MR功能成像对慢性肾脏病肾脏损伤的临床相关研究

摘要

慢性肾脏病(chronic kidney disease，CKD)是以慢性肾小球和/或肾小管间质病变导致的进行性肾功能损伤为特征的疾病，其发病率高，肾脏纤维化和组织缺氧被认为是导致CKD进展的重要因素。目前所用的临床指标对早期CKD的识别，以及对肾功能和肾脏病理改变的检测缺乏敏感性和特异性。探索无创性的、敏感性及可重复性强的检查方法来评价肾损伤的程度，是当前临床工作者热切关注的课题。本研究应用3.0T MR对慢性肾脏病患者及健康志愿者的肾脏进行弥散加权成像(diffusion weightedimaging，DWI)、弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）和血氧水平依赖（blood oxygen level dependent，BOLD）成像，分别测量研究对象的肾脏皮质和髓质表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值、各向异性分数（fractional anisotropy, FA）值及R2*值，并比较CKD患者与健康志愿者肾脏各检测值的差异，同时与临床相关指标、肾脏病理组织学评分及免疫组织化学指标进行对照分析，探讨MR功能成像对CKD患者肾脏损伤程度临床应用的价值。
　　第一部分、MR弥散加权成像对慢性肾脏病肾组织纤维化的研究
　　目的:应用3.0T MR弥散加权成像对慢性肾脏病患者的肾脏纤维化程度进行检测，评价其临床应用价值。
　　方法:选取2012年5月至2013年6月间在河北医科大学第三医院肾内科就诊的40例CKD患者，其中男性25例，女性15例，年龄16-71岁，平均年龄41.6±17.1岁。选取30例健康志愿者作为对照组，其中男性20例，女性10例，年龄24-60岁，平均年龄38.3±14.1岁。所有CKD患者及健康志愿者均采用3.0 TMR进行扫描。扫描序列包括MRI常规扫描及弥散加权成像。在ADC图上肾皮质和髓质均放置感兴趣区域（region ofinterest，ROI），测量双侧肾脏皮质及髓质的ADC值。在MR检查前后一周时间内，对CKD患者留取血尿样本，检测血肌酐(serum creatinine，SCr)和24小时尿蛋白（24-h-urinary protein，24-h-UPRO）。通过SCr值计算出估算的肾小球滤过率(estimated glomerular filtration rate，eGFR)。其中有25例患者在MR检查后不超过2周的时间内进行了肾组织活检。肾活检标本行常规苏木素-伊红染色（atoxvlin and eosin stain，HE）、糖元染色(Periodic Acid.Shifts Reaction，PAS)、Masson染色及过碘酸六胺银染色(periodic acid.silver metheramine，PASM)检查，观察CKD肾脏病理损伤程度，分别对肾小球、肾小管间质和肾小管周血管的纤维化硬化进行观察，并得出评分。免疫组织化学法检测肾组织中TGF-β1及α-SMA蛋白的表达，光镜下观察并进行图像采集，每例标本随机选取10个高倍视野，计算每个视野内阳色染色区域的积分光密度值，最后计算其均值用于统计学分析。CKD患者和健康对照组之间肾髓质和肾皮质的ADC值的差异性分别进行了两独立样本t检验。肾皮质ADC值和肾髓质ADC值之间的差异也采用两独立样本t检验比较。探讨ADC值和SCr/24-h-UPRO/eGFR之间的关系，通过bivariate相关分析计算相关系数，肾小球病变/肾小管病变组织病理学评分和免疫组织化学指标TGF-β1及α-SMA同肾皮质/肾髓质的ADC值也进行bivariate相关分析。
　　结果:40例CKD患者中有35例图像可以进行分析。肾皮质和髓质的ADC值的组内相关系数（intraclass correlation coefficients，ICC）分别为0.79和0.82。CKD组肾皮质和髓质的ADC值与健康对照组相比均明显降低。CKD组显示肾皮质的ADC值和SCr/24-h-UPRO呈显著的负相关，而与eGFR呈显著正相关。肾髓质的ADC值和SCr之间也有显著的负相关性。发现肾髓质的ADC值与eGFR和24-h-UPRO之间没有显著的相关性。肾皮质ADC值与肾小球病变组织病理学评分呈显著负相关，r=-0.610，p=0.001。