時間-空間標記反轉脈沖技術在慢性腎臟病分期中的初步研究

許曉嵐，黃丙倉，張宏艷，徐雁，陸煒平，弋春燕

上海市浦東新區公利醫院 影像科，上海 200135

時間-空間標記反轉脈沖技術在慢性腎臟病分期中的初步研究

許曉嵐，黃丙倉，張宏艷，徐雁，陸煒平，弋春燕

上海市浦東新區公利醫院 影像科，上海 200135

目的探討時間-空間標記反轉脈沖（Time-SLIP）技術在慢性腎臟病（CKD）分期中的評估價值。方法 選擇臨床確診的31例CKD患者 [CKD1期（5例），CKD2期（6例），CKD3期（8例），CKD4期（6例）和CKD5期（6例）]及13例健康志愿者（正常對照組），均接受常規MRI檢查和冠狀位Time-SLIP腎動脈掃描，掃描后將原始數據進行最大密度投影（MIP），由2位經驗豐富的MRI醫師對各組腎動脈分支的顯示情況進行評價和統計學分析，并與CKD分期進行相關性研究。結果CKD組與正常對照組比較：CKD1期與正常對照組之間腎動脈分支顯示無統計學差異（P＞0.05），CKD2～5期與正常對照組之間腎動脈分支顯示存在統計學差異（P＜0.05）。CKD各組間比較：CKD1期與CKD2期腎動脈分支顯示無統計學差異（P＞0.05），其余各組間腎動脈分支顯示均存在統計學差異（P＜0.05），腎動脈分支顯示與CKD分期呈中高度相關（P＜0.01），腎動脈分支評分與血肌酐（SCr）呈顯著負相關（P＜0.01），與腎小球濾過率（GFR）呈顯著正相關（P＜0.01）。結論利用Time-SLIP技術進行腎動脈成像對CKD分期具有一定的價值，可作為臨床評價腎功能的一種無創檢查手段。

時間-空間標記反轉脈沖技術；磁共振血管成像；慢性腎臟病；腎動脈分支

0 引言

慢性腎臟病（Chronic Kidney Disease，CKD）已成為全球性公共衛生問題，早期診斷和及時治療能夠有效降低終末期腎病的發生率，改善患者預后[1]。時間-空間標記反轉脈沖（Time-Spatial Labeling Inversion Pulse，Time-SLIP）技術是一種無需使用對比劑的無創性檢查，可以提供生理狀態下的血流信息，反映血流灌注變化，因此可有效地檢查腎功能損害[2]。本研究采用Time-SLIP技術對CKD患者進行腎動脈血管成像，評價其分支顯示情況，研究其在CKD分期中的應用價值。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇2012年9月～2014年6月于我院腎內科就診的CKD患者31例，其中男13例，女18例，年齡28～77歲。根據2002年美國腎臟病基金會頒布的《慢性腎臟病臨床實踐指南》（Kidney Disease Outcomes Quality Initiative，K-DOQI）中關于慢性腎臟病的定義及分期標準[3]，將31例患者分為5組：CKD1期（5例），CKD2期（6例），CKD3期（8例），CKD4期（6例）及CKD5期（6例）。本文采用校正后的腎臟病膳食改良試驗（Modification of Diet in Renal Disease，MDRD）公式來反映腎小球濾過率（Glomerular Filtration Rate，GFR）。GFR[mL/（min·1.73 m2）]=186× [血肌酐（μmol/L）×0.0113]-1.154×年齡-0.203×（0.742，女性）。

同期選取13名健康志愿者作為正常對照組，其中男6例，女7例，年齡26～63歲。納入標準：① 沒有腎臟系統及其他系統疾病史；② 沒有腰痛、浮腫、血尿、尿路刺激征等腎臟疾病臨床表現；③ 各項化驗檢查正常；④ 影像學檢查正常。為了嚴格滿足此點，在對該組進行檢查前先進行腎臟常規T1、T2加權掃描，掃描發現異常時即被剔除；⑤ 近期沒有服用腎毒性藥物。所有患者均無磁共振檢查禁忌癥，掃描前病人準備，去掉所有金屬異物，并進行均勻呼吸和屏氣訓練，患者以棉球塞耳，降低噪聲對其造成的影響。

