王肖，张皓，鲁忠燕，翟晓静，王俊华

糖尿病(diabet es mel l it us，DM)是一个世界性健康问题，由其引发的慢性肾脏病称为糖尿病肾脏疾病(diabetic kidney disease，DKD)，它是导致终末期肾病(end st age renal disease，ESRD)的主要原因[1]。目前，DKD的临床诊断主要依靠尿微量白蛋白检测、估计肾小球滤过率(estimated gl omer ul ar f il tr at ion r at e，eGFR)和肾脏病理活检，但由于其均有自身局限性，易受生理、病理及创伤因素影响，难以常规广泛应用。MRI具有良好组织对比度、多参数及多方位成像的优势，不仅能较准确显示组织的形态和解剖结构，还在明确DKD诊断、提示分期及评价肾功能方面发挥着重要作用，现成为目前的研究热点。

近年应用于临床及科研评价DKD的MRI技术主要有Dixon水脂分离技术、动脉自旋标记(ar t er ial spin l abel ing，ASL)技术、磁共振弹性成像(magnetic r esonance el astography，MRE)技术、体素内不相干运动成像(int ravoxel incoher ent mot ion，IVIM)技术和血氧水平依赖成像(bl ood oxygenat ion l evel-dependent，BOLD)技术。本文将简述其技术原理，着重阐述其在DKD中的应用。

1 Dixon水脂分离技术在DKD中的应用

Dixon技术的原理是基于化学位移效应，利用水和脂肪中氢质子共振频率差异(约3.4 ppm)，通过控制回波时间(echo t ime，TE)，获得反映水信号和脂肪信号的图像[2]。多项研究[3-4]表明应用Dixon技术所测脂肪分数(f at f ract ion，FF)与MRS测量的FF具有一致性，并且较MRS更具有优势：对比1H-MRS可覆盖更大的空间面积；在对肾脏等脏器脂质含量测量时，Dixon技术采用屏气采集，可避免MRS所需的呼吸运动补偿；图像后处理可精确勾画感兴趣区做到精准测量。因此，Dxion技术得到快速发展，广泛应用于定量人体各组织器官脂质含量。

文献报道，当各种原因导致游离脂肪酸及甘油三酯在非脂肪组织长期堆积时，会发生慢性炎症、氧化应激等反应，形成组织脂毒性，损伤人体器官[5]。正常人体肾脏实质脂质含量非常低，FF为0.4～0.7%[4,6]，即使很小幅度升高，也可能会对DKD肾脏损伤进展产生影响。Yokoo等[7]应用3D多回波Dixon序列和质子密度脂肪分数重建对29例2型糖尿病(t ype 2 diabet es mel l it us，T2DM)患者及40例非T2DM健康人群进行对比研究发现，T2DM组肾实质FF[(2.18±2.52)%]显著高于非T2DM组肾实质FF[(0.8±2.63)%](P＜0.001)，认为T2DM会导致肾脏实质脂质含量增加，此结论得到多项动物实验结果支持[8-9]。Wang等[10]为进一步研究Dixon技术所测肾实质FF对于DKD早期肾损伤的提示意义，纳入61例T2DM患者(无肾损伤正常白蛋白尿组40例，早期肾损伤微量白蛋白尿组21例)和34例非T2DM健康志愿者，通过采用三点式Dixon序列进行扫描，结果显示微量白蛋白尿组肾实质FF显著高于正常白蛋白尿组和健康志愿者组[分别为(5.6±1.3)%、(4.7±1.1)%和(4.3±0.5)%；P＜0.001]。由此看出，利用Dixon水脂分离技术不仅可以无创性评估T2DM患者和健康人群的肾实质脂质含量，还有望通过监测肾实质FF的变化来诊断DKD早期肾脏损害。

2 动脉自旋标记技术在DKD中的应用

ASL作为一种反映组织血流灌注的功能性磁共振成像(f unctional MRI，f MRI)技术，其原理是利用反转射频脉冲在成像平面附近标记动脉血中的水质子作为内源性示踪剂，在血流进入成像平面后获得“标记像”，然后对未施加反转脉冲的同一层面进行信号采集，获得“未标记像”，再将二者相减，去除静态组织信号，从而获得血流灌注信息[11]。

