我國正常人右腎三維酰胺質子轉移成像的影響因素

田剛，王霞，趙娜，卜超群，岳修正，韓月東*

1.西安交通大學附屬西安高新醫院放射科，陜西 西安 710075；2.飛利浦健康醫療，北京 100085；

酰胺質子轉移加權（amid proton transfer weighted，APTw）成像是基于化學交換飽和轉移（chemical exchange saturation transfer，CEST）的分子影像學技術，能夠無創性地檢測細胞內的游離蛋白質及多肽分子，間接反映活體細胞內部的代謝變化和病理生理信息[1-2]。APTw 的研究和應用既往多集中于顱腦疾病[3-5]，近年來逐步開始應用于腹部器官[6-8]，其中對腎臟疾病的評估極具潛力。初步動物試驗及臨床研究發現，APTw對急性腎損傷、慢性腎病的腎功能評估具有重要臨床價值[6-7]，對兒童神經母細胞瘤惡性程度評估有一定優勢[8]，但目前缺乏正常人群腎臟的APTw 研究。本研究在前期質控研究的基礎上[9]，擬進行較大規模正常人右腎APTw 的相關研究，旨在為其臨床應用提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 研究對象 前瞻性收集西安高新醫院2021年9月—2022年2月182例健康志愿者資料。納入標準：①年齡11～80歲；②無腎臟原發或繼發疾病史（如腎性高血壓、腎炎、糖尿病腎病等）；③近3個月內腎功能及尿常規檢查無異常（如尿蛋白、高蛋白血癥等）；④近2周內未使用影響腎臟代謝、血流的藥物（如利尿劑、血管緊張素轉化酶抑制劑、腎毒性抗生素等）。排除標準：①幽閉恐懼癥；②經反復呼吸訓練仍不能配合；③本次MRI檢查發現腎臟疾??；④APTw圖像質量較差（李克特評分[10]1～2分）。

最終納入131例，男47例，女84例，年齡12～76歲，平均（42.6±18.6）歲。按照年齡，每10歲分為1組，共分7組；按照性別，分男、女2組；按照體重指數（body mass index，BMI），分為消瘦組（BMI＜18.5 kg/m2）、正常組（BMI=18.5～23.9 kg/m2）、超重組（BMI=24.0～27.9 kg/m2）和肥胖組（BMI≥28.0 kg/m2）。受檢者檢查前一天清淡飲食，檢查當天空腹4～6 h。本研究經本院醫學倫理委員會批準（LWFB20210801），所有患者均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法 采用Philips Ingenia CX 3.0T超導MRI掃描儀，16通道相控陣腹部線圈。受檢者采取仰臥位，頭先進，先行腎臟軸位T2WI、T1WI成像。對腎臟無器質性病變者，結合呼吸波形對其進行間歇性屏氣法呼吸訓練。對呼吸節律符合要求者，進行右腎間歇性屏氣3D-APTw成像。本研究選擇右腎的主要原因為研究前期采用間歇性屏氣方式較自由呼吸顯著提高了右腎APTw成像的成功率，但需要技術員引導及受檢者高度配合；另一方面雙腎APTw成像采集時間過長，右腎受心臟搏動、胃腸氣體磁敏感偽影影響較小。根據3D-APTw掃描時射頻脈沖的激發規律，利用每一次射頻脈沖激發前約7 s的間歇期，囑受檢者吸氣-呼氣-屏氣，在屏氣期間接受射頻脈沖；如此循環往復，直至掃描結束。3D-APTw成像以右腎門為中心，采集軸位3個層面圖像，具體成像參數見表1。

