磁共振弥散加权成像评价IgA肾病病理及肾功能的研究

苏妍，杨丽萍，黄翀，龚良庚，尹建华，连珞，秦晓华，占锦峰，涂卫平，房向东△

磁共振弥散加权成像评价IgA肾病病理及肾功能的研究

苏妍1，杨丽萍2，黄翀1，龚良庚1，尹建华1，连珞1，秦晓华1，占锦峰1，涂卫平1，房向东1△

摘要：目的探究IgA肾病（IgAN）患者磁共振弥散加权成像（DWI）测量值与其病理及肾功能的相关性。方法收集35例IgAN患者作为IgAN组，20例健康志愿者作为对照组，所有受试者均采用3.0T MRI扫描仪进行双侧肾脏DWI，测量肾脏皮质、髓质表观弥散系数（ADC）值。IgAN组采用99Tcm-DTPA闪烁扫描测定分肾的肾小球滤过率（GFR），并根据Lee氏评级系统及Katafuchi评分标准，对IgAN患者进行病理分级与评分。比较对照组与IgAN各亚组之间肾脏皮质、髓质ADC值的差异；分析IgAN组分肾皮髓质ADC值与其GFR值之间的关系；IgAN组右肾皮质、髓质ADC值与其病理积分之间的关系。结果对照组及IgAN各亚组的肾脏皮质ADC值均大于髓质（P＜0.05），对照组与IgAN各亚组之间皮、髓质ADC值差异均有统计学意义（P＜0.05），但IgANⅠ级组皮质ADC值与对照组之间差异无统计学意义（P＞0.05）。IgAN组分肾皮、髓质ADC值与其GFR值均呈正相关（P＜0.01）；IgAN组的右肾皮、髓质ADC值与其病理积分均呈负相关（P＜0.05）。结论DWI可以反映皮、髓质各自的生理效能，在IgAN中的应用具有可行性，尤其对评价肾脏滤过功能及病理变化有一定的临床价值，但对早期病变缺乏敏感性。

关键词：肾小球肾炎,IGA；磁共振成像，弥散；肾小球滤过率；肾皮质；肾髓质；病理学

基金项目：江西省卫生计生委科技计划资助项目（20151061）

作者单位：1南昌，南昌大学第二附属医院肾内科（邮编330006）；2江西省肿瘤医院

作者简介：苏妍（1989），女，硕士研究生，主要从事肾脏病方面研究

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通讯作者E-mail:xiangdongfang818@sina.com

IgA肾病（IgA nephropathy，IgAN）是常见的原发性肾小球疾病，已成为终末期肾脏病（end-stage renal disease，ESRD）重要的病因之一。然而，由于IgAN主要临床表现为血尿，伴或不伴蛋白尿，疾病早期实验室检查肾功能并无异常，大多数患者未予重视。约有17%的IgAN患者在起病10年后进展至ESRD［1］。因此，早期诊断IgAN并动态监测其肾功能变化，对指导临床治疗方案及延缓疾病的进展具有重要意义。随着磁共振成像（magnetic reso⁃nance imaging，MRI）技术日益成熟，MRI功能性成像成为人们关注的热点之一。肾脏作为人体主要的排泄器官，机体血流量供应丰富，且肾脏皮、髓质有各自的生理特性，这为MRI成像在肾脏的应用提供了基础。目前，MRI对肾脏的形态学研究已经很成熟了，然而，磁共振弥散加权成像（diffusion-weight⁃ed MR imaging，DWI）对肾脏微观病变及功能性变化的研究尚处于探索阶段。本文旨在探讨DWI与IgAN病理及肾功能的关系。

1　对象与方法

1.1研究对象IgAN组：收集2015年1月—5月在南昌大学第二附属医院肾内科住院经肾活检、免疫荧光确诊为IgAN的患者35例，男17例，女18例，平均（32.03±11.58）岁。诊断标准：免疫荧光及免疫组化显示肾小球系膜区有以IgA为主的弥漫性沉积。排除标准：（1）继发IgA沉积的疾病，如紫癜性肾炎、狼疮性肾炎等。（2）其他病因造成的肾脏病变，包括肾萎缩、肾积水、肾结石等。（3）不能配合呼吸末屏气或有磁共振检查禁忌。根据Lee分级系统将IgAN分为Ⅰ～Ⅴ级［2］。对照组：选择同时期的20例年龄、性别相匹配的健康志愿者作为对照组，男9例，女11例，平均（33.00± 10.73）岁。纳入标准：（1）无高血压、糖尿病等基础疾病史。（2）无肾积水、肾结石、肾炎等肾脏病史。（3）近半年体检尿常规及肾功能正常。（4）近期无服用氨基糖苷类等肾毒性的药物。（5）能配合呼吸末屏气。（6）无MRI检查禁忌，且MRI常规T1、T2加权成像扫描提示肾脏形态正常。2组间性别（χ2= 0.07）、年龄（t=0.31）比较差异无统计学意义（均P＞0.05）。本研究经医院伦理委员会审批通过，受试者持自愿参与原则，与院方签署知情同意书。