肾皮质ADC值与肾小管病变组织病理学评分呈显著负相关，r=-0.778，p=0.000。肾髓质ADC值与肾小球病变组织病理学评分呈显著负相关，r=-0.398，p=0.049。肾髓质ADC值与肾小管病变组织病理学评分呈显著负相关，r=-0.640，p=0.001。肾皮质ADC值与α-SMA的积分光密度值之间呈显著负相关，r=-0.441，p=0.027。肾髓质ADC值与α-SMA的积分光密度值之间无显著相关性，r=-0.354，p=0.083。肾皮质ADC值与TGF-β1积分光密度值之间无显著相关性，r=-0.362，p=0.075。肾髓质的ADC值与TGF-β1积分光密度值之间无显著相关性，r=-0.289，p=0.162。
　　结论:3.0T MR弥散加权成像检测CKD患者肾脏的ADC值与eGFR、肾脏组织纤维化程度及α-SMA表达之间具有一定的相关性，可用于CKD患者肾脏纤维化程度的检查评估。
　　第二部分、MR弥散张量成像对慢性肾脏病肾组织病变的研究
　　目的:应用3.0T MR弥散张量成像对慢性肾脏病患者的肾脏病变程度进行检测，评价其临床应用价值。
　　方法:选取2012年5月至2013年6月间在河北医科大学第三医院肾内科就诊的40例CKD患者，其中男性25例，女性15例，年龄16-71岁，平均年龄41.6±17.1岁。64名健康志愿者作为对照组，其中男性39例，女性25例，年龄21-60岁，平均年龄38.5±13.3岁。所有CKD患者及健康志愿者均采用3.0 T MR进行扫描。扫描序列包括MRI常规扫描及弥散张量成像。在FA图上分别测量双侧肾脏皮质及髓质的FA值。每个研究对象均选择最靠近肾门的冠状面FA图像进行感兴趣区的测量。分别在肾的上极、中部及下极肾皮质区放置3个ROI，采用的结果为双侧肾6个肾皮质上ROI的平均值。在MR检查前后一周时间内，对CKD患者留取血尿样本，检测血肌酐(SCr)和24小时尿蛋白(24-h-UPRO)。通过SCr值计算出估算的肾小球滤过率(eGFR)。其中有24例患者在MR检查后不超过2周的时间内进行了肾组织活检。肾活检标本行常规HE染色、PAS染色、Masson染色及PASM染色检查。观察CKD肾脏病理损伤程度，分别对肾小球、肾小管间质和肾小管周血管的纤维化硬化进行观察，并得出评分。免疫组织化学法检测肾组织中TGF-β1及α-SMA蛋白的表达，光镜下观察并进行图像采集，每例标本随机选取10个高倍视野，计算每个视野内阳色染色区域的积分光密度值，最后计算其均值用于统计学分析。将两位医师测得的肾皮质和肾髓质FA值用组内相关系数进行一致性分析。CKD患者和健康对照组之间肾髓质和肾皮质的FA值分别进行了比较，进行两独立样本t检验。肾皮质FA值和肾髓质FA值之间的差异也采用两独立样本t检验进行比较。通过bivariate相关分析探讨FA值和SCr/24-h-UPRO/eGFR之间的关系，肾小球、肾小管病理学评分、免疫组织化学TGF-β1、α-SMA的积分光密度值分别同肾皮质、肾髓质的FA值也进行bivariate相关性分析。
　　结果:40例CKD患者中排除7例患者DTI图像伪影较重，共对33例患者图像进行了分析。肾皮质和髓质的FA值的组内相关系数分别为0.77和0.56。CKD组肾皮质和肾髓质FA值与健康对照组相比均具有显著性差异，CKD组肾皮质FA值明显低于对照组。CKD组肾髓质的FA值与对照组相比也明显降低。CKD组肾皮质FA值明显低于髓质FA值，t=-3.598，p=0.001。对照组肾皮质FA值也明显低于髓质FA值，t=-15.703，p=0.000。
　　肾皮质的FA值和SCr呈显著的负相关，肾皮质的FA值与eGFR显著正相关。临床指标中肾髓质的FA值仅与eGFR呈显著正相关。无论是肾皮质还是肾髓质的FA值和24-h-UPRO之间均无显著的相关性。肾皮质FA值与组织病理学肾小球的评分呈显著负相关，r=-0.448，p=0.028。肾皮质FA值与组织病理学肾小管的评分呈显著负相关，r=-0.487，p=0.016。肾髓质的FA值与组织病理学肾小球评分呈显著负相关，r=-0.463，p=0.023。肾髓质的FA值与组织病理学肾小管评分呈显著性负相关，r=-0.430，p=0.036。肾皮质FA值与α-SMA的积分光密度值之间呈显著负相关，r=-0.636，p=0.001。肾髓质FA值与α-SMA的积分光密度值之间呈显著相关性，r=-0.432，p=0.035。肾皮质FA值与TGF-β1积分光密度值之间无显著相关性，r=-0.175，p=0.401。肾髓质的FA值与TGF-β1积分光密度值之间无显著相关性，r=-0.189，p=0.357。
