动脉自旋标记MRI评价肾癌部分切除术后残余肾功能的价值

温成龙 WEN Chenglong

任 涛 REN Tao

陈丽华 CHEN Lihua

黄黎香 HUANG Lixiang

谢双双 XIE Shuangshuang

柴 超 CHAI Chao

刘 谦 LIU Qian

沈 文 SHEN Wen

动脉自旋标记MRI评价肾癌部分切除术后残余肾功能的价值

温成龙 WEN Chenglong

任 涛 REN Tao

陈丽华 CHEN Lihua

黄黎香 HUANG Lixiang

谢双双 XIE Shuangshuang

柴 超 CHAI Chao

刘 谦 LIU Qian

沈 文 SHEN Wen

目的 探讨动脉自旋标记（ASL）评估肾癌患者腹腔镜肾部分切除术后残余肾功能的价值。资料与方法 前瞻性地研究15例行腹腔镜肾部分切除术的肾癌患者，于术前1周内及术后3个月行ASL扫描，分析ASL测得健侧肾皮质的肾血流量（RBF）值与放射性核素法测得肾小球滤过率的相关性，比较术前及术后3个月患侧、健侧肾组织RBF值的差异。结果 健侧肾皮质RBF值与肾小球滤过率呈正相关（r=0.638，P＜0.05）。患侧残余肾组织 RBF值[（291.5±37.3）ml/（100 g·min）]较术前肾组织 RBF值[（237.8±46.2）/（100 g·min）]升高约53.7 ml/（100 g·min）（P＜0.05)；健侧肾组织RBF值[（241.1±50.3）ml/（100 g·min）]较术前肾组织 RBF值[（290.4±51.8）ml/（100 g·min）]下降约49.3 ml/（100 g·min）（P＜0.05)。结论ASL可以用来评价肾功能，且对评估腹腔镜肾癌部分切除术后残余肾血流灌注功能具有一定的价值。

癌，肾细胞；肾切除术；腹腔镜检查；磁共振成像；肾血流量

Address Correspondence to: SHEN Wen

E-mail: shenwen66happy@163.com

中国医学影像学杂志

2017年 第25卷 第7期：555-558

Chinese Journal of Medical Imaging 2017 Volume 25 (7): 555-558

肾细胞癌（renal cell carcinoma，RCC）是肾脏最常见的恶性肿瘤，占成人肾实质恶性肿瘤的85%～95%[1]。目前T1期肾癌常用术式为肾部分切除术[2]，其与肾根治性切除术对肿瘤的治疗效果相似[3-4]，但能够减少肾功能损失，减少心血管意外发生的风险，降低总体死亡率[5]。然而，肾部分切除术后残余肾功能下降的发生率仍较高，有可能发展为慢性肾脏病[6]。因此，评价肾肿瘤切除术后残余肾功能有助于临床更好地评估手术对患者肾功能的影响。目前评价和监测残余肾功能的常用方法主要包括核素检查、超声及肾脏穿刺活检等，但均存在一定的局限性[7]。动脉自旋标记（arterial spin labeling，ASL）MRI能够定量、无创地反映组织的血流灌注情况[8-9]，目前在健康肾脏以及肾脏肿瘤类型的评估中已经得到应用[9-11]，而在肾癌部分切除术后残余肾血流量（renal blood flow，RBF）的评估中鲜有报道。本研究拟探讨ASL MRI评估肾肿瘤患者腹腔镜部分切除术前后患侧残余肾组织及健侧肾脏血流的变化，帮助临床更为精确地评估残余肾功能。

1 资料与方法

1.1 研究对象 收集2015年1月－2016年3月天津市第一中心医院收治的肾透明细胞癌患者15例，其中男7例，女8例；年龄32～65岁，平均（53±8）岁。纳入标准：①单侧肾肿瘤，且肿瘤直径＜4 cm；②拟行腹腔镜肾部分切除术；③术前3 d内行放射性核素检查；④术前1周内及术后3个月均行肾脏MRI检查；⑤术中热缺血时间＜30 min。本研究经医院伦理委员会批准，所有受试者检查前均签署知情同意书。

