本文關(guān)鍵詞：IVIM DWI評價對比劑急性腎損傷實驗研究及其在糖尿病腎病初步臨床應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 對比劑急性腎損害 糖尿病腎病 體素不相干運動成像 彌散加權(quán)成像

【摘要】：[目的]探討基于體素內(nèi)不相干運動(intravoxel incoherent motion, IVIM) MR擴散加權(quán)成像(DWI)成像技術(shù)評估大鼠對比劑急性腎損傷(contrast-induced acute kidney injury, CI-AKI)'腎功能動態(tài)變化的可行性。進一步評價IVIM DWI在糖尿病腎病(Diabetic Nephropathy, DN)腎損傷臨床應(yīng)用價值。[材料與方法]1.實驗動物及儀器本研究共納入27只SD雄性大鼠,體重為200-250g,所有大鼠均來自中山大學(xué)動物實驗中心,并飼養(yǎng)于標(biāo)準(zhǔn)條件下。全部大鼠均采用腹腔注射20%烏拉坦(6ml/kg)進行麻醉,麻醉后經(jīng)尾靜脈注射泛影葡胺(Meglumine Diatrizoate;370 mg/ml,6 ml/kg)制作CIAKI動物模型。抽取6只大鼠進行MRI掃描,分別于注射對比劑前24 h及注射對比劑后30 min、12 h、24 h、48 h、72 h和96 h重復(fù)掃描一次。大鼠掃描前常規(guī)禁食禁水4小時以上。注射對比劑前掃描組作為對照組。在對應(yīng)MR檢查的7個時間點分別取3只大鼠,處死后獲取右腎標(biāo)本行HE染色。采用通用電氣公司的Signa Excite 3.0T超導(dǎo)型全身磁共振掃描儀(General Electric, GE, Milwaukee, WI)。標(biāo)準(zhǔn)50mmbirdcage實驗專用動物線圈,體位為頭先進、仰臥位；采用腹部填塞法固定實驗大鼠。本研究通過廣東省人民醫(yī)院(廣東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)醫(yī)學(xué)研究倫理委員會的動物實驗倫理批準(zhǔn),不違反動物實驗倫理原則。2.實驗患者及健康志愿者選取廣東省人民醫(yī)院住院治療的糖尿病腎病患者53例。其中4例因圖像質(zhì)量不佳影響數(shù)據(jù)測量排除,3例因一側(cè)腎臟明顯萎縮排除。根據(jù)估算腎小球濾過率(estimated glomerular filtrationrate, eGFR)將46例患者分為三組,早期DN組18例(eGFR60m1·min-1·(1.73m2)-1),伴微量或大量蛋白尿,男性10例,女性8例,年齡43-73歲,中位年齡60歲；中期DN組15例(eGFR30m1·min-1·(1.73m2)-1,60m1·min-1·(1.73m2)-1,),伴中量或大量蛋白尿,男性10例,女性5例,年齡31-74歲,中位年齡60歲；晚期DN組13例(eGFR≤30m1·min-1·(1.73m2)-1),伴大量蛋白尿,男10例,女3例,年齡44-69歲,中位年齡55歲。正常對照組招募17名健康志愿者,男11名,女6名,年齡44-76歲,中位年齡57歲。入組標(biāo)準(zhǔn)：無高血壓、糖尿病等慢性疾病史,血尿素氮及血肌酐指標(biāo)正常。所有被試人員均簽署知情同意書。3.MRI掃描(1)大鼠掃描序列MRI掃描序列包括常規(guī)軸位T1WI、軸位及冠狀位T2WI成像序列,以及IVIM DWI功能成像序列,各序列成像參數(shù)分別為：(a)FSE-XL/T1WI序列：軸位,掃描模式=2D,Grad Mode=zoom, TR=500ms,TE=13.3ms,翻轉(zhuǎn)角=90°,帶寬=15.6Hz,NEX=4.0,FOV=10.0cm×7.0cm,層厚=2.0mm,層距=0.2mm,矩陣=288×192,ET=3,掃描時間=94s。