1.2 掃描方法

使用TOSHIBA Excelart Vantage 1.5T磁共振成像儀和配套的8通道Speed相控陣體部線圈對患者進行掃描。患者取常規仰臥位，頭先進，雙手上舉，先行腹部常規T2軸位壓脂、T1軸位橫斷及冠狀位穩態自由進動（Steady State Free Precession，SSFP）掃描，以確定腎動脈水平和腎動脈走行范圍。Time-SLIP技術采用三維真穩態自由進動FFE3D2.6_ SSFP（True Steady State Free Precession）序列，此序列由采集范圍（Scan Area）S1、Time-SLIP脈沖（Time-SLIP Position 280 mm Thickness）S2兩部分組成。根據腹主動脈和腎動脈的位置，S1以腎動脈為中心，沿腹主動脈冠狀或斜冠狀面單塊多層掃描；S2框上緣與腎上級平行。掃描參數：TR 5.2 ms，TE 2.6 ms，層厚3.0 mm，層間距0 mm，層數32～36，黑血翻轉時間（Black-Blood Time of Inversion，BBTI）為1200～1500 ms，矩陣（Matrix） 256×256，翻轉角120°，掃描視野（FOV） 380 mm×380 mm～420 mm× 420 mm，使用并行采集技術（Speeder Flag)，相位編碼方向（PE）為2.0，激勵次數（NAQ）為1。在呼吸門控下進行掃描，掃描時間約4～6 min。

1.3 圖像處理及評價方法

掃描結束后，采用最大密度投影（Maximum Intensity Projection，MIP）對原始圖像進行重建，得到三維腎動脈圖像。由兩名經驗豐富的MRI醫師對Time-SLIP腎動脈分支進行評價分析，并取得一致意見，主要觀察腎動脈及葉間動脈的顯示并進行分級評價。對腎動脈分支顯示情況的評分標準為：主干為1分，一級分支為2分，二級分支為3分，三級分支為4分，三級以上分支為5分。如有副腎動脈，以主腎動脈分支顯示結果進行分析。

1.4 統計學方法

使用SPSS 19.0軟件對所得數據進行統計分析。采用Kappa分析比較兩位醫師對腎動脈分支顯示評分的一致性，Kappa值＞0.75為一致性好，0.4≤Kappa值≤0.75為一致性較好，Kappa值＜0.4為一致性差。同時，對正常組及CKD各組間腎動脈分支評分行兩兩比較多重分析，以P＜0.05為差異有統計學意義，分支顯示情況與CKD分期的相關性采用Kendall等級相關系數，以P＜0.05為有統計學意義。

2 結果

所有受檢者均成功完成Time-SLIP腎動脈磁共振掃描，且圖像質量均滿足診斷需要。健康志愿者及CKD患者的MRI掃描圖像，見圖1。

圖1 部分受檢者的腎動脈MRI掃描圖像

對于腎動脈分支的顯示，兩位觀察者之間的一致性較好（0.642≤κ值≤1），結果見表1。

表1 兩位觀察者對腎動脈分支顯示評分的一致性Kappa分析

CKD組與正常對照組比較：CKD1期與正常對照組之間腎動脈分支顯示無統計學差異（P＞0.05），CKD2～5期與正常對照組之間腎動脈分支顯示存在統計學差異（P＜0.05）。CKD各組間比較：CKD1期與CKD2期腎動脈分支顯示無統計學差異（P＞0.05），其余各組間腎動脈分支顯示均存在統計學差異（P＜0.01），結果見表2。

表2 CKD各組與正常對照組間腎動脈分支顯示情況兩兩比較

腎動脈分支顯示與CKD分期之間的相關性用Kendall系數客觀衡量，腎動脈分支顯示與CKD分期呈中高度相關（P＜0.01）（表3）。

表3 CKD各組間腎動脈分支顯示情況與CKD分期的相關性分析

腎動脈分支評分與血肌酐SCr呈顯著負相關（r=-0.874，P＜0.01），見圖2，與GFR呈顯著正相關（r=0.748，P＜0.01），見圖3。

圖2 腎動脈分支評分與SCr相關性示意圖

圖3 腎動脈分支評分與GFR相關性示意圖

3 討論

3.1 Time-SLIP技術的成像原理及優勢

Time-SLIP序列是無需使用對比劑，采用時間-空間雙重標記的基于SSFP序列的磁共振血管成像技術。其成像原理是在數據采集前先應用一個選擇性翻轉脈沖，抑制掉背景信號，并施加一個選擇空間翻轉恢復脈沖，被反轉脈沖標記的血流呈低信號流出，區域外未標記的血流呈高信號流入，同時被抑制的背景信號逐漸恢復[4]。Time-SLIP序列有以下優勢：① 亮血序列與流入效應有機結合；② 自由呼吸成像，最大病人舒適度多樣化；③ 采用呼吸門控可有效克服運動偽影；④ 多種技術背景抑制更有利于提高血管-背景對比；⑤ 能提供生理狀態下的血流信息，適用于流速快、循環比較復雜的血管，如腎動脈、頸外動脈、門靜脈及肺動脈等[5]。腎動脈直接起源于腹主動脈，且腎臟毛細血管床的壓力很低，這樣就確保了無論在收縮期還是舒張期，腎動脈都有穩定的血液流入，這在客觀上為Time-SLIP腎動脈成像提供了可能性。