1.2 仪器与方法 放射性核素检查采用Siemens T2 SPECT/CT仪，患者取平卧位，探头紧贴背部，使双肾和膀胱包括在探头视野内，通过肘静脉“弹丸”式注射99TcmDTPA 111～148 MBq（3～4 mCi）后，立即采集第1时相2 s/帧，共30帧；第2时相1 min/帧，共20帧，通过Gates法算出肾小球滤过率（glomerular filtration rate，GFR）。MR图像采集采用Siemens Magnetom Trio Tim 3.0T 超导MR扫描仪，8通道体部相控矩阵线圈。受试者行常规 MRI及ASL检查。常规MRI检查序列包括横断面T1WI（TR 4.36 ms，TE 1.26 ms，翻转角9.0°，层厚2.5 mm）及冠状面脂肪抑制 T2WI（TR 78 ms，TE 2000 ms，层厚 2.5 mm）。ASL序列采用血流敏感交替反转恢复-真实快速成像稳态自由进动（flow sensitive alternating inversion recovery-true fast image with steady-state precession，FAIR true-FISP）[10]，采用呼吸触发技术，在肾脏最大长轴采用斜矢状面进行扫描，扫描参数：TR 4.48 ms，TE 2.24 ms， TI 1200 ms，翻转角70°，体素大小2.3 mm×2.3 mm×5.0 mm，层厚5.0 mm，无间距扫描，重复12次。采集无反转的平衡磁化强度图M0，同层面的T1图采用相同分辨率修饰的looklocker反转恢复序列。

1.3 图像分析 由2名具有7年和3年腹部影像诊断经验的主治医师分别对数据进行分析。应用美国MatlabMathworks R2010b软件，将扫描所得的标记图、未标记图、M0图及T1图采用以下公式计算RBF：RBF=（λ/2α·TI）（ΔM·TI/M0）exp（TI/T1）。其中，λ是血液-组织分配系数，为80 ml/100 g；α是反转效率，为1；ΔM为标记图与未标记图产生的纵向磁化矢量差；TI为反转时间；M0为平衡磁化强度；T1为纵向弛豫时间。应用MRIcron软件，在上述计算生成的RBF图中，在患肾肿瘤部分1 cm外肾皮质及健侧肾上、中、下极肾皮质尽可能大地放置6～10个圆形ROI（图1），同时术后尽量在相同位置绘制同样大小及数目的ROI。依肾皮质厚度不同，ROI面积为4～15 mm2。

图1 ROI绘制。男，51岁，RCC。A、B、C分别示患侧术前、患侧术后及健侧ROI的放置。箭示肿瘤

1.4 统计学方法 应用SPSS 19.0软件，计量资料以x±s表示。采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）分析观察者间的一致性。ICC为0.81～1表示一致性非常好[11]。采用Pearson 相关分析患者术前健侧肾皮质的RBF与放射性核素法测得GFR的相关性。采用配对样本t检验比较术前及术后3个月患侧残余肾组织、健侧肾皮质RBF值的差异，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 观察者间测量结果的一致性分析 2 名医师对不同组别肾皮质 RBF 值测量结果均具有很好的一致性，ICC值均＞0.90，见表1。

2.2 RBF值与GFR的相关性 15例患者术前健侧肾皮质RBF值与GFR呈正相关（r=0.638，P＜0.05），见图2。

表1 不同组间肾皮质RBF值观察者间测量一致性（x±s，n=15）

图2 15例健侧肾皮质RBF与GFR的相关性

2.3 手术前后RBF值的变化 15例患者术后患侧残余肾组织RBF值为（291.5± 37.3）ml/（100 g·min），术前患侧肾组织RBF值为（237.8±46.2）ml/（100 g·min），患侧RBF值术后较术前升高约53.7 ml/（100 g·min），差异有统计学意义（P＜0.05)。15例患者术后健侧RBF值为（241.1±50.3）ml/（100 g·min），术前健侧RBF值为（290.4±51.8）ml/（100 g·min），健侧RBF值术后较术前下降约49.3 ml/（100 g·min）（P＜0.05）。其中，2例患者术后患侧及健侧RBF值较术前均呈下降趋势；2例患者术后患侧RBF值较术前呈下降趋势，而健侧RBF值呈上升趋势；2例患者术后患侧、健侧RBF值较术前均呈上升趋势。图3显示1例患者肾脏手术前后患侧及健侧RBF伪彩图。

