研究无对比剂增强稳态自由进动磁共振成像与选择性反转恢复成像技术在肾皮髓质分界和肾皮质厚度与年龄关系研究中的应用价值。
2014年8月—2015年6月中国医科大学附属第一医院招募76名健康志愿者，分为21～40岁、41～60岁、61～80岁3个年龄组。使用3.0 T磁共振扫描仪，对76名健康志愿者采用不同的反转恢复时间(TI)1 000、1 100、1 200、1 300、1 400、1 500、1 600、1 700 ms进行无对比剂增强稳态自由进动磁共振成像。观察肾皮髓质的分界，测量肾皮质及肾髓质信号强度，计算肾皮髓质信号强度比(CMC)，此外对肾皮质厚度及肾脏大小进行测量。
76名受检者均成功完成所有序列磁共振扫描，左右共152个有效肾脏。肾皮髓质分界均能清晰显示，最佳TI与年龄负相关(r＝－0.65，P<0.01)，且肾皮髓质对比度与年龄同样呈负相关(r＝－0.35，P<0.01)；平均肾皮质厚度为(5.33±0.71)mm，组间差异有统计学意义(F＝104.23，P<0.01)，且与年龄负相关(r＝－0.79，P<0.01)，男女间及左右肾之间肾皮质厚度差异均无统计学意义(均P>0.05)。
稳态自由进动磁共振成像在应用选择性反转恢复成像技术的条件下能够清晰的显示肾皮髓质分界，随着年龄的增加最佳TI降低，同时能够真实准确对肾皮质厚度进行测量。
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肾脏的大小及形态尤其肾皮质厚度和皮髓质的分界能够反映肾脏生理及病理状态。国内外大量文献研究证实，当肾功能异常时肾皮髓质分界会出现不同程度的模糊，肾皮质变薄[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11]。本研究旨在探讨无对比剂增强稳态自由进动磁共振成像与选择性反转恢复成像技术对肾皮髓质分界显示的能力及肾皮质厚度测量的可能性。
2014年8月—2015年6月在中国医科大学附属第一医院招募76名健康志愿者，男39名、女37名，分为3个年龄组：21～40岁(共24名，男11名、女13名，平均年龄31.25岁)，41～60岁(共28名，男14名、女14名，平均年龄50.39岁)，61～80岁(共24名，男14名、女10名，平均年龄69岁)。所有患者均无肾脏疾病。为了满足要求，对志愿者先进行常规T2扫描，发现异常即被排除。研究经医院伦理委员会批准，受试者知情同意。
使用东芝3.0 T磁共振扫描仪以及体部相控阵线圈，附加呼吸门控装置，患者取仰卧位，头先进。反转恢复序列(inverse recovery, IR)、反转恢复时间(time of inversion, TI)的选取包括冠状位1 000、1 100、1 200、1 300、1 400、1 500、1 600、1 700 ms，在IR序列扫面前先行3个不同方向的定位像扫描，确定扫描范围。再行未施加IR的常规冠状位稳态自由进动(steady-state free precession，SSFP)磁共振成像扫描，再次确定有无肾脏疾病及定位使用。SSFP扫描参数：重复时间4.8 ms,回波时间2.5 ms,层厚3 mm,层间距0，层数36～48，加速因子2,激励次数1 ,矩阵256×256,视野320 mm×320 mm～400 mm×400 mm，依据个人身材而定，总扫描时间约20 min。
所得的图像传到Myrian V1.2工作站(法国Intrasense公司)，进行数据测量。选取肾门大血管层面，在磁共振冠状面图像上进行信号强度(SI)及肾皮质厚度测量。(1)皮髓质对比度(corticomedullary contrast，CMC)的测量：在MRI选取层面肾上、下盏区域及肾门水平3处测量肾皮髓质信号强度SI，取其平均值。感兴趣区(region of interest, ROI)为圆形，大小约10 mm2。CMC＝SI皮质/SI髓质。(2)最佳TI的选取：测量同一肾脏8个不同TI肾皮髓质对比度，CMC最高者定义为最佳TI。(3)肾皮质厚度的测量：在最佳TI成像图像上，选取肾门大血管层面肾上、下盏区域及肾脏门水平3处的肾皮质内、外侧的最短直径线，取其平均值，为肾皮质厚度。并测量肾最内、外缘最长直径线，为肾宽度。肾上、下端最长直径线，为肾长度。
采用SPSS 17进行数据分析，各测量数据经正态检验，均符合呈正态性分布。计算各年龄组测量指标均值，以