(b) FSE-XL/T2WI序列：軸位,掃描模式=2D,Grad Mode=zoom,TR=4500ms,TE=125.8ms,帶寬=62.50Hz,NEX=6.0,FOV=10cm×7.5cm,層厚=2.0mm,層距=0.2mm,矩陣=288×192,ET=19,掃描時間=443s。(c) FSE-XL/T2WI序列：冠狀位,掃描模式=2D,Grad Mode=zoom,TR=4500ms,TE=125.8ms,帶寬=62.50Hz,NEX=6.0,FOV=10cm×7.5cm,層厚=2.0mm,層距=0.2mm,矩陣=288×192,ET=19,掃描時間=443s。(d) IVIM DWI序列：IVIM DWI采用單次激發(fā)自旋回波擴散加權(quán)平面回波成像(SE-DW-EPI)序列,選取10個b值(0,20,40,60,80,100,200,400,500和600 s/mm2)。修改MR主機的梯度方向表,使得一個序列內(nèi)可以掃描多個b值。獲取冠狀位圖像,層數(shù)3,視野10 cm,層厚2.4 mm,間隔0.2 mm,TR 3000ms,TE 73.6 ms,掃描矩陣96×96,NEX 8。序列掃描時間為4 min06 s。(2)糖尿病腎病患者及健康志愿者掃描序列MRI掃描序列包括常規(guī)軸位T1WI、軸位及冠狀位T2WI成像序列,以及IVIM DWI功能成像序列,各序列成像參數(shù)分別為：(a) FSE-XL/T1WI序列：軸位,掃描模式=2D,Grad Mode=zoom,TR=6.18ms,TE=2.84ms,翻轉(zhuǎn)角=20°,帶寬=41.67Hz,NEX=2.0,FOV=40.0cmx40.0cm,層厚=8.0mm,層距=2.Omm,矩陣=288×192,ET=1,掃描時間=1min41s。(b) FSE-XL/T2WI序列：軸位,掃描模式=2D,Grad Mode=zoom,TR=6000ms,TE=102ms,帶寬=62.50Hz,NEX=2.0,FOV=38cm×38cm,層厚=5.0mm,層距=2.0mm,矩陣=288×224,ET=13,掃描時間=2min54s。(c) FSE-XL/T2WI序列：冠狀位,掃描模式=2D,Grad Mode=zoom,TR=15789.5ms,TE=240ms,帶寬=50Hz,NEX=2.0,FOV=42cm×42cm,層厚=3.0mm,層距=0.2mm,矩陣=320×192,ET=29,掃描時間=3min10s。(d) IVIM DWI序列：IVIM DWI采用單次激發(fā)自旋回波擴散加權(quán)平面回波成像(SE-DW-EPI)序列,選取10個b值(0,20,40,60,80,100,200,400,500和600 s/mm2)。修改MR主機的梯度方向表,使得一個序列內(nèi)可以掃描多個b值。獲取冠狀位圖像,層數(shù)14,FOV=32cmx32cm,層厚3.0 mm,間隔0.6 mm,TR 3000 ms,TE 60.3 ms,掃描矩陣96×96,NEX 4。序列掃描時間為2 min 06 s。4.圖像分析及后處理由2名有超過10年工作經(jīng)驗的MR診斷醫(yī)師分別分析各成像序列采集所得圖像質(zhì)量,并將IVIM功能成像序列所得圖像傳送至GE公司提供的ADW4.3工作站,功能重建選擇Functool軟件處理和主機配備的MADC后處理軟件,可測量出ADC值,D值,D*值及f值。選擇圖像質(zhì)量較好的右腎畫感興趣區(qū)(region of interest),大鼠在麻醉狀態(tài)及使用專用線圈的條件下,圖像質(zhì)量較高,可分辨皮質(zhì)、外髓、內(nèi)髓,患者和健康志愿者由于呼吸運動和心臟搏動的影響,可分辨出皮質(zhì)及髓質(zhì),在各層結(jié)構(gòu)的上下兩極及腎門水平分別選取ROI,每個ROI大小、形狀完全相同。大鼠ROI大小約2.5mm2-5.0mm2,每個ROI至少包含5個像素。糖尿病患者及健康志愿者ROI大小約30mm2-50mm2,每個ROI至少包含50個像素。測量所選擇的層面要盡量避開腎囊腫,腎臟集合系統(tǒng)和大血管,并避免偽影或變形,5.