3.2 CKD腎動脈分支顯示情況與病程進展的關系

病理學上，CKD受損腎臟均出現不同程度的腎小球損傷及腎小管間質損害，包括腎小球硬化、腎間質纖維化、腎小管萎縮等，導致腎小球濾過率降低，球后毛細血管灌注及腎小管內液體流量減少、間質纖維化、腎小管萎縮聯合作用，可影響腎臟內水分子擴散及微循環灌注[6]。CKD早期僅僅處于腎儲備能力下降期，可完全沒有癥狀或癥狀不明顯，而隨著CKD病程進展，此時腎臟病理改變為腎小管壁的明顯增厚、壞死、腎小球硬化及纖維化改變，使得腎小球血管阻力增大，血流灌注減少[7-8]。血流量減少一方面使腎小球濾過率降低，另一方面造成腎小管缺血甚至變性壞死從而引起腎功能障礙。當患者病情進一步發展至CKD氮質血癥期甚至腎功能衰竭晚期時，隨著腎功能損害程度的加重，導致腎單位破壞、腎小球纖維化、腎小管壞死及腎間質受累范圍越來越大，使得腎血管逐漸受壓，腎動脈逐漸變細和壞死，最終腎血管的阻力越來越大，而血流量則越來越少，血流速度越來越緩慢，嚴重影響腎動脈分支顯示。

3.3 Time-SLIP技術在CKD分期中的應用價值

目前國內外對于Time-SLIP技術在CKD分期中的價值研究甚少。本研究發現，CKD患者腎動脈分支顯示與CKD分期呈中高度相關，與血清肌酐水平（Scr）呈顯著負相關，與腎小球濾過率（GFR）呈顯著正相關，即腎動脈分支顯示情況能夠間接反映CKD病程進展程度。隨著CKD病程進展，患者Scr越來越高，而GFR越來越低，此時腎動脈分支顯示也越來越差。本研究中，CKD1期與CKD2期間腎動脈分支顯示存在統計學差異，但隨著病程進展，各期腎動脈分支顯示無統計學差異，推測其原因，可能與CKD早期腎臟病理可能未出現改變有關。

總之，利用Time-SLIP技術對CKD患者進行腎動脈掃描，在不使用任何對比劑的情況下，就能順利完成腎動脈成像，其分支顯示情況與CKD進展程度有關。Time-SLIP技術對CKD分期具有一定價值，可作為臨床評價腎功能的一種無創檢查手段。

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A Preliminary Study of Time Spatial Labeling Inversion Pulse Technology in the Staging of Chronic Kidney Disease

XU Xiao-lan, HUANG Bing-cang, ZHANG Hong-yan, XU Yan, LU Wei-ping, YI Chun-yan
Department of Imaging, Public Hospital of Shanghai Pudong District, Shanghai 200135, China

ObjectiveTo explore the diagnostic value of time spatial labeling inversion pulse (Time-SLIP) technology in the staging of chronic kidney disease (CKD).Methods31 patients clinically diagnosed with CKD (including 5 patients with stage 1 CKD, 6 patients with phase 2 CKD, 8 patients with stage 3 CKD, 6 patients with stage 4 CKD and 6 patients with stage 5 CKD) as well as 13 healthy volunteers (normal control group) were included. All subjects received conventional MRI and renal artery examination with the coronal Time-SLIP technology. Two experienced radiologists assessed the branches of renal artery MR angiography on 3D-MIP reconstructed images, and studied the correlation with staging of CKD.ResultsCompared with CKD group and normal control group, there were no statistically significant differences in the branches shows of renal arteries between stage 1 CKD and normal control group (P＞0.05),the differences were significant betuseen stage 2～5 CKD and noumal control group. Compared with each CKD group, there were no statistically significant differences in the branches shows of renal arteries between phase CKD1 and CKD2, there were statistically significant differences between other groups (P＜0.05). There was an obvious correlation between the branches shows of renal arteries and the staging of CKD (P＜0.01). There was a significant negative correlation with the branches shows of renal arteries and SCr (P＜0.01), and a significant positive correlation with the GFR (P＜0.01).ConclusionUsing time-SLIP technology for renal artery has certain value in the staging of CKD. It can be used as a noninvasive clinical evaluation of renal function tests.

time-spatial labeling inversion pulse; MR angiography; chronic kidney disease; branches of renal arteries

R445.2；R692

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.03.016

1674-1633(2016)03-0070-04

2015-01-19

2015-09-26

上海市浦東新區衛生系統學科帶頭人附帶項目（PWRd2011-05），上海市浦東新區衛生和計劃生育委員會基金項目（PW2014B-23），上海市浦東新區科學技術委員會基金項目（PKJ2014-Y20）。

黃丙倉，副主任醫師。

作者郵箱：13611603598@163.com