3.0T MRI BOLD及ASL-fMRI成像对使用碘对比剂增强后肾脏损害的评价研究

摘要

研究背景及意义： 含碘对比剂主要经肾脏排泄，近年来，有关碘对比剂引起的肾功能损害引起了学者的广泛关注及研究。碘对比剂注入体内后可使肾功能暂时性、甚至持续丧失，由碘对比剂引起的肾功能损害被称为对比剂肾病。目前使用碘对比剂造成肾脏损害已是医源性急性肾功能衰竭的第三大原因，仅次于手术和低血压；约占所有医源性急性肾功能衰竭的10%，明显增加患者精神及经济负担，亦明显增加社会经济负担。因此，碘对比剂所致肾脏损害的早期发现、早期预防、早期治疗在临床上具有重要的意义。当前，临床上最常用检测肾功能的方法为测量患者血肌酐浓度及变化情况。但有研究表明血肌酐浓度及变化情况对早期肾功能的损害不敏感。因此，寻找新的、敏感的可早期发现、早期诊断及早期预防碘对比剂所致肾脏损害的方法在临床上具有重要意义。 许多研究表明，肾髓质血流的改变在碘对比剂肾病上起重要作用。肾髓质血流发生改变，可以引起髓质氧含量的改变。目前为止，在动物肾脏局部血流及氧含量的研究，均采用有创手段。传统上，测量肾脏髓质血流的方法是应用侵入性激光多普勒探针。但是，在人体肾脏髓质血流的研究中，有创的监测手段很难实施。理想的方法是在生理状态下，采用无创手段监测肾脏髓质血流及氧含量在研究碘对比肾病至关重要，也是人们致力研究的热点。 随着磁共振设备不断进步，功能磁共振成像为许多疾病的早期发现、早期诊断提供了强有力的手段及方法。一些研究表明，血氧水平依赖性磁共振功能成像（Blood Oxygen Level Dependent Function Magnetic Resonance Imaging，BOLD-fMRI）技术能有效的监控肾脏髓质氧代谢的变化。动脉自旋标记磁共振成像技术（Arterial Spin Labeling Function Magnetic Resonance Imaging，ASL-fMRI）不需外源性对比剂，仅利用组织器官自身血流灌注，定量检测组织器官灌注情况。二者是目前常有的功能磁共振成像方法。 目前利用BOLD及ASL-fMRI成像技术对高血压肾病、糖尿病、肾动脉硬化及肾脏肿瘤等疾病的研究已经取得显著效果。研究表明，BOLD及ASL-fMRI技术所测得数据在不同观察者及同一观察者具有良好的重复性。因此，多数学者认为BOLD及ASL-fMRI技术在肾脏疾病的诊断和评价方面具有非常大的潜在价值。不过至今，应用BOLD及ASL-fMRI技术评价使用碘对比剂后肾脏功能损害的研究鲜见文献报道。 本实验利用磁共振功能成像（Function Magnetic Resonance Imaging，fMRI）BOLD及ASL成像技术监测注入碘对比剂后肾脏血流灌注及氧代谢的变化，在生理状况下研究注入碘对比剂后肾脏功能的改变，以评价所致肾功能损害情况，同时探讨无创的、简便的、可行的评估注入碘对比剂后肾功能损害的方法。 研究目的： 1、探讨3.0TMRI BOLD及ASL成像在大鼠正常肾脏的实验研究。 2、探讨3.0TMRI-BOLD成像技术在大鼠碘对比剂增强后肾脏损害的实验研究。 3、探讨3.0TMRI-ASL成像技术在大鼠碘对比剂增强后肾脏损害的实验研究。 4、探讨3.0TMRI-BOLD及ASL成像技术联合应用在评估大鼠碘对比剂增强后肾脏损害的价值。 材料与方法： 1、实验动物及准备。 购置29只SD大鼠。雌雄不限，体重在109.60g±14.26g。每只大鼠MRI扫描前禁食禁水4小时，腹腔麻醉后30分钟进行MRI扫描。 2、MRI扫描。 2.1 MRI扫描序列及方法： ①三平面定位像：横断、矢状及冠状位。 ②常规MRI序列：T2WI横断位、T2WI冠状位、T1WI横断位，采用快速旋转回波（fast spin echo，FSE）序列 ③BOLD成像序列：冠状位，采用多次快速梯度回波（multilple-fast gradient recalled echo，MFGRE序列 ④ASL成像序列：冠状位，流动敏感交变反转恢复技术（Flow Sensitive Alternating Inversion Recovery，FAIR），单激发快速自旋回波序列（Single-Shot Fast Spin Echo，SSFSE）FAIR-SSFSE，序列。 