肾脏IVIM最佳水化状态及稳定性、可重复性研究.pdf

医学影像学杂志2024年第34 卷第3 期 J Med Imaging Vol.34 No.3 2024肾脏 IVIM 最佳水化状态及稳定性、可重复性研究魏学哲1，王文娟2，沈婷婷3，尹金凤1，郭君岩1，韩雨3，刘金刚31.潍坊医学院医学影像学院 山东 潍坊 261053；2.山东省潍坊市人民医院放射科 山东 潍坊 261041；3.潍坊医学院附属医院影像中心 山东 潍坊 261031【摘 要】目的探讨行肾脏体素内不相干运动成像（intravoxel incoherent motion，IVIM）检查的最佳水化状态，并分析检查结果的稳定性和可重复性。方法选取健康成年人志愿者 40 例，每例志愿者均分别在禁饮食 12 h、禁饮食 4 h及水利尿三种状态下行肾脏 IVIM 检查；其中 36 例志愿者在间隔半年后，在禁饮食 4 h 状态下重复行肾脏 IVIM 检查。结果三种不同水化状态下，肾皮质（F=1.870，P=0.163）及髓质（F=0.579，P=0.562）D 值间的差异无统计学意义，肾皮质（F=0.188，P=0.829）及髓质（F=0.008，P=0.992）D*值间的差异均无统计学意义，肾皮质（F=1.317，P=0.216）及髓质（F=0.336，P=0.715）f 值间的差异均无统计学意义。结论水化状态不影响肾脏 IVIM 的检查结果，肾脏 IVIM 检查有很高的稳定性和可重复性；肾脏 IVIM 检查可以监测正常肾脏的微循环状态及血流灌注状态。【关键词】磁共振成像；体素内不相干运动；肾脏；水化状态；可重复性中图分类号：R334.1；R445.2 文献标识码：A 文章编号：1006-9011（2024）03-0074-05Study on the optimal hydration state，stability and repeatability of renal IVIMWEI Xuezhe1，WANG Wenjuan2，SHEN Tingting3，YIN Jinfeng1，GUO Junyan1，HAN Yu3，LIU Jingang31.School of Medical Imaging，Weifang Medical University，Weifang 261053，China2.Department of Radiology，Weifang Peoples Hospital，Weifang 261041，China3.Center for Medical Imaging，Affiliated Hospital of Weifang Medical University，Weifang 261031，China【Abstract】ObjectiveTo explore the optimal hydration state of by IVIM kidney，and to analyze the stability and repeatability of the results.MethodsForty volunteers underwent kidney IVIM examination in three states of hydration.The hydration states included abstaining from food and water for 12 hours，abstaining from food and water for 4 hours and water diuresis.After half a year，there were thirty-six volunteers repeating kidney IVIM examination，demanding them to abstain from food and water for 4 hours.Results（1）The differences between cortical（F=1.870，P=0.163）and medullary（F=0.579，P=0.562）D value of three hydration states were not statistically significant；The differences between cortical（F=0.188，P=0.829）and medullary（F=0.008，P=0.992）D*value of three hydration states were not statistically significant；The differences between cortical（F=1.317，P=0.216）and medullary（F=0.336，P=0.715）f value of three hydration states were not statistically significant.ConclusionHydration states could not affect kidney IVIM.Kidney IVIM examination had high stability，so the results were reliable.Kidney IVIM could detect the normal renal microcirculation status and blood flow perfusion.【Key words】Magnetic resonance imaging；Intravoxel incoherent motion；Kidney；Hydration state；Repeatability肾脏水分子代谢活跃及血流灌注丰富的生理学特点为肾脏体素内不相干运动成像（intravoxel incoherent motion，IVIM）的应用提供了理论基础。