1.2MRI检查行MRI检查前8 h禁食、水及药物治疗。向受试者详细介绍检查各步骤，告知噪音和长时间固定体位所带来的恐惧和疲劳。MRI采用GE Singa HDxt GE3.0T磁共振扫描机，表面相控阵线圈，呼吸门控技术。首先，对受试者行常规T1WI、T2WI肾脏扫描，后采用单次激发自旋回波平面成像（spin echo-echo planar imaging，SE-EPI）序列进行肾脏DWI。DWI参数：TR 2 000 ms，TE 78.7 ms，矩阵96×128，FOV 32 cm×25.6 cm，激励次数1次，以肾脏中心层面为扫描中心层面，层厚6 mm，层间距2 mm，层数6层，弥散敏感梯度系数（b值）选用500 s/mm2。

1.3图像后处理将DWI原始数据导入GE ADW4.4工作站，利用Functool 9.4.05a软件包对扫描数据进行后处理，系统自动生成彩色表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）图。在肾脏皮质、髓质分界清楚的层面绘制感兴趣区（regions-of-interest，ROI），用线条勾画出皮质轮廓，尽量避开肾囊肿和化学位移伪影；用圆形工具在肾脏上、中、下极圈画3个面积约15～25 mm2的圆形区域，其平均值为该侧肾髓质ADC值。

1.4同位素肾小球滤过率（GFR）测定采用99Tcm-DTPA闪烁扫描测定IgAN患者分肾的GFR。仪器为美国GE公司生产的Infinia vc Hawkeye4双探头单光子发射计算机断层仪（singlephotonemissioncomputedtomographyapparatus，SPECT），检查时患者后腰部靠近探头，视野包括双肾，“弹丸”式静脉注射显像剂后立即进行动态采集，得到肾动态显像，并利用计算机ROI技术绘制曲线进行定量分析，得到分肾GFR。

1.5病理检查及评分肾活检所取得的组织标本用4%中性甲醛固定缓冲液固定、乙醇梯度脱水、石蜡包埋制片（1 μm），常规进行光镜及免疫荧光（IgA、IgM、IgG、C3、C4、C1q、Fib）检查。参照Katafuchi半定量评分系统，肾小球、肾小管及血管三者评分相加为其病理损害积分［3］。

1.6统计学方法采用SPSS 17.0统计软件进行数据分析，所测量的计量数据均采用±s表示。两组间比较采用配对t检验，多组间比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD-t法。相关关系采用Pearson相关分析法。P＜0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1IgAN患者肾活检病理结果根据Lee氏分级系统将IgAN患者分为3个亚组：A、B、C组分别对应Ⅰ级（3例），Ⅲ级（21例），Ⅳ级（11例），无Ⅱ级、Ⅴ级IgAN患者，见图1。

2.2DWI扫描图像由DWI图显示，IgAN各亚组的肾脏皮质信号高于髓质；Lee氏级别越高，皮质、髓质的信号越强，但分界越模糊，见图2。ADC伪彩图能较清晰地显示IgAN A组肾脏皮质、髓质颜色差异，B、C两组的皮髓、质颜色对比度下降。IgAN组肾脏ADC值随着Lee氏级别的升高而下降，图像表现为蓝绿色部分增多，红橙色部分减少，见图3。

2.3对照组与IgAN组肾脏ADC值的比较对照组及IgAN各亚组的肾脏皮质ADC值均显著大于髓质（P＜0.05）。除对照组与A组之间的皮质ADC值差异无统计学意义外（P＞0.05），其余任意两组之间的肾脏皮质、髓质ADC值差异均有统计学意义（P＜0.05）。肾脏皮质、髓质ADC值随着IgAN级别的加重呈下降趋势，见表1。