±s表示，使用单因素方差分析法分析各年龄组各测量值均数的差异有无统计学意义，对两两组间的差异用LSD法分析；使用Pearson相关分析法分析各测量指标与年龄的相关性；使用独立样本t检验分析各年龄组男女各测量值均数的差异；使用配对样本t检验分析各年龄组左右肾各测量值均数的差异。以P<0.05为差异有统计学意义。
SSFP磁共振图像对所有患者测得最佳的TI皮髓质对比度CMC为4.43±1.06，各年龄组分别为4.88±1.00、4.41±1.11、3.99±0.85，差异有统计学意义(F＝9.46，P<0.01)。各年龄组最佳TI分布见表1。最佳TI与年龄负相关(r＝－0.65，P<0.01)，且肾皮髓质对比度与年龄同样呈负相关(r＝－0.35，P<0.01)(图1，图2)。
不同年龄组最佳反转恢复时间值例数(名)
不同年龄组最佳反转恢复时间值例数(名)
| 组别 | 例数(n) | 最佳反转恢复时间(ms) | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 200 | 1 300 | 1 400 | 1 500 | 1 600 | 1 700 | ||
| 21～40岁 | 24 | 0 | 0 | 3 | 2 | 13 | 6 |
| 41～60岁 | 28 | 1 | 1 | 9 | 8 | 8 | 1 |
| 61～80岁 | 24 | 2 | 9 | 8 | 2 | 2 | 1 |
3个年龄组组间差异有统计学意义(F＝104.23，P<0.01)，且与年龄负相关(r＝－0.79，P<0.01)(表2)。男女肾皮质厚度对比中，男性略>女性，但差异无统计学意义(t＝1.28，P＝0.20)。左右肾皮质厚度对比，右侧肾皮质厚度为(5.34±0.71)mm，左侧肾皮质厚度为(5.33±0.70)mm，左右肾之间差异无统计学意义(t＝0.03，P＝0.98)(图3)。
不同年龄组左右肾及男女肾皮质厚度平均值(mm，
±s)
不同年龄组左右肾及男女肾皮质厚度平均值(mm，±s)
| 组别 | 例数(n) | 左肾 | 右肾 | 男性 | 女性 | 合计 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 21～40岁 | 24 | 5.99±0.40 | 5.98±0.40 | 6.08±0.44 | 5.90±0.33 | 5.98±0.39 |
| 41～60岁 | 28 | 5.37±0.60 | 5.39±0.61 | 5.57±0.49 | 5.19±0.64 | 5.38±0.60 |
| 61～80岁 | 24 | 4.63±0.29 | 4.63±0.32 | 4.79±0.31 | 4.53±0.27 | 4.63±0.31 |
| 合计 | 76 | 5.33±0.71 | 5.34±0.71 | 5.41±0.70 | 5.26±0.71 | 5.33±0.71 |
3.肾长度及肾宽度：总的组间差异有统计学意义(F＝5.93，P<0.01)。两两组间比较21～40岁年龄组与41～60岁年龄组组间差异无统计学意义，但61～80岁年龄组与21～40岁年龄组和41～60岁年龄组组间差异均有统计学意义(均P<0.05)。肾长度与年龄间存在负相关(r＝－0.29，P<0.01)(图1D)。肾宽度比较中，61～80岁年龄组略高于其他两组，但组间差异无统计学意义(F＝1.81，P＝0.17)(表3)。
不同年龄组肾长度及肾宽度(mm，
±s)
不同年龄组肾长度及肾宽度(mm，±s)
| 组别 | 例数(n) | 肾长度 | 合计 | 肾宽度 | 合计 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 左肾 | 右肾 | 左肾 | 右肾 | ||||
| 21～40岁 | 24 | 10.48±0.57 | 10.09±0.52 | 10.28±0.57 | 5.09±0.45 | 4.96±0.45 | 5.03±0.45 |
| 41～60岁 | 28 | 10.27±0.73 | 10.07±0.76 | 10.18±0.74 | 5.00±0.54 | 4.80±0.49 | 4.90±0.52 |
| 61～80岁 | 24 | 9.93±0.79 | 9.69±0.81 | 9.80±0.80 | 5.26±0.52 | 4.89±0.41 | 5.08±0.50 |
| 合计 | 76 | 10.23±0.73 | 9.96±0.72 | 10.09±0.74 | 5.11±0.51 | 4.88±0.45 | 5.00±0.50 |
由于肾皮髓质之间具有不同的水含量，髓质T1较长，因此肾脏皮髓质纵向弛豫时间T