病理學(xué)檢查方法每個時間點取3只大鼠,解剖采集腎臟標(biāo)本。采取得到的腎臟標(biāo)本均固定保存于10%福爾馬林溶液中,之后切片,染色,并分別于100、200倍光學(xué)顯微鏡下觀察,按陽性區(qū)域表達由強至弱劃分為強陽性區(qū)、陽性區(qū)及弱陽性區(qū)。進一步由彩色攝像機提取圖像,分割陽性區(qū)域后,測量該區(qū)域的單位灰度值。6.統(tǒng)計學(xué)方法使用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件,數(shù)據(jù)表達方式采取均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式,大鼠腎各層結(jié)構(gòu)各時間點的ADC值,D值,D*值及f值組間比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA),各組間兩兩比較采用最小顯著差值法(Least-significant Differennce, LSD);方差不齊或非正態(tài)分布采用秩和檢驗；P0.05定義為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。由兩名測量者分別測量ADC值,D值,D*值及f值。糖尿病患者及健康志愿者結(jié)果采用均值均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示。正常對照組、早期DN組,中期DN組及晚期DN四組間ADC值,D值,D*值及f值采用單因素方差分析比較,用最小顯著差值法進行組間兩兩比較。非正態(tài)分布或方差不齊采用符號秩和檢驗；P0.05定義為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。[結(jié)果]1.大鼠各時間點IVIM DWI參數(shù)值的測量及比較腎皮質(zhì)及外髓時間信號曲線斜率稍大于內(nèi)髓相應(yīng)曲線,特別在低b值范圍(0-200 s/mm2)。對反映腎實質(zhì)彌散狀態(tài)的D值及ADC值進行比較分析,結(jié)果顯示在早期30min,腎皮質(zhì)ADC值較基線水平已有明顯下降[(1.74-1.59)/1.74,8.62%,P=0.014],D值輕度下降[(1.63-1.58)／1.63,3.07%,P=0.001]；在腎皮質(zhì),D值及ADC值于12-48 h持續(xù)下降,從72 h開始緩慢回升；而在內(nèi)髓及外髓,D值及ADC值下降持續(xù)時間更長,至96h時間點才觀察到回升。將與灌注相關(guān)聯(lián)的兩個參數(shù)D*和f值對照分析,腎皮質(zhì)、內(nèi)髓及外髓D*值在30 min即有不同程度下降[(36.9-27.3)/36.9,26.02%,P=0.143；(40.4-31.6)/40.4,21.78%,P=0.143；(37.3-33.5)/37.3,10.19%,P=0.143],在24 h達最低值,而后于48 h緩慢回升；在皮質(zhì)及外髓,f值于12h下降,略晚于D*值,于72h回升,亦略晚于D*值。2.糖尿病腎病患者及健康志愿者IVIM DWI參數(shù)值的測量及比較對反映腎實質(zhì)彌散狀態(tài)的D值及ADC值進行比較分析,結(jié)果顯示在早期DN組,腎皮質(zhì)及髓質(zhì)ADC值(2.26±0.04×10-3mm2/s,2.02±0.03×10-3mm2/s)較健康對照組水平(2.71±0.03×10-3mm2/s,2.34±0.02×10-3mm2/s)有所下降(P0.05)；皮質(zhì)及髓質(zhì)D值(1.71±0.06×10-3 mm2/s,1.48±0.06×10-3mm2/s)較健康對照組水平(2.24±0.08×10-3mm2/s,2.71±0.03×10-3mm2/s)有所下降(P0.05)；中期DN組,腎皮質(zhì)及髓質(zhì)ADC值(1.70.