ASL在评估慢性肾脏病肾功能改变及损伤程度中的应用价值

ASL在评估慢性肾脏病肾功能改变及损伤程度中的应用价值

皮姗,李刚

（中山大学附属第三医院医学影像科  广东  广州  510000）

【摘要】目的：探讨动脉自旋标记成像技术(Arterial spin labeling，ASL)在评估慢性肾脏病(Chronic kidney disease，CKD)肾功能改变及损伤程度中的应用价值。方法：收集2019年3月-2021年12月本院临床诊断的轻度CKD（eGFR≥60 ml/min/1.73m2）患者30例，中重度CKD（eGFR＜60 ml/min/1.73m2）患者24例，同期18例健康体检者为正常对照组。比较正常对照组、轻度CKD组及中重度CKD组受试者间肾脏ASL参数值的差异。探索肾脏皮层ASL参数值与生化指标的相关性。采用ROC曲线评估ASL参数值对轻度CKD肾功能损伤的临床预测价值。结果：正常对照组、轻度CKD组与中重度CKD组之间肾脏皮层血流灌注值（Renal blood flow, RBF）间均存在统计学差异（正常对照组＞轻度CKD组＞中重度CKD组）。相关分析显示CKD组的皮层RBF值与肾功能呈正相关（P＜0.001），与血肌酐呈负相关（P＜0.001）。鉴别轻度和中重度CKD，肾皮质RBF值的ROC曲线下面积为0.945，诊断敏感性为91.7%，特异性为93.3%。鉴别轻度CKD与对照组，肾皮质RBF值ROC曲线下面积为0.806，敏感度为66.7%，特异度为94.4%。结论:ASL可以无创评估CKD患者肾功能，对于早期肾功能损伤程度具有重要的临床预测价值。

【关键词】慢性肾脏病；动脉自旋标记；肾功能损伤；临床诊断

慢性肾脏病(Chronic kidney disease，CKD)是一个世界性的公共卫生问题，全球患病率大约为10%[1]。多数CKD患者初期临床症状不明显，很难早期被发现，当出现临床症状时，患者肾功能往往是到了CKD3期或以上水平，其中大约11% CKD3期患者最终会发展为终末期肾病，需要透析或肾移植替代治疗[2]。目前临床常用测量血肌酐及尿素氮的水平来评估肾功能，然而由于这种方法不能早期发现肾功能的改变[3]，同时不能反应单侧肾功能状态，因此在临床中应用具有一定的局限性。而目前能准确反应肾功能的方法包括放射性核素显像，但由于该方法具有放射性且不能反应肾脏大体形态的改变，因而临床应用中也具有一定的局限性。近年来功能磁共振成像技术已被应用于无创评估CKD患者的肾功能以及肾脏病理的改变[4-6]。动脉自旋标记(Arterial spin labeling，ASL)作为一种完全无创的磁共振灌注成像方法，可以反应肾脏的血流灌注情况，可能会对早期肾脏灌注和肾脏损害程度提供有用的信息。先前的研究表明ASL技术能可靠地评估健康志愿者、肾脏肿瘤及肾移植患者的肾脏血流灌注情况[7-9]。本研究旨在通过测量CKD患者ASL参数值值，探讨ASL对CKD患者肾功能评估，以及对于早期肾功能损伤程度的预测价值，目的在于为临床预防和治疗提供参考。

1 资料与方法

1.1一般资料

收集2019年3月—2021年12月本院诊治的CKD患者临床及影像资料。纳入标准:（1）符合慢性肾脏病临床诊断标准[10]；（2）没有MR检查禁忌症。排除标准：（1）采用过肾脏透析或者替代治疗；（2）肾脏或肾外肿瘤；（3）图像伪影大。最终入组50例CKD患者，其中男32例，女22例，年龄15-76岁，平均（43±15）岁。正常对照组纳入18例健康体检者，既往无原发或继发肾脏疾病病史，肾功能水平正常。其中男9名，女9名，年龄24～57岁，平均（40±13）岁。记录患者MRI检查前一周内空腹静脉血中血清肌酐（SCr）值，采用2009年慢性肾脏病流行病协作(CKD-EPI)公式[11]计算估算的肾小球滤过率（Estimated glomerular filtration rate，eGFR）。依据eGFR水平，将CKD患者分为2个亚组，轻度CKD组（eGFR≥60ml/min/1.73m2）和中重度CKD组（eGFR＜60 ml/min/1.73m2）。所有入组患者在检查前都已经签署了知情同意书。