但受检者的饮食、饮水情况差异对肾脏IVIM检查可能存在影响。国内外用IVIM研究水化状态对肾脏IVIM影响的相关报道极少，本文选取三组水化状态差距较大的资料进行观察分析，以期更深入的分析水化状态对肾脏 IVIM 的影响，进而探讨受检者行肾脏IVIM检查的最佳水化状态，并分析检查结果的稳定性及可重复性。1资料与方法1.1临床资料选取健康志愿者男性、女性各20例入组，年龄2434岁，平均年龄（27.6 3.2）岁。纳入标准：1）均无肾病及肾病相关的临床表现；2）近期肾功能生化指标正常；3）未服用明显肾毒性的药物；4）肾脏影像学检查无异常。每例志愿者分别行肾脏IVIM检基金项目：山东省高等学校科技计划项目（编号：J18KA284）；山东省潍坊市科技发展计划项目（编号：2022YX049）；潍坊医学院附属医院医学研究培育基金项目（编号：2022wyfyzzjj09）作者简介：魏学哲（1997-），男，潍坊医学院在读医学硕士，住院医师，主要从事医学影像学诊断工作通信作者：刘金刚 E-mail：74医学影像学杂志2024年第34 卷第3 期 J Med Imaging Vol.34 No.3 2024查得到资料。间隔半年左右，前述40例健康志愿者中的36例再次行肾脏IVIM检查。本文经潍坊医学院附属医院伦理委员会批准，检查前签署知情同意书。1.2检查方法采用Siemens Magnetom Trio Tim 3.0 T超导型磁共振扫描仪，配备体部相控阵线圈及脊柱表面线圈，于屏气时完成扫描。常规序列如下：横断T2WI，横断T1WI，横断 T1WI压脂，冠状 T2WI，冠状 T1WI压脂序列。IVIM成像采用自由呼吸下单次激发平面回波成像（single shot-echo planar imaging，SS-EPI）序列，在3个正交方向上施加序列的扩散敏感梯度场，以肾门水平为中心行冠状面扫描，参数如下：TR 3000 ms；TE 71 ms；FOV 380 mm380 mm；层厚 5 mm；层间距 1mm；层数 7；带宽 1562 Hz；矩阵 128 128；b=0、25、50、100、150、200、400、600、800 s/mm2。1.3图像处理扫描结束后由2位5年以上工作经验的影像科医师进行图像后处理及测量。扫描完成后IVIM序列自动生成肾脏 ADC图，所得 IVIM 的原始图像通过 Siemens 公司的 Start MITK Diffusion 软件的 IVIM双指数模型测定D值、D*值及f值。IVIM图像以b=0 s/mm2图像为定位像，在肾脏上、中、下极的皮质及髓质均分别画 23 个 ROI，每个 ROI 大概含 69个像素，Start MITK Diffusion 软件自动测量出肾脏皮质及髓质的D值、D*值及f值，以2位医师测量结果的均值作为最终结果。并在Start MITK Diffusion软件手工调节重建出IVIM功能图像，即D图、D*图及f图。1.4统计学分析采用 SPSS 26.0 及 Microsoft Excel 2019 进行统计分析及绘图。采用配对t检验比较肾皮、髓质间测量值的差异。采用单因素重复测量的方差分析（one-way repeated measures，ANOVA）比较不同组肾脏皮质及髓质间测量值的差异，若差异有统计学意义：两两比较三组水化状态间测量值的差异采用Bonferroni法。采用信度分析（reliability analysis）检验相同测量者重复测量的一致性及相同受检者重复检查的一致性，检查结果的重复性采用组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）比较，ICC0.75为重复性较好；alpha系数0.8为可信度很好。P0.05），即行肾脏IVIM检查，肾皮质及髓质的D值、D*值及f值不受水化状态的影响，见表1。2.2肾脏IVIM检查的可重复性分析于第一次测量4周后，由相同2位测量者用同样方式重复测量禁饮食4 h的资料，2位测量者的测量值取平均值，即肾 D 值、D*值及 f 值的 alpha 系数0.8，ICC0.75。说明在禁饮食 4 h的水化状态时，相同测量者重复测量D值、D*值及f值的一致性较好，见表2。时隔半年左右，36例健康志愿者在禁饮食 4 h状态下进行肾IVIM的重复检查。前后两次检查的肾皮质 D值、D*值、f值 0.893、0.717、0.934；ICC分别为0.814、0.614、0.880。前后两次检查的肾髓质D 值、D*值、f 值的 alpha 系数分别为 0.855、0.705、0.906；ICC分别为0.764、0.677、0.898，即肾D值、f值的 alpha 系数0.8，ICC0.75，D*值则 0.6alpha系数0.8，0.4ICC0.75。说明在禁饮食 4 h 的水化状态时，肾脏IVIM重复检查的D值、f值具有较好的可信度和可重复性，D*值的可信度和可重复性中等，见表3。3讨论IVIM由LE等1提出，属于一种功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI），用以弥补DWI受微血管血流灌注信号影响较大的局限性2-3。IVIM通过双指数模型拟合多b值下非高斯分布的水分子扩散衰减信号，其相关系数包括纯扩散系数D值、灌注相关扩散系数D*值及灌注分数f值；在低b值（200 s/mm2）时主要反映水分子扩散运动情况4-9。肾组织血供丰富、含水量多、位置深而受呼吸运动小，是理想的磁共振功能成像的腹部器官10。