±0.03×10-3mm2/s,1.52±0.02×10-3mm2/s)及D值(1.49±0.06×10-3mm2/s,1.25±0.04×10-3mm2/s)較早期明顯下降(P0.05)；晚期DN組,腎皮質(zhì)及髓質(zhì)ADC值(1.36±0.04×10-3mm2/s,1.22±0.04×10-3mm2/s)及D值(1.04±0.04×10-3mm2/s,1.07±0.03×10-3mm2/s)較中期進一步下降(P0.05)；三組D值均小于ADC值(P0.05),皮質(zhì)ADC值及D值均高于髓質(zhì)(P0.05)。將與灌注相關(guān)聯(lián)的兩個參數(shù)D*和f值對照分析,早期DN組,腎皮質(zhì)及髓質(zhì)D*值(30.1±14.95×10-3mm2/s,38.0±11.87×10-3mm2/s)較健康對照組水平(43.1±10.80×10-3mm2/s,45.4±10.7×10-3mm2/s)有所下降(P0.05),皮質(zhì)及髓質(zhì)f值(31.6±19.59%,30.1±14.3%)較對照組(26.1±10.03%,26.9±7.82%)有所升高(P0.05)；中期DN組,腎皮質(zhì)及髓質(zhì)D*值(23.9±7.83×10-3mm2/s,28.0±17.24×10-3mm2/s)較早期進一步下降(P0.05),皮質(zhì)下降明顯,f值(21.4±16.74%,23.6±13.22%)較早期下降(P0.05)；晚期DN組,腎皮質(zhì)及髓質(zhì)D*值(18.6±9.12×10-3mm2/s,20.9±13.59×10-3mm2/s)及f值(14.8±8.88%,18.8±7.64%)較中期進一步下降(P0.05)；三組D*值皮質(zhì)均低于髓質(zhì)(P0.05)。[結(jié)論]大鼠對比劑急性腎損傷研究顯示,IVIM DWI可有效顯示CI-AKI腎功能動態(tài)變化過程,部分揭示CI-AKI病程轉(zhuǎn)換的微觀機制。D值反映了腎內(nèi)水分子彌散狀態(tài),D*值取決于腎毛細血管的收縮或舒張狀態(tài),而f值則在一定程度上反映腎臟的液體負荷狀態(tài)。第一部分研究為IVIM DWI在CI-AKI甚至腎臟非腫瘤性病變的應(yīng)用研究方面做了有益的探索。第二部分糖尿病腎病患者研究顯示,IVIM DWI可有效顯示糖尿病腎病腎功能動態(tài)變化過程,反映了糖尿病腎病病理改變的微觀機制。本研究表明IVIM DWI可無創(chuàng)性的評估糖尿病腎病腎功能損傷情況,為臨床診斷、療效監(jiān)測提供輔助參考,具有潛在的臨床應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：對比劑急性腎損害 糖尿病腎病 體素不相干運動成像 彌散加權(quán)成像
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R445.2;R587.2;R692.9
【目錄】：

• 摘要3-9
• Abstract9-17
• 第一章 基于體素內(nèi)不相干運動的擴散加權(quán)成像評估對化劑急性腎損傷腎功能動態(tài)變化可行性的研究17-35
• 1.1 前言17-20
• 1.2 材料與方法20-23
• 1.3 結(jié)果23-27
• 1.4 討論27-29
• 參考文獻29-35
• 第二章 IVIM DWI評價糖尿病腎病腎臟病理生理動態(tài)變化的初步研究35-54
• 2.1 前言35-40
• 2.2 材料與方法40-45
• 2.3 結(jié)果45-48
• 2.4 討論48-51
• 參考文獻51-54
• 攻讀學(xué)位期間成果54-56
• 附錄56-59
• 引文縮略詞表59-60
• 致謝60-61

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本文編號：650599