3.0T磁共振功能成像在正常人与糖尿病肾病肾脏的初步应用研究

摘要

[目的]: 一、评价3.0T磁共振肾脏功能成像中BOLD技术的图像质量，评估R2*图测量的一致性和可重复性，建立正常人群肾脏皮质、外髓质、髓质及皮髓平均R2*值的置信区间，并做相关性分析。 二、评价3.0T磁共振肾脏弥散加权成像不同弥散系数下肾脏皮髓质ADC值测量的可重复性，建立正常人群肾脏皮质、髓质ADC值的置信区间，分析不同弥散系数下皮髓质间ADC值的相关性。 三、建立3.0T磁共振肾脏弥散张量成像正常人群肾脏皮髓质平均DC值、FA值的置信区间，并描述其相关性。 四、建立3.0T磁共振肾脏动脉自旋标记成像正常人群肾脏皮髓质fair值的置信区间，并描述其相关性。对EPI-FAIR序列获得的肾脏平均fair值做统计性描述。 五、建立Ⅲ-Ⅴ期糖尿病肾病肾脏皮质、外髓质、髓质、皮髓质平均R2*值及不同弥散系数下皮髓质ADC值、平均DC值、FA值、fair值的置信区间，并与正常对照组进行两两比较。描述各测量值随肾功能降低（CR、BUN升高）的变化趋势。 [材料和方法]: 收集2008年6月至2009年3月60例3.0T磁共振肾脏功能成像检查受试者，包括36例非肾脏疾患的临床病人，10例健康志愿者（近半年内体检肾功能无异常）。总数46人，男26人，女20人，年龄范围30～62岁，中位年龄42岁。14例糖尿病肾病患者，Ⅲ期6例，Ⅳ期4例，Ⅴ期4例。磁共振扫描仪：采用通用电气公司的Signa EXCITE3.0T超导型全身磁共振扫描仪（General Electric，GE，Milwaukee）。标准体部8通道相控阵线圈。图像工作站：GE公司提供的ADW4.3工作站，功能重建选择Functool和主机配备的R2*map后处理软件。 扫描前严格禁水禁食2小时以上，并反复对受试者做憋气训练。扫描序列包括常规冠状位T1WI、BOLD（R2*SPGR）、DWI（EPI-DWI）、DTI（EPI-DTI）、SSFSE-FAIR、EPI-FAIR，辅以阵列空间敏感性编码技术采集（Array Spatial Sensitivity Encoding Technique，ASSET），加速因子：2.00ph。扫描范围以冠状位肾中轴层面为中心，尽量包括双肾。DWI弥散加权系数b值选择300、600、800s/m㎡，弥散敏感梯度方向为3个（all）。DTI扫描弥散敏感梯度方向为6个，b值为800 s/m㎡。 统计分析采用SPSS13.0软件，图像评分及前后两次测量值可重复性采用配对t检验及kappa分析，糖尿病肾病与正常对照组间R2*值、ADC值、平均DC值、FA值、fair值比较采用one way-ANOVA，两两比较采用LSD法。相关性分析采用pearson相关分析。以P<0.05为判别水准，表示差异具有统计学意义。 [结果]: 一、正常人群磁共振功能成像 1、肾脏BOLD成像 皮髓质T2WI及R2*图的图像质量评分 （一）两观察者肾脏皮髓质T2WI图像质量评分（N=30），观察者1有1例评为3分，其余均为4分或4分以上，观察者2有2例评为3分，其余均为4分或4分以上。Kappa分析得到Kappa值为0.346，小于0.4，提示两观察者测量一致性差。 （二）两观察者肾脏皮髓质R2*图的图像质量评分（N=30），观察者1有1例评为3分，其余均为4分或4分以上，观察者2有2例评为3分，其余均为4分或4分以上。Kappa分析得到Kappa值为0.708，大于0.75，提示两观察者测量一致性较好。 （三）T2WI双肾肾皮髓质的信噪比与对比信噪比比较（N=30） 双肾皮质、髓质的信噪比两两比较P值均小于0.05，表明皮质信噪比及髓质信噪比双肾间有显著性差异，左肾小于右肾。双肾皮质、髓质的对比信噪比两两比较P值均小于0.05，表明皮质对比信噪比及对比髓质信噪比双肾间均有显著性差异，左肾小于右肾。 （四）两次扫描肾皮髓质R2*值一致性评价（N=10） 两次扫描数据测量的一致性试验，两次扫描测量的F值=0.101，P值=0.755，两次扫描间的R2*测量值无显著性差异。 （五）正常人群肾皮质、外髓、髓质及平均R2*值95%置信区间（N=30） 正常人群双肾皮质、外髓、髓质及平均R2*值95%置信区间（N=30）分别为（13.087，14.392）、（17.513，18.802）、（25.379，27.454）、（21.473，22.787）。R2*值四组间比较P=0.000，具有显著性差异，LSD法做四组间两两比较，P值均显示为0.000，表明肾脏皮质、外髓、髓质及平均R2*值差异具有统计学意义（P<0.05）。 