图3 肾脏手术前后患侧与健侧RBF伪彩图。A～D分别为患侧术前、患侧术后、健侧术前和健侧术后RBF伪彩图

3 讨论

ASL利用射频脉冲标记动脉血中的水质子，选择动脉血中的自由水质子作为内源性示踪剂[12]，经过一定的TI后，待标记水进入组织，与组织水进行交换，引起组织T1值或磁化率的变化，标记图像与未标记图像相减即可获得灌注图像[7-8,11]。由于肾脏髓质低灌注的生理特点，以及受ASL低信噪比、低对比噪声比的影响，测得的髓质灌注值的可信度有待进一步提高[13-14]。因此，本研究仅对肾脏皮质的灌注情况进行分析。

肾脏GRF取决于RBF和肾小球滤过分数，一定水平的RBF是肾功能保持正常的基础。肾癌不同于尿路梗阻性或血管性疾病，在不合并其他肾脏疾病的前提下，患侧残余肾组织及健侧肾组织的滤过功能一般正常[15-16]；若RBF减少，将导致肾脏滤过功能下降。因此，RBF是评价肾脏功能尤其是滤过功能的一个重要指标。本研究结果显示，ASL测得健侧肾皮质RBF与GFR有较好的相关性，表明ASL可以用来评估分肾血流灌注水平，进而评价残余肾功能。

本研究显示，肾癌部分切除术后大部分患者患侧残余肾组织RBF较术前患侧肾组织RBF增加，而健侧RBF较术前减少，其原因可能为术前患者肾组织有肿瘤压迫正常肾实质，使患侧血流减少，而健侧血流代偿性增加；当切除肿瘤后压迫解除，患侧残余肾组织血流灌注水平逐渐增加，同时健侧肾组织的代偿机制解除，从而使血流灌注水平下降。有患者患侧残余肾组织及健侧肾组织RBF均减少，可能是由于患侧基础肾功能较差，术后功能受损或肾功能延迟恢复[17]；也有患者患侧残余肾组织RBF较术前减少，健侧RBF较术前增加，可能是由于患侧正常肾实质过度切除，从而使患侧残余肾组织血流灌注水平降低，健侧代偿增加，血管灌注水平增加；还有患者患侧残余肾组织及健侧肾组织RBF均增加，可能由于患侧残余肾组织术后缺血-再灌注作用及健侧肾组织仍处于代偿状态，残余肾血流灌注水平能否恢复正常有待延长随访时间进一步观察。

本研究的局限性在于样本量相对较小，有待进一步扩大样本量进行深入讨论，残余肾功能的动态变化有待延长随访时间在多个时间点进行动态观察； 其次，本研究中ASL MRI仅能获得一层图像，未能获取整个肾脏的血流灌注信息。

总之，ASL可以用来评估肾脏血流灌注水平，对评估肾癌腹腔镜部分切除术前后肾血流灌注的变化具有一定的价值。

[1]Torre LA, Bray F, Siegel RL, et al. Global cancer statistics, 2012. CA Cancer J Clin, 2015, 65(2): 87-108.

[2]Ljungberg B, Cowan NC, Hanbury DC, et al. EAU guidelines on renal cell carcinoma: the 2010 update. Eur Urol, 2010, 58(3): 398-406.

[3]Peycelon M, Hupertan V, Comperat E, et al. Long-term outcomes after nephron sparing surgery for renal cell carcinoma larger than 4 cm. J Urol, 2009, 181(1): 35-41.

[4]Becker F, Siemer S, Humke U, et al. Elective nephron sparing surgery should become standard treatment for small unilateral renal cell carcinoma: long-term survival data of 216 patients. Eur Urol, 2006, 49(2): 308-313.

[5]Huang WC, Donin NM. Partial nephrectomy is the standard of care for T1a kidney tumors. Urol Oncol, 2013, 31(2): 140-143.

[6]Suer E, Burgu B, Gokce MI, et al. Comparison of radical and partial nephrectomy in terms of renal function: a retrospective cohort study. Scand J Urol Nephrol, 2011, 45(1): 24-29.

