades and the pathological damage scores of IgA nephropathy were evaluated according to the Lee classification and the Katafuchi system.The R2*values were compared between the control group and IgA nephropathy groups of different grades.The correlation between the R2*values and GFR was analyzed.The correlation between the R2*values and Katafuchi scores was analyzed.Results The renal cortical R2*values were lower than the medulla values in both the control and IgA nephropathy groups (P< 0.05).There were statistically significant differences in renal cortical and medulla R2*valuesbook=1,ebook=68between the control group and each of the IgA nephropathy subgroups (P< 0.05).But there was no significant difference in renal cortical and medulla R2*values between the IgA N I group and the control group(P > 0.05).There was a negative correlation between the renal cortical and medulla R2*values and the GFR(P< 0.05).A positive correlation was found between the renal cortical and medulla R2*values and the Katafuchi scores(P < 0.05).Conclusions The blood oxygenation level -dependent imaging was applicable on IgA nephropathy, which could be used for assessing the renal filtration function and the pathological damage.However, BOLD imaging lacks sensitivity to early renal disease.

Keywords:IgA nephropathy; blood oxygenation level -dependent imaging; glomerular filtration rate; pathology

收稿日期：2015-09-10

文章編號：1005-8982（2016）01-0062-07

中圖分類號：R586

文獻標識碼：A