1.2 数据采集

采用GE Discovery MR750 3.0T磁共振扫描仪，配有8通道腹部相控阵线圈。检查前嘱受检者禁饮食4-6h。扫描前对受检者进行呼吸训练。CKD组及正常对照组均行双肾MRI常规扫描和ASL检查。常规肾脏MRI序列包括轴位平扫T1WI、T2WI以及T2WI-FS序列，冠位T2WI序列。ASL采用冠状位、吸气末屏气扫描。ASL序列参数如下：TR 5438ms，TE 18ms，层厚/间距=7mm/0.5mm，层数12，矩阵64×96，视野36cm×36cm，NEX 1，标记延迟时间500ms.

1.3 图像后处理

经过Metlab数据处理模块对原始图像进行后处理，得到肾脏血流灌注（Renal blood flow, RBF）伪彩图。参考常规扫描序列图像，在靠近肾门的连续3个冠状位层面的双侧肾皮层区域放置感兴趣区（region of interests，ROI），避开囊肿，伪影及大血管等，软件自动测出双肾皮层的RBF值。取6个ROI的平均RBF值作为最终测量值。

1.4 观察指标：（1）ASL相关参数：肾脏皮层RBF值；（2）肾功能指标：包括Scr和eGFR。

1.5统计学分析

采用SPSS23.0统计软件进行数据分析。单因素方差分析用于比较正常对照组、轻度CKD组及中重度CKD组受试者间肾脏ASL参数值的差异。采用Spearman相关分析比较肾脏皮层RBF值与生化指标的相关性。采用ROC曲线评估ASL参数值对轻度CKD肾功能损伤的临床预测价值。均以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

2结果

2.1 本研究中正常对照组18人，轻度CKD组30人，中重度CKD组24人。单因素方差分析显示三组eGFR、Scr比较差异具有统计学意义(P＜0.001＝，且正常对照组eGFR水平＞轻度CKD组＞中重度CKD组，同时正常对照组Scr水平＜轻度CKD组＜中重度CKD组，详见表1。

表1 正常对照组、轻度CKD组以及中重度CKD组Scr，eGFR，肾脏皮层RBF值的差异比较结果表

2.2 ASL测量结果

正常对照组、轻度CKD组及中重度CKD组之间肾脏皮层RBF值比较见表1和图1。经单因素方差分析，三组间皮质RBF值均存在显著性差异(P＜0.001) 。LSD两两比较，正常对照组肾脏皮层RBF值高于轻度CKD组(P＜0.001)和中重度CKD组(P＜0.001)。轻度CKD组皮层RBF值显著高于中重度CKD组（P＜0.001）（图1）。经Spearman相关分析显示，CKD组皮层RBF值与eGFR呈正相关(（r=0.817，P＜0.001），与Scr呈负相关（r=-0.798，P＜0.001)。ROC曲线分析显示皮层RBF值鉴别正常对照组与轻度CKD组的诊断界值为159.0 ml/min/100g，诊断效能为0.806，诊断敏感性为66.7%，特异性为94.4%；肾脏皮层RBF值鉴别轻度CKD组与中重度CKD组诊断界值为93.3 ml/min/100g，诊断效能为0.945，诊断敏感性为91.7%，特异性为93.3%（结果详见表2）。