早期阶段ASL技术主要应用于脑组织研究，近年随技术不断改良，其在外周器官同样有着广阔应用空间。多项动物实验和人体研究表明，应用ASL技术测得的肾脏血流量(r enal bl ood f l ow，RBF)与CT动态增强扫描所测结果具有良好的相关性[12-14]。Kim等[15]的研究结果提示ASL-MRI是一种测量肾皮质灌注的可重复方法。且Cut aj ar等[16]在不同时间段利用ASL技术测量健康人肾脏皮质和髓质灌注值，结果没有显著差异。Li等[17]通过运用ASL技术对33例Ⅲ期[eGFR在30～59 mL/(min·1.73 m2)]DKD患者与30例健康志愿者对比研究，发现DKD组肾脏皮、髓质RBF与eGFR呈正相关，且与正常对照组相比，DKD组皮质RBF与eGFR均显著降低约50%，提示ASL技术可用于评估DKD进展早期的肾功水平，与章娜等[18]和Mora-Gut iérr ez等[19]的结论一致。同样，在刘波等[20]的研究中，中重度组DKD[eGFR＜60 mL/(min·1.73 m2)]肾皮质RBF值明显低于轻度组[eGFR≥60 mL/(min·1.73 m2)]、单纯DM组及正常组，认为ASL可定量评估不同分期DKD患者肾皮质灌注水平，且RBF值能够作为判断DM患者肾功能水平的影像学指标，此结果在Br own等[21]的研究中亦得到进一步验证。总之，ASL技术可信度及可重复性高，在无创获得DKD患者肾脏皮质灌注信息的同时，对DKD不同分期特别是进展早期肾脏功能损害有着重要提示意义。

3 磁共振弹性成像技术在DKD中的应用

“弹性”是人体组织重要物理特性，病变组织与正常组织间存在弹性模量差异，同一组织在不同生理状态下弹性模量也往往不同[22]，因此通过检测组织弹性特征，可用于疾病诊断。MRE技术即是以此为基础，通过对器官施以震动产生剪切波，根据剪切波在不同硬度组织中传播速度不同，从而非侵入性定量检测软组织弹性及结构[21]。

相关研究表明，肾脏的弹性(或硬度)与纤维化程度有关，而肾脏纤维化是导致DKD进行性肾损伤重要组成部分[23-27]，故通过检测DM患者肾脏硬度变化，可对临床早期预防DKD及改善、延缓肾脏纤维化的疗法评估给予提示。Lee等[24]和Kir pal ani等[25]研究发现，肾脏硬度与肾脏纤维化程度呈正相关。然而，Br own等[21]依据eGFR将DKD分为5期，应用MRE和ASL技术测量30例DKD患者及13例健康志愿者肾皮质硬度和皮、髓质RBF值，结果显示，剪切波在90 Hz时第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ期DKD肾皮质硬度值明显低于正常组，且肾皮质硬度值与eGFR呈正相关，另外，ASL所测DKD(Ⅲ～Ⅴ期)肾皮质RBF值较正常组显著降低，并与90 Hz时MRE测量肾皮质硬度值明显正相关，认为肾脏皮质硬度降低对DKD肾功能恶化有提示意义，并预测DKD肾皮质硬度降低可能与血流灌注减低有关。War ner等[26]的一项动物实验同样报道肾脏血流减少与肾皮质硬度降低相关。以上肾脏硬度与纤维化程度研究结果的差异在Kor smo等[27]的研究中可能得到解释，其发现肾脏在低灌注条件下髓质硬度与纤维化程度正相关，而皮质硬度与纤维化程度不具相关性，甚至硬度较正常略有减低，在结合War ner等[26]的研究后提出组织低灌注和纤维化之间可能存在一个阈值，在该阈值处由进行性纤维化引起的内在组织硬度增加会被低灌注所产生的掩盖效应(组织充盈度降低)所抵消，即纤维化程度超过掩盖效应时，组织硬度的增加才会被检出。Br own等[21]关于DKD肾脏血流灌注部分的研究与之前研究[17-20]结果相符，因此，虽然DKD肾脏纤维化持续发展，但其应用MRE测量的结果可能更大程度反映的是血流灌注对肾皮质硬度的影响，对于DKD肾功损害进展的提示存在一定局限性。另外，Kor smo等[27]还发现低灌注情况下肾脏皮质和髓质纤维化程度存在相关性，因肾髓质不易受血流灌注因素影响，故认为在一定条件下通过MRE评估的肾髓质硬度可作为替代皮质纤维化程度的影像学指标，这为未来MRE技术应用于肾脏疾病提供了新思路。综上，MRE技术使“影像触诊”成为可能，在检测DKD肾脏皮质硬度变化的同时，还可侧面反映肾脏血流灌注改变，在DKD的临床应用中具有很好的发展潜力，有待进一步发掘和研究。

4 体素内不相干运动成像技术在DKD中的应用

IVIM技术采用多b值成像，用D值反映组织内真实水分子扩散(ADCd)情况，以D*值代表微循环灌注相关扩散系数(ADCp)，并通过灌注分数(Fp)f值表示微循环灌注相关扩散在体素内总扩散中所占比例，其可以更为精细显示组织的微观结构及功能改变[28]。