表1 MRI脈沖序列及參數

1.3 影像分析及數據測量 所有圖像上傳至Philips IntelliSpace Portal Release V9后處理工作站，獲取右腎3D-APTw軸位與T1WI軸位的融合圖像（圖1），基于APT成像理論APT值應為正值，本研究選擇融合偽彩圖色階范圍為0～10%，＜0或＞10%表現為圖像缺失。由3名高年資醫師進行圖像質量評估及數據測量。根據李克特評分法將圖像質量設定為5分[10]，5分：腎臟輪廓顯示清晰，無信號缺失/偽影；4分：腎臟輪廓大部分清晰，≤10%信號缺失/偽影；3分：腎臟輪廓部分清晰，11%～30%信號缺失/偽影；2分：腎臟輪廓不清晰，31%～50%信號缺失/偽影；1分：腎臟輪廓不清晰，≥51%信號缺失/偽影。評價意見不一致時采用評分低的記錄。剔除掃描失敗圖像（1～2分），將掃描成功者（3～5分）用于后續APT值測量。采用面積為0.2～0.4 cm2的圓形感興趣區（ROI）測量右腎前唇、中部、后唇的APT值，ROI放置區域涵蓋腎皮質和腎髓質各1/2面積，避開圖像缺失、偽影、腎竇、肉眼可見的血管和腎周組織，以其平均值作為該腎臟數據進行分析。

圖1 女，49歲，李克特評分5分，BMI=21.48 kg/m2。A為右腎3D-APTw原始圖像，B為T1WI反相位，C為3D-APTw融合偽彩圖，色階范圍為0～10%

1.4 統計學方法 采用SPSS 20.0軟件，正態分布的計量資料以±s表示，不符合正態分布的計量資料以M（Qr）表示。采用Spearman相關系數分析右腎APT值與年齡及BMI 的相關性。采用單因素方差及Bonferroni校正分析不同年齡及BMI組間、組內APT值的差異。采用Mann-WhitneyU檢驗分析不同性別右腎APT值的差異。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 右腎APT值與年齡的關系 右腎APT值與年齡呈正相關性（r=0.325，P＜0.001），APT值隨年齡增加逐漸增大。按照年齡段分析發現（表2），11～20歲APT值最小，隨著年齡增加而逐漸升高，在41～50歲達到高峰；隨后APT值隨年齡增加而逐漸下降。各年齡段的APT值差異有統計學意義（F=3.566，P=0.003）；11～20 歲與41～50 歲（P=0.008）以及與51～60 歲（P=0.031）的APT值差異有統計學意義，其余各年齡段差異無統計學意義（P＞0.05）。

表2 不同年齡組右腎APT值比較（±s）

表2 不同年齡組右腎APT值比較（±s）

注：APT：酰胺質子轉移加權

組別例數APT值（%）95% CI 11～20歲 15 1.853±0.357 1.655～2.051 21～30歲25 2.024±0.404 1.857～2.191 31～40歲 29 2.118±0.382 1.972～2.263 41～50歲16 2.387±0.432 2.156～2.617 51～60歲 15 2.336±0.451 2.086～2.586 61～70歲16 2.277±0.363 2.083～2.470 71～80歲 15 2.238±0.461 1.983～2.494 F值3.566 P值 0.003

2.2 右腎APT值與性別的關系 男性右腎APT中位值為1.980（2.320，1.820）%，95%CI1.947～2.157；女性APT中位值為2.284（2.586，1.825）%，95%CI（2.123～2.320）%，男性APT值低于女性，差異有統計學意義（Z=2.301，P=0.021）。

2.3 右腎APT值與BMI的關系 右腎APT值與BMI呈正相關性（r=0.181，P=0.039），隨著BMI增大，APT值逐漸增大。右腎APT值在不同BMI組差異有統計學意義（F=3.265，P=0.024）；消瘦組APT值與正常組、超重組及肥胖組間差異有統計學意義（P=0.015、P=0.004、P=0.013），其余各組比較差異無統計學意義（P＞0.05），見表3。

表3 右腎不同BMI分型組的APT值比較（±s）

表3 右腎不同BMI分型組的APT值比較（±s）

注：APT：酰胺質子轉移加權；BMI：體重指數

組別例數APT值（%）95% CI消瘦組 13 1.846±0.479 1.557～2.136正常組72 2.156±0.399 2.062～2.250超重組 35 2.250±0.421 2.106～2.395肥胖組11 2.276±0.464 1.964～2.588 F值 3.265 P值0.024