Tab.1　Comparison of ADC values between control group and different grades of IgAN groups表1　对照组与IgAN各亚组间肾脏皮质、髓质ADC值比较（×10-3mm2/s，±s）

Tab.1　Comparison of ADC values between control group and different grades of IgAN groups表1　对照组与IgAN各亚组间肾脏皮质、髓质ADC值比较（×10-3mm2/s，±s）

＊＊P＜0.01；a与对照组比较，b与A组比较，c与B组比较，P＜0.05

组别对照组A组B组C组F n t 20 3 21 11皮质ADC值2.61±0.09 2.57±0.08 2.35±0.12ab2.13±0.23abc32.711＊＊髓质ADC值2.37±0.07 2.19±0.08a2.08±0.06ab1.86±0.15abc94.614＊＊20.248＊＊57.500＊＊13.628＊＊7.601＊＊

2.4IgAN组肾脏ADC值与GFR的关系左肾皮质、左肾髓质、右肾皮质、右肾髓质ADC值与其GFR均呈正相关（r分别为0.78、0.80、0.78和0.78，均P＜0.01）。

2.5IgAN组右肾ADC值与病理积分的关系IgA肾脏组右肾皮、髓质ADC值与病理Katafuchi积分之间存在明显的负相关（r分别为-0.75和-0.78，均P＜0.05）。

3　讨论

DWI早期多用于观察中枢神经系统，如超急性期脑梗死、脑损伤、脑肿瘤［4-6］等。随着DWI在中枢神经系统的应用日益成熟，促使人们对DWI在其他脏器疾病诊断中的应用进行了探讨。弥散成像作为目前唯一能测定活体水分子布朗运动的无创方法，通过测量组织水分子自由活动的差异，反映生理或病理状态下组织内部结构特点［7］。常用ADC值表示水分子弥散能力的强弱［8］。肾脏时刻在进行血液滤过、原尿的重吸收等水分子转运活动。无论何种病因造成慢性肾脏弥漫性病变，都具有相似的致病特点，包括肾小球硬化、间质纤维化、炎症细胞浸润及肾小管萎缩，使得水分子扩散受限，从而降低肾脏皮髓质ADC值［9］。近年来，国内外学者将DWI应用于不同病因（包括原发性肾小球肾炎［10］、糖尿病性肾病［11］、梗阻性肾病［12］、移植肾排斥反应［13］、肾肿瘤［14］等）的肾病研究，结果显示患肾的ADC值降低，且与肾功能受损程度呈正相关，证实了DWI在部分肾脏病的临床诊疗过程中具有重要价值。

本研究结果显示，健康成人和IgAN患者的肾皮质ADC值均显著大于髓质，这与既往大多数学者对弥漫性肾脏病变的研究结果相一致，其原因可能是皮质的血流灌注更为丰富，髓质内放射状小管限制了水分子的自由扩散［15］。笔者对IgAN患者进行Lee氏分级，测得除Ⅰ级皮质ADC值与对照组差异无统计学意义外，其他IgAN各亚组的肾脏皮质、髓质ADC值均低于对照组，且皮质、髓质ADC值随着Lee氏级别的加重呈下降趋势，表明ADC值对鉴别IgAN Lee氏级别有一定的临床意义。IgANA组与对照组之间的皮质ADC值无明显差异，其余任意两组之间的肾脏皮质、髓质ADC值均有显著性差异。这表明ADC值对鉴别IgAN的早期病变并不敏感，分析其原因可能与本研究纳入A组的病例数偏少有关。王帅文等［16］也认为ADC值无法及时发现及监测早期IgAN患者的肾脏病变进展。因此，ADC值对鉴别早期IgAN的能力有待进一步探讨研究。

多项研究表明肾脏ADC值与GFR存在一定的正相关性。Toyoshima等［17］将肾盂积水患者纳为研究对象，研究发现其患肾的ADC值与分肾GFR存在相关性（R2=0.56）。Xu等［18］也报道了类似的结论，两者间的相关系数为0.709。本研究结果显示，IgAN组肾脏皮、髓质ADC值与GFR之间存在较强的正相关性，且以髓质ADC值略为明显。分析其原因可能是肾间质占髓质体积大于皮质。研究表明，GFR下降与肾间质病变程度存在相关性［19］。但Zhu等［20］研究却发现肾皮质ADC值反映肾脏纤维化级别较髓质更为敏感，认为肾间质纤维化会降低肾小球血流量，髓质内肾小球数目相对少，故产生的ADC值变化更容易在皮质显示。个别研究显示尽管ADC值随估算肾小球率过率（eGFR）的降低呈下降趋势，但两者间的相关性却无统计学意义，考虑可能与各研究选取不同的ROI及扫描参数有关［21］。