表2 肾脏皮层RBF值对轻度及中重度CKD患者的预测价值

图1 图A-B、C-D、E-F分别代表正常对照者、轻度CKD以及中重度CKD患者的图像。图A、C、E，冠状位T2WI图像；图B、D、F，冠状位肾脏RBF伪彩图。

3讨论

慢性肾脏病是一个全球性的公共卫生问题，据报道全球发病率约为10%。早期诊断和评估慢性肾脏病患者肾功能损害的严重程度，对于改善患者预后至关重要。当前，估计的肾小球滤过率是临床常用的评估患者肾功能的指标，其特点是方便快捷。但是由于肾脏具有强大的代偿能力，在各种慢性肾脏疾病的早期阶段，患者肾功能改变常常不明显，然而在病理上肾脏多已经发生了不可逆性损伤。ASL作为新的影像学技术能早期诊断肾功能损害，这对于临床意义重大。

在本研究中，我们发现中重度CKD组皮质RBF值为(51.13±20.25)mL/100g/min,较轻度CKD组(144.30±67.33)mL/100g/min及正常对照组(219.78±54.88)mL/100g/min显著减低。轻度CKD组皮层RBF值亦显著低于正常对照组。这表明ASL能无创评估慢性肾脏病患者血流灌注水平。范雪姣等[12]研究发现CKD患者肾脏RBF值明显低于正常对照组，Lu等[13]用其评价不同肾功能水平CKD患者肾皮层血流动力学状态的研究显示，正常对照组肾皮质RBF值为（480±136mL/min/100g），而CKDⅠ期、Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ和Ⅴ期患者肾皮质RBF值分别为（339.2±84.9）mL/min/100g、（322.1±53.5）mL/min/100g、（295.8±65.9）mL/min/100g、（236.1±77.3）mL/min/100g。这表明CKD患者肾皮质RBF值随着肾功能的下降而逐渐降低，这与我们的研究结果类似。这其中的原因可能是由于肾脏病理损伤引起肾小管间质损伤，其特点是微血管功能障碍，从而导致肾小管萎缩和间质纤维化，而间质纤维化的形成可以进一步引起微血管损害，形成不断发展的恶性循环，微血管损害导致肾脏灌注水平减低。我们发现肾脏皮层RBF值与eGFR之间具有较强的相关性，这与先前关于慢性肾脏病、移植肾

[14]以及糖尿病肾病[15]研究结果类似。另外本研究中ROC曲线结果显示，肾脏皮层RBF值预测轻度、中重度CKD患者的AUC为0.806和0.945。这表明肾脏ASL可以定量评估不同分期CKD肾脏皮层灌注水平，并且可以作为判断肾脏功能早期损害的影像学指标。

本研究也有一些不足之处：(1)由于样本量少，对慢性肾脏病患者分层分析不够细致；(2)机体血肌酐水平受药物、肌肉萎缩等因素影响，因此eGFR并不能完全真实反应肾功能。(3)缺少CKD患者肾脏的病理学资料，所以影像学评价指标与病理的关系还需要进一步验证。

综上所述，ASL作为一种无创性的检查方法，能在一定程度上反映慢性肾脏病患者肾功能的改变，此方法简单易操作，且重复性高，将在CKD的诊断及随访中发挥积极的作用。

参考文献

[1] 赵巍, 刘艳玲, 孔凡庭,等. DTI量化评估慢性肾脏病患者肾功能状态及损伤程度的价值[J]. 医学影像学杂志, 2020, 30(2):5.

[2] 刘永久,查云飞,李军,等.肾脏IVIM-DWI在慢性肾脏病肾功能评估中的应用初步研究[J].临床放射学杂志, 2017, 36(8): 1145-1149.

[3] 冒炜, 丁玉芹, 曾蒙苏,等. 磁共振DKI评估慢性肾脏病肾功能价值的初步研究[J]. 放射学实践, 2021, 036(008):1032-1037.

[4] 范雪姣. 磁共振动脉自旋标记成像在慢性肾病诊断中的价值分析[D]. 中国医科大学, 2016.