肾脏的生理活动与水分子转运密切相关，当肾脏结构或功能发生改变时，就会引起肾组织内水分子扩散表2重复测量肾脏D值、D*值、f值的一致性（-x s）皮质D值（10-3mm2/s）髓质D值（10-3mm2/s）皮质D*值（10-3mm2/s）髓质D*值（10-3mm2/s）皮质f值（%）髓质f值第一次测量1.85 0.101.82 0.1123.45 13.7233.21 27.5921.01 4.7417.76 4.47第二次测量1.85 0.121.82 0.1019.01 10.4928.99 21.0821.32 4.1717.81 3.62alpha0.8700.8850.8780.8790.9650.901ICC0.7710.8010.8110.7910.9390.838表1不同水化状态下肾皮质及髓质的D值、D*值及f值（-x s）组别禁饮食12 h禁饮食4 h水利尿FPD值（10-3mm2/s）皮质1.86 0.151.84 0.101.88 0.141.8700.163髓质1.83 0.131.82 0.111.85 0.110.5790.562D*值（10-3mm2/s）皮质21.50 15.8523.45 13.3723.37 11.660.1880.829髓质33.18 14.1233.21 26.8933.59 24.130.0080.992f值（%）皮质19.97 4.1521.01 4.7420.15 4.651.3170.216髓质17.50 4.1217.76 4.4718.09 3.780.3360.715表3重复检查肾脏D值、D*值、f值的一致性（-x s）皮质D值（10-3mm2/s）髓质D值（10-3mm2/s）皮质D*值（10-3mm2/s）髓质D*值（10-3mm2/s）皮质f值（%）髓质f值（%）第一次检查1.84 0.111.82 0.1123.89 14.4134.29 28.6720.54 4.6817.24 4.39第二次检查1.83 0.101.82 0.0922.58 9.2729.50 14.4620.87 4.2517.43 2.93alpha0.8930.8550.7170.7050.9340.906ICC0.8140.7640.6140.6770.8800.89876医学影像学杂志2024年第34 卷第3 期 J Med Imaging Vol.34 No.3 2024运动的变化。DWI能够无创性地检测机体组织内水分子扩散的方向及受限程度，用表观扩散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）值来描述，但由于血流灌注引起的信号衰减远大于水分子弥散引起的衰减，使得肾脏DWI在评估肾组织变化方面的局限性越来越明显11-12，但是两种衰减信号可以通过双指数模型IVIM来分离13。IVIM的相关系数D值代表不受组织微循环影响的单纯水分子扩散；D*值代表微血管灌注的不相干运动；f值代表体素内微血管灌注的扩散效应占总扩散效应比值。有学者14提出IVIM可能对机体水合水平比较敏感，那么肾脏水化状态的改变是否会影响肾脏微循环状态从而导致肾脏IVIM相关参数的改变，肾脏IVIM是否需要更严格的饮食状态，故本文要探讨水化状态是否影响肾IVIM检查的相关参数。本文结果显示3种水化状态之间肾脏D值、D*值、f值的差异均无统计学意义，即肾脏IVIM相关参数不随机体水化状态的改变而变化。水利尿状态会引起肾内血液分布及流量的改变，水利尿时皮质、外髓质、肾盂的血流量分别为肾脏内总血流量的90.1%、8.0%、1.9%，其中皮质的血流量比正常状态仅仅轻微升高（88.5%），髓质的血流量仍处于正常范围内。水利尿状态下肾脏的血流量没有明显增加，较正常没有明显差异，肾脏皮质及髓质的血流量通过自身调节及神经调节保持相对稳定状态，这可能与参与体液稳态调节的肾脏自我代偿机制一致。机体水化状态的适度改变被肾脏血流的自我调节机制所抵消，机体在不同水化状态下通过调节经肾小球过滤的血浆流量来维持体液总量和成分的动态稳定，这是通过激活主要作用于肾血管的交感神经系统的调节机制来实现的，例如抗利尿激素以及肾素-血管紧张素系统15。这意味着，即使应用IVIM这样高度复杂的扩散模型，也不需要水化状态的特殊准备。另外本文还增设了禁饮食12 h这一水化状态，更加说明差异比较大的不同水化状态均不影响IVIM 检查结果，所以在不同水化状态下肾脏 IVIM相关参数非常稳定，与常规肾脏MRI检查相比，行肾脏IVIM检查时无需更严格的禁饮食。在评估IVIM的诊断价值时，应重视其参数测量的可重复性，本文结果提示肾脏IVIM的D值及f值有很高的可重复性，而 D*值的重复性相对较差。IVIM成像在低b值时所观察到组织信号衰减相关的水分子扩散信息，灌注相关参数出现各项异性，所以低b值时快速衰减信号D*值可反应组织的微循环灌注，与相关血液流量及运动特点相关16-17。在组织灌注的实际情况中，存在IVIM难与血液灌注相区分的正常生理分泌活动所引起的液体流动，例如腺体的分泌活动、导管内的液体流动等。另外由于不同组织内体液流量存在差异，如果选择的ROI中存在体液流量差异较大时，体液流量较大的D*特征可能会直接将体液流量较小的D*特征抵消。另外，可能也是由于低b值时IVIM图像信噪比较低，导致测量值的标准偏差较大，影响重复测量的一致性18-23。所以与 D 值、f 值相比，D*值测量稳定性低且重复性差。综上所述，肾脏IVIM的检查结果不受水化状态的影响，进行肾脏IVIM检查不需更严格的禁饮食要求。肾脏 IVIM 检查具有高稳定性及可重复性的特点。参考文献：1LE B D，BRETON E，LALLEMAND D，et al.MR imaging of intravoxel incoherent motions：application to diffusion and perfusion in neurologic disordersJ.Radiology，1986，16（2）：401-407.2陆泽华，冒炜，殷慧康，等.透明细胞乳头状肾细胞癌的影像学表现 J.