3 討論

3.1 右腎APT值與年齡的關系 腦腫瘤組織APT值顯著高于正常組織，且隨著腫瘤惡性程度增加而增加，可能與腫瘤組織新生血管有關[3]。腮腺3D-APTw成像研究發現，正常腮腺中的血管成分表現為APTw成像高信號，APT值亦高于正常腺體[11]。血管組織中的血紅蛋白和白蛋白含量豐富可能是其APT值較高的主要因素[11-13]。人體在發育過程中，正常腎臟的血流量呈先增加后降低的變化過程。青春期腎臟血流量較低，41～50歲時達到頂峰階段，之后隨著年齡增加腎臟開始萎縮，腎血流量也逐漸開始下降。本研究結果提示年齡與APT值呈正相關，APT值具有從11～50歲年齡段逐漸增加，而在51～80歲年齡段逐漸下降的趨勢，這些發現與正常腎臟的血流量變化較為相似，然而APT值僅在11～20歲與41～50歲、51～60歲間有顯著差異，其余各年齡段無顯著差異，推測與正常腎臟豐富的血流量以及機體強大的適應性相比，隨年齡變化的腎血流量微弱變化對APT值的影響較微小。另外，蛋白組學研究發現，正常腎小球包含一定種類和數量的蛋白質[14-15]，腎小球數量減少是腎臟萎縮的主要生理性改變[16-17]，因此，正常人群腎臟APT值隨年齡變化的現象可能也與此因素有關。

3.2 右腎APT值與性別的關系 酰胺基質子與水分子的化學交換率與組織環境中的pH值相關?；谂R床急性缺血性腦卒中APTw成像研究發現，腦卒中發生2 h即可發生APT效應減低現象，即APT值減低表現，分析原因認為腦組織急性缺血導致酸中毒，pH值減低，顯著降低了組織中的APT信號交換速率[18-20]，在神經退行性疾病研究中也有相同的發現[21-22]。目前正常腎臟3D-APTw成像研究甚少，缺乏不同性別的研究。本研究初步分析發現男性正常腎臟APT值顯著低于女性，推測可能與男性pH值明顯低于女性相關[23]，具體有待后續深入研究。

3.3 右腎APT值與BMI的關系 BMI與腎血流量和血液內蛋白含量有關。一方面腎臟血流量隨著BMI的增高而增大，血液中蛋白含量也會隨之增多[11-13]，繼而可能引起APT值增高。另一方面BMI增加也可能會引起尿液中pH值增加[24]，尿液堿化有助于加快酰胺質子的交換速率，進而增加APTw效應升高APT值。推測腎血流量和pH值的變化，可能是本研究中APT值隨著BMI增加的相關因素。另外，本研究發現，消瘦組APT值顯著低于正常組、超重組、肥胖組，而正常組、超重組、肥胖組間APT值的變化無顯著差異，提示消瘦組腎組織的生理代謝可能具有其特殊性，楊招庚等[25]和劉學奎等[26]研究發現消瘦組的血紅蛋白水平低于其他對照組。

3.4 本研究的局限性 首先，為避免采集時間過長，減少心臟搏動、胃腸氣體磁敏感偽影影響，本研究選擇右腎門中心層面進行3D-APTw成像。雙側腎臟全腎3D-APTw成像效果有待于進一步研究。其次，本研究納入人數仍較少，且僅包含11～80歲受試者，其余年齡組結果有待于進一步觀察。再次，本組病例ROI涵蓋皮質和髓質，皮、髓質分區測量結果有待于繼續觀察。

總之，年齡、性別、BMI對正常腎臟APT值均有影響。因此，在早期腎炎、慢性腎病、腎纖維化等疾病的3D-APTw臨床應用中，應考慮到相關因素對研究結果的影響。