2.2 大鼠MRI扫描方法： 设备：采用3.0TMRI扫描仪，50mmbirdcage实验专用动物线圈。采用头先进、仰卧位。 方法：分别于注入碘对比剂前、注入碘对比剂后20分钟，24小时，48小时，72小时，分别进行MRI扫描。注入碘对比剂前作为对照组，扫描序列：T1WI、T2WI、BOLD、FSE-FAIR扫描，扫描时间：约14分12秒；注入碘对比剂后分20分钟，24小时，48小时，72小时实验组，每个时间点扫描T2WI冠状位、BOLD、FSE-FAIR序列；共扫描4次，每次扫描时间：约6分14秒。 3、MRI图像分析。 3.1 图像质量分析： 2位有经验的MR诊断医师分别分析各序列的图像质量，主要包括图像信噪比、对比度、分辨率、伪影以及解剖结构显示情况。 3.2 BOLD图像I2*值及R2*值的测量： 每侧肾脏扫四层，每层获得8张不同TE时间（2.2ms～14.7ms）的T2*图像，将所得图像，经工作站functool软件处理，获得T2*Map图像，在T2*Map图像测量T2*值。R2*值根据公式：R2*=1/T2*获得。用均数±标准差（x±s）表示。 3.3 ASL图像ASL-RBF值的测量： 每侧肾脏扫四层，每层获得20张不同图像，将所得图像，经工作站functool-fair软件处理，获得肾脏灌注图像。在肾脏灌注图像测量皮质、外髓及内髓局部血流量值，用均数士标准差（x±s）表示。 3.4 ROI测量： 对同一实验对象每侧肾脏选取兴趣区（ROI），每个ROI大小、形状完全一致。ROI大小为1.5m㎡～2.5m㎡，ROI至少包含5像素。皮质区测量6～10个ROI，外髓、内髓区测6～10个ROI，用均数士标准差（x±s）表示。测量选择的层面无变形及伪影，避开肉眼所见大血管及伪影。 4、大鼠肾脏病理观察。 每个时间点取三只大鼠，扫描完后，立即取双肾，去包膜，沿肾蒂冠状位切开，与MRI扫描冠状位一致。生理盐水冲洗后立即放入10%福尔马林溶液中固定。肾脏标本按病理检验程序进行常规梯度酒精脱水、二甲苯透明、浸蜡、石蜡包埋，切3um厚的切片，作HE病理常规染色，封片等，分别于80、400倍光学显微镜下观察。 5、统计学分析。 应用SPSS16.0统计软件包，数据录入及分析；采用均数士标准差（x±s），组间比较采用t检验、方差分析，自身前后组比较采用配对t检验，非正态分布或方差不齐采用秩和检验，Person相关分析，不同时点测量值的变化采用折线图表示。 结论： 1、3.0T MRI大鼠肾脏BOLD成像技术，R2*值可定量反映注入碘对比剂后肾脏组织的氧含量的变化。 2、3.0T MRI大鼠肾脏ASL成像技术，ASL-RBF值可定量的反映碘注入碘对比剂后肾脏的血流变化。 3、3.0T MRI大鼠肾脏BOLD及ASL-fMRI成像技术可作为碘对比剂肾脏损害的评价手段。 本课题创新之处： 首次提出用3.0T MRI BOLD及ASL-fMRI功能成像技术监测注入碘对比剂后肾脏血流量及氧代谢的改变情况，本研究结果分析认为，3.0T MRI BOLD及ASL-fMRI成像技术可作为注入碘对比剂后在生理状况下监测肾脏功能变化的可行性手段。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语中英文对照表

声明

前言

第一章材料与方法

第一节实验动物

第二节实验设备及用品

第三节磁共振成像扫描

第四节病理检查

第五节图像分析与数据处理

第六节数据的录入及统计学处理分析

第二章结果

第一节大鼠MRI扫描结果

第二节MRI图像分析

第三章讨论

第一节3．0TMRI BOLD-fMRI成像对使用碘对比剂增强后肾脏损害的评价研究

第二节3．0TMRI ASL-fMRI成像对使用碘对比剂增强后肾脏损害的评价研究

第三节3．0T MRI BOLD及ASL-fMRI成像联合应用对使用碘对比剂增强后肾脏损害的评价研究

第四章结论

存在的不足及展望

参考文献

综述　BOLD及ASL-fMRI成像技术在肾脏的应用

成 果　在读期间撰写的论及参编书籍

致谢

统计学证明