Deng等[29]对19例DKD患者[eGFR在80～120 mL/(min·1.73 m2)]和12例健康志愿者运用IVIM技术进行对比研究，发现DKD组与健康组相比，肾脏D值显著降低、f值显著升高、D*值在两组间没有显著差异。同时，AUC曲线下面积提示D值、f值的诊断效能较高，且差异不明显，表明IVIM技术检测到的肾脏D值、f值变化可作为DKD早期诊断指标。李标达等[30]根据eGFR和尿蛋白排泄率将DKD分为5期进行IVIM多b值成像和多参数诊断效能评估，结果显示D值能够较敏感反映早期(Ⅰ～Ⅲ期)DKD肾脏水分子扩散功能减低，并对DKD(Ⅰ+Ⅱ)期与Ⅲ期的鉴别诊断有较高准确度，同时D、D*、f值三者对于DKDⅢ期向Ⅳ期进展有较高的诊断效能。此外，李标达等[30]还发现f值可在早期DKD中更好地反映肾脏病理生理功能改变，与Mogensen等[31]的结论一致，认为随DKD病程进展肾脏灌注功能受损可被D*值所反映，而f值因受肾小管液体流动灌注的影响，反而更加能够反映早期DKD肾脏代偿高灌注状态下的病理生理状态。可见，IVIM技术所测D、D*、f值在DKD进展的不同阶段，各自具有代表优势，能够起到早期预警和监测病情作用。

5 血氧水平依赖成像技术在DKD中的应用

BOLD-MRI是以顺磁性脱氧血红蛋白作为内源性对比剂评估组织氧分压变化，从而对实体器官氧合水平进行无创性检测的一种影像学技术，其利用顺磁效应可缩短T2或T2*值来间接评估血氧含量，同时用表观弛豫率R2*值(R2*=1/T2*)反映BOLD-MRI的信号强度(R2*值与组织脱氧血红蛋白含量呈正比，与组织氧分压呈反比)，现临床多用R2*值评价组织缺氧程度[32]。

研究表明慢性缺氧和肾脏纤维化是DKD在内多种肾脏疾病共同的病理基础[23,25,27,33]。多项动物实验研究结果提示，BOLD-MRI是一种可重复性高并能够敏感反映组织缺氧程度的MRI技术[34]。Yin等[35]依据Mogensen分期将DKD患者分为Ⅰ+Ⅱ期组、Ⅲ期组、Ⅳ期组和Ⅴ期组，应用BOLD-MRI技术与健康组进行对比研究，发现DKD早期(Ⅰ+Ⅱ期和Ⅲ期)肾髓质R2*值显著高于Ⅳ期、Ⅴ期及健康志愿者，而DKD早期组及健康组肾皮质R2*值显著低于Ⅳ期、Ⅴ期组。另外，DKD患者肾脏髓质R2*值和eGFR呈正相关，肾脏皮质R2*值和eGFR呈负相关，表明BOLD-MRI所测皮、髓质R2*值在区分DKD进展阶段及评估肾功方面具有一定临床价值，与蒋振兴等[34]的研究结论相符。Yin等[35]在进一步利用MCR值(肾髓质与肾皮质R2*值之比)评估研究DKD不同分期肾脏皮、髓质氧梯度差异过程中发现，MCR值在DKD早期阶段显著升高，晚期阶段(Ⅳ、Ⅴ期)明显减低，且MCR值降低以后，出现大量蛋白尿，提示MCR值逆转后肾功损伤加剧，认为MCR值的动态变化能够反映DKD患者肾脏损伤从代偿阶段过渡到器质性损害阶段的病理生理改变。Wang等[34]结合病理对比研究发现，DKD患者在MCR值逆转降低阶段，肾小球系膜细胞明显增殖并形成硬化结节，证实了其病程已发展为器质性不可逆损害阶段。因此，临床上可通过BOLD-MRI监测患者肾脏皮、髓质R2*值的变化及MCR值的逆转，来判断DKD的进展及预后。

6 问题与展望

上述MRI技术在DKD中的应用目前仍处于研究初期阶段，国内外学者对于DKD的分期尚缺乏统一标准，且部分技术易受到呼吸运动、肾脏血流灌注等生理因素影响，因此一定程度上限制了其在临床中的应用。然而，对于DKD的早期诊断、肾功能评估、临床分期及病情进展方面MRI为临床提供了更多的影像学信息，最终可使DKD患者受益，故在此基础上有关DKD患者预后判断和治疗效果评估方面的研究亦具有重要意义，可作为今后的研究重点。

作者利益冲突声明：全体作者均声明无利益冲突。