　　结论:3.0T MR弥散加权成像获得的FA值，可在一定程度上定量评价CKD患者肾功能及肾脏病理变化的程度。
　　第三部分、MR BOLD成像对慢性肾脏病肾组织氧合状态的研究
　　目的:评价3.0T MR血氧水平依赖(BOLD)成像对慢性肾脏病患者肾组织氧合状态的探测能力及临床应用价值。
　　方法:选取2012年5月至2013年6月间在河北医科大学第三医院肾内科就诊的40例CKD患者，其中男性25例，女性15例，年龄16-71岁，平均年龄41.6±17.1岁。65名健康志愿者作为对照组，其中男性39例，女性26例，平均年龄38.3±13.3岁，年龄范围21-60岁。所有CKD患者及健康志愿者均采用3.0 TMR进行扫描。扫描序列包括MRI常规成像及BOLD成像。在T2*图上分别测量双侧肾脏皮质及髓质的T2*值，并计算得出R2*值。每个研究对象均选择最靠近肾门的冠状面BOLD图像进行感兴趣区的测量。分别得到肾皮质R2*值、肾髓质R2*值，并计算出肾髓质/肾皮质R2*比值。在MR检查前后一周时间内，对CKD患者留取血尿样本，检测血肌酐(SCr)和24小时尿蛋白（24-h-UPRO）。通过SCr值计算出估算的肾小球滤过率(eGFR)。其中有25例患者在M刚佥查后不超过2周的时间内进行了肾组织活检。肾活检标本行常规HE染色、PAS染色、Masson染色及PASM染色检查。观察CKD肾脏病理损伤程度，分别对肾小球、肾小管间质和肾小管周血管的纤维化硬化进行观察，并得出评分。免疫组织化学法检测肾组织中TGF-β1及α-SMA蛋白的表达，光镜下观察并进行图像采集，每例标本随机选取10个高倍视野，计算每个视野内阳色染色区域的积分光密度值，最后计算其均值用于统计学分析。将两位医师测得的肾皮质R2*值、肾髓质R2*值用组内相关系数进行一致性分析。采用两独立样本t检验分别比较CKD患者和健康对照组之间肾皮质R2*值、肾髓质R2*值及肾髓质/肾皮质R2*比值的差异。肾皮质R2*值和肾髓质R2*值之间的差异也采用两独立样本t检验比较。通过bivariate相关分析探讨肾皮质R2*值、肾髓质R2*值以及肾髓质/肾皮质R2*比值和SCr/24-h-UPRO/eGFR之间的相关关系，肾小球、肾小管病理学评分和免疫组织化学TGF-β1、α-SMA的积分光密度值分别同肾皮质R2*值、肾髓质R2*值及肾髓质/肾皮质R2*比值进行bivariate相关分析。
　　结果:40例CKD患者中35例患者BOLD图像进行了分析。肾皮质和髓质的R2*值的组内相关系数分别为0.81和0.72。CKD组肾皮质R2*明显低于肾髓质R2*值，t=-7.576，p=0.000。对照组肾皮质R2*明显低于髓质R2*值，t=-13.467，p=0.000。CKD组肾髓质的R2*值与对照组肾髓质相比明显增高，CKD组肾髓质/肾皮质R2*比值与对照组相比明显增高，CKD组肾皮质R2*值与健康对照组无显著性差异。肾皮质R2*值、肾髓质的R2*值以及肾髓质/肾皮质R2*比值和各临床指标及病理组织学评分均无显著的相关性。肾皮质R2*值与组织病理学肾小管的评分无显著相关。肾髓质与组织病理学肾小球及肾小管病变的评分呈显著相关。肾髓质/肾皮质R2*比值与肾小球病变评分呈显著相关。肾皮质R2*值与仅与TGF-β1积分光密度值之间有显著相关性。肾髓质R2*值与α-SMA的积分光密度值及TGF-β1积分光密度值之间无显著相关性。肾髓质/肾皮质R2*比值与α-SMA的积分光密度值及TGF-β1积分光密度值之间无显著相关性。
　　结论:3.0T MR BOLD成像能够在一定程度上定量评价CKD患者肾脏氧合变化的程度。

目录

声明

摘要

英文缩写

引言

第一部分 MR弥散加权成像对慢性肾脏病肾组织纤维化的研究

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

第二部分 MR弥散张量成像对慢性肾脏病肾组织病变的研究

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

第三部分 MR BOLD成像对慢性肾脏病肾组织氧合状态的研究

前言

材料与方法

结果

附图

附表

讨论

小结

参考文献

结论

综述 肾脏MR功能成像研究进展

致谢

个人简历