医学影像学杂志，2021，31（4）：624-628.3赵巍，刘艳玲，孔凡庭，等.DTI量化评估慢性肾脏病患者肾功能状态及损伤程度的价值 J.医学影像学杂志，2020，30（2）：264-268.4LE B D，ICHIKAWA S，MOTOSUGI U.Diffusion and Intravoxel Incoherent Motion MR Imaging-based Virtual Elastography：A Hypothesis-generating Study in the Liver J.Radiology，2017，285（2）：609-619.5FEDERAU C.Measuring Perfusion：Intravoxel Incoherent Motion MR Imaging J.Magn Reson Imaging Clin N 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36 例，良性 94 例；O-RADS 3、4、5 分肿块分别为 28、18、20 例，恶性率分别为 10.7%、83.3%、90.0%，O-RADS 1、2 分肿块分别为 6 例、58 例，病理均为良性；ROC 曲线下面积为 0.964，95%CI 0.9330.994；O-RADS MRI 评分对附件肿瘤诊断的灵敏度、特异度、阳性预测值、阴性预测值及准确度分别为 91.7%、94.7%、86.8%、96.7%、93.9%。结论O-RADS MRI 评分对附件肿瘤良、恶性诊断具有较高价值，对临床诊疗方案的选择有积极作用。【关键词】附件肿瘤；卵巢-附件报告及数据系统；诊断效能；磁共振成像中图分类号：R737.3；R445.2 文献标识码：A 文章编号：1006-9011（2024）03-0078-04The diagnostic value of O-RADS magnetic resonance score in benign and malignant adnexal tumorsLI Yan1，DONG Lanlan21.Department of Radiology，Zhengzhou Central Hospital Affiliated to Zhengzhou University，Zhengzhou 450000，China2.Department of Radiology，Sanmenxia Central Hospital，Sanmenxia 472000，China【Abstract】ObjectiveTo analyze the application value of Ovarian-Adnexal Reporting and Data System Magnetic Resonance Imaging（O-RADS MRI）in the diagnosis of benign and malignant adnexal tumors.Methods We conducted a retrospective analysis of the clinical and MRI data of 130 patients with adnexal tumors who were diagnosed and treated in our hospital，assessed malignancy risk for each mass according to O-RADS risk stratification criteria.Using biopsy results as the gold standard，we plot12TAO Y Y，ZHOU Y，WANG R，et al.Progress of intravoxel incoherent motion diffusion-weighted imaging in liver diseases J.World JClin Cases，2020，8（15）：3164-3176.13林展.优化b值对肝脏体内不相干运动扩散加权成像参数值测量准确性和可重复性的影响 J.医学影像学杂志，2017，27（1）：91-95.14KATARZYNA S，PIOTR P，DAMIAN W，et al.Intravoxel incoherent motion imaging in monitoring the function of kidney allograft J.Acta Radiologica，2019，60（7）：925-932.15MATTIAS C，CHRISTOPHER S W，WILLIAM J A，et al.Renal autoregulation in health and disease J.Physiol Rev，2015，95（2）：405-511.16丁玉芹，缪熙音，李轫晨，等.成人正常肾脏体素内不相干运动扩散加权成像 J.实用放射学杂志，2016，32（4）：558-561.17XU X，FANG W，LING H，et al.Diffusion-weighted MR imaging of kidneys in patients with chronic kidney disease：initial study J.European radiology，2010，20（4）：978-983.18PAN J，ZHANG H，MAN F，et al.Measurement and scan reproducibility of parameters of intravoxel incoherent motion in renal 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