[7]Jiang SH, Karpe KM, Talaulikar GS. Safety and predictors of complications of renal biopsy in the outpatient setting. Clin Nephrol, 2011, 76(6): 464-469.

[8]Ferre JC, Bannier E, Raoult H, et al. Arterial spin labeling (ASL) perfusion: techniques and clinical use. Diagn Interv Imaging, 2013, 94(12): 1211-1223.

[9]Odudu A, Francis ST, Mcintyre CW. MRI for the assessment of organ perfusion in patients with chronic kidney disease. Curr Opin Nephrol Hypertens, 2012, 21(6): 647-654.

[10]Martirosian P, Klose U, Mader I, et al. FAIR true-FISP perfusion imaging of the kidneys. Magn Reson Med, 2004, 51(2): 353-361.

[11]Landis JR, Koch GG. The measurement of observer agreement for categorical data. Biometrics, 1977, 33(1): 159-174.

[12]丁芳芳,全冠民,袁涛,等. 三维动脉自旋标记诊断环形强化的高级别胶质瘤与脑单发转移瘤. 中国医学影像学杂志, 2014, 22(12): 899-903.

[13]Artz NS, Sadowski EA, Wentland AL, et al. Reproducibility of renal perfusion MR imaging in native and transplanted kidneys using non-contrast arterial spin labeling. J Magn Reson Imaging, 2011, 33(6): 1414-1421.

[14]Wu WC, Su MY, Chang CC, et al. Renal perfusion 3-T MR imaging: a comparative study of of arterial spin labeling and dynamic contrast-enhanced techniques. Radiology, 2011, 261(3): 845-853.

[15]Reiner CS, Goetti R, Eberli D, et al. CT perfusion of renal cell carcinoma: impact of volume coverage on quantitative analysis. Invest Radiol, 2012, 47(1): 33-40.

[16]Chen Y, Zhang J, Dai J, et al. Angiogenesis of renal cell carcinoma: perfusion CT findings. Abdom Imaging, 2010, 35(5): 622-628.

[17]Mir MC, Ercole C, Takagi T, et al. Decline in renal function after partial nephrectomy: etiology and prevention. J Urol, 2015, 193(6): 1889-1898.

（本文编辑 饶亚岚）

Aterial Spin Labeling Evaluation of Residual Renal Function After Partial Nephrectomy on Renal Cell Carcinoma

Purpose To investigate the value of arterial spin labeling (ASL) in evaluating renal function in patients with renal cell carcinoma (RCC) after laparoscopic partial nephrectomy. Materials and Methods Fifteen patients with RCC undergoing laparoscopic partial nephrectomy were studied prospectively. The patients were performed ASL scan one week before and three months after operation. The correlation between renal blood flow (RBF) value measured by ASL and the glomerular filtration rate (GFR) measured by radionuclide method in the renal cortex of healthy side was analyzed. The RBF values in the kidney of affected side or healthy side were measured, the difference of which between before operation and three months after operation was compared. Results The RBF value and GFR data in the renal cortex of healthy side had positive correlation (r=0.638, P＜0.05). In the affected side of kidney, the RBF value of remaining renal tissue [(291.5±37.3) ml/ (100g·min)] compared with that of preoperative renal tissue [(237.8±46.2) ml/(100g·min)] increased about 53.7 ml/(100g·min) (P＜0.05). In the healthy side of kidney, the RBF value of renal tissue [(241.1±50.3) ml/(100 g·min)] compared with that of preoperative renal tissue [(290.4±51.8) ml/(100 g·min)] decreased about 49.3 ml/(100 g·min) (P＜0.05). Conclusion ASL can be used to evaluate renal function, and it is valuable to evaluate renal perfusion function after laparoscopic partial nephrectomy of RCC.

Carcinoma, renal cell; Nephrectomy; Laparoscopy; Magnetic resonance imaging; Renal blood flow

10.3969/j.issn.1005-5185.2017.07.021

天津医科大学第一中心临床学院 天津300192

沈 文

Center of the First Clinical College of Tianjin Medical University, Tianjin 300192, China

2016-12-25

修回日期：2017-03-15

R445.2；R699.2