肾穿刺活检及组织病理学改变与IgAN肾功能损害严重程度密切相关，但其属有创性操作，有一定的风险，且病理结果容易受抽样误差和观察者偏倚的影响，随访不能依赖于重复肾穿刺。因此，需要寻找一种无创性方法替代重复肾穿刺以动态监测IgAN的病理变化。本次研究中IgAN肾组织病理涉及不同程度的肾小球硬化、间质细胞浸润、小管萎缩及血管壁增厚等，这些病理改变相互影响，导致肾间质纤维化及肾小球血流灌注降低，影响组织内水分子的扩散。Togao等［12］通过检测单侧输尿管梗阻鼠的ADC值，发现其与细胞密度及纤维化程度有关，证实了DWI可以用于监测肾脏纤维化进展变化。笔者采用Katafuchi积分标准对IgAN病理损害程度进行量化评分。分析右肾皮、髓质ADC值与积分的相关性，结果显示两者间呈负相关，说明随着病理损害程度的加重，肾组织水分子扩散运动越受限。因此，ADC值能够反映IgAN肾脏病理变化，有望成为无创性评价肾脏病理损害程度的影像学方法。

本研究还存在一些不足：本研究受时间限制，收集IgAN患者的例数较少，而且缺少部分级别的IgAN病例，因此DWI鉴别IgAN Lee氏分级的能力有待扩大病例数后进一步研究；其次，本研究未对治疗后的IgAN患者进行随访，如能在药物干预后重复磁共振扫描，有望能作为观察疗效的影像学依据。

综上所述，磁共振DWI成像能反映肾脏皮髓质各自的病理生理状态，在IgAN的应用中具有可行性，尤其对评价肾脏的滤过功能及病理变化有一定的临床价值。

（图1～3见插页）

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（2015-10-27收稿2015-12-20修回）

（本文编辑魏杰）

中图分类号：R692

文献标志码：A

DOI：10.11958/20150263

Assessment of the diffusion-weighted imaging for the pathology and renal function in IgA nephropathy

SU Yan1，YANG Liping2，HUANG Chong1，GONG Lianggeng1，YIN Jianhua1，LIAN Luo1，QIN Xiaohua1，ZHAN Jinfeng1，TU Weiping1，FANG Xiangdong1△
1 The Second Affiliated Hospital of Nanchang University,Nanchang 330006,China；2 Jiangxi Cancer Hospital
△Corresponding AuthorE-mail:xiangdongfang818@sina.com

Abstract：Objective To study the correlation between the diffusion-weighted imaging(DWI)measurements and glomerular filtration rate(GFR),Katafuchi scores in IgA nephropathy.MethodsThirty-five patients with IgA nephropathy (IgAN group)and twenty healthy volunteers(control group)were enrolled in this study.All of the subjects underwent bilateral renal DWI measurements with 3.0T MRI scanner.The values of apparent diffusion coefficient(ADC)of renal cortex and medulla were measured.GFR of IgAN group was detected with99Tcm-DTPA scintigraphy.Based on the Lee classification and the Katafuchi score system,the pathological grading was carried out in patients of IgAN group.The ADC values were compared between control group and different grades of IgAN group.The correlations between ADC and GFR values were analysed in defferent groups.The correlations between ADC values and Katafuchi scores were analysed in IgAN group. ResultsThe renal cortical ADC values were significantly higher than medulla ADC values in both control group and IgAN group(P<0.05).There were statistically significant differences in renal cortical ADC values and medulla ADC values between control group and IgAN subgroups(P<0.05).But there was no significant difference in renal cortical ADC value between IgANⅠgroup and control group(P>0.05).There was a positive correlation between the renal cortical and medulla ADC values and the GFR values in IgAN group(P<0.01).Negative correlation was found between the renal cortical andmedulla ADC values and the Katafuchi scores in IgAN group(P<0.05).ConclusionThe diffusion-weighted imaging can reflect the physiological functions of kidney.It was feasible for application DWI in IgA nephropathy,which can be used for assessing the renal filtration function and the pathological damage.However,DWI measurement is not sensitive to early renal disease.

Key words:glomerulonephritis,IGA;diffusion magnetic resonance imaging;glomerular filtration rate;kidney cortex; kidney medulla;pathology