2、肾脏弥散加权成像（N=12） （一）正常肾脏弥散加权成像b=300/600/800三组皮髓质前后两次测量ADC值的两样本配对t检验，P值均大于0.05，提示前后两次测量无显著性差异。随着b值的升高，弥散图像信噪比明显下降。 （二）前后两次测量ADC差值的95%置信区间比较显示，随着b值的减低，测量值的波动增大。重复测量结果提示随着b值的增加，测得的ADC值更加稳定。 （三）正常人肾脏b300皮髓质、b600皮髓质、b800皮髓质ADC值（N=12） 95%置信区间分别为（3.8682，3.9852）、（2.9499，3.1259）、（3.0292，3.2583）、（2.5088，2.6445）、（2.7433，2.7933）、（2.1945，2.2505），ADC值95%置信区间随着b值的增加而减小，提示高b值下ADC值取值范围区域趋于稳定，b=600和b=800皮质出现离群值，分析原因可能为皮质接近肾边缘，由于信噪比减低，测量时易受伪影影响。 （四）单向方差分析（One-Way ANOVA）肾皮质组间F值等于133.272，P<0.05，进一步做两两比较（LSD法），b=800组ADC值与b=300、b=600组间有显著性差异，肾髓质组间F值等于70.519，P<0.05，进一步做两两比较（LSD法），b=800组ADC值与b=300、b=600组间有显著性差异。 （五）Pearson法作不同b值下皮髓质ADC值的相关性分析，结果，仅b=800组P值小于0.05。说明高b值下皮髓质之间存在显著相关性。 （六）、作b=800组皮髓质ADC值与皮质、外髓质、髓质、皮髓平均R2*值的相关性分析，仅皮质ADC值与外髓质R2*值的P值小于0.05，相关系数r=0.426。 3、正常肾脏弥散张量成像（N=12） 4、正常肾脏ASL成像（N=12） 二、糖尿病肾病肾脏功能成像 （一）糖尿病肾病Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ期三组间R2*值比较，皮质、外髓质、髓质P值均小于0.05，平均R2*值组间比较无显著性差异。 （二）糖尿病肾病（Ⅲ-Ⅴ期）与正常对照组肾脏皮质、髓质、外髓及全肾平均R2*值的两两比较（LSD法），肾皮质Ⅲ-Ⅴ期R2*值均存在显著性差异。Ⅴ期>Ⅳ期>Ⅲ期>对照组。外髓质Ⅲ-Ⅴ期R2*值均存在显著性差异。Ⅴ期>Ⅳ期>Ⅲ期>对照组。肾髓质Ⅲ-Ⅴ期R2*值均存在显著性差异。Ⅴ期>Ⅳ期>Ⅲ期>对照组。皮髓平均R2*值Ⅲ-Ⅴ期无显著性差异，但与正常对照组间存在差异，均大于对照组。 （三）糖尿病肾病（Ⅲ-Ⅴ期）肾脏皮质、髓质、外髓及全肾平均R2*值与生化指标的Pearson相关分析显示皮质、外髓质与肌酐、尿素氮之间存在显著正相关，随着血肌酐、尿素氮的升高，肾脏皮质与外髓质R2*值明显升高，提示随着肾脏功能的下降，肾皮质、外髓质的缺氧状态加重。 [结论]: 一、bold成像图像质量较高，两观察者间及前后两次扫描测量值的一致性与可重复性较好。R2*功能图可分清肾脏皮髓质、外髓质，组织间R2*值差异明显，可作为肾脏解剖分层参照图。 二、肾脏弥散加权成像时选择高b值，测量ADC值重复性好，图像稳定，少受灌注等影响。 三、肾脏弥散张量成像分别从各向同性和各向异性两方面分析肾脏功能，能够更为全面的反映肾脏病理改变与功能变化的相关性。平均DC值与DWI成像获得的ADC值之间存在显著相关性，未来可应用DTI代替DWI进行弥散成像。 四、改良的动脉自旋标记法（SSFSE-FAIR）比传统的方法（EPI-FAIR）得到的肾脏功能图空间分辨率高，但信号值不够敏感。 五、随着糖尿病肾病肾功能的下降，肾脏皮髓质及外髓的R2*值较正常对照组升高，提示R2*值可反映肾脏功能的异常。 六、随着糖尿病肾病肾功能的下降，肾脏皮髓质的ADC值较正常对照组下降，提示ADC值可间接反映肾脏功能的改变。 七、随着糖尿病肾病患者血肌酐、尿素氮的升高，肾脏皮髓质的平均DC值与FA值较正常对照组下降，提示弥散张量肾脏成像可一定程度地显示糖尿病肾病肾脏功能的异常。 八、动脉自旋标记法测量肾脏的fair值不够敏感，尚需改进序列设置，提高空间分辨率，降低磁化转移的影响。

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文摘

英文文摘

论文说明:缩略语中英文对照表

声明

前 言

第一部分正常人群肾脏磁共振功能成像研究

材料与方法

结 果

讨论

结 论

参考文献

第二部分糖尿病肾病肾脏磁共振功能成像研究

材料与方法

结 果

讨论

结 论

参考文献

在读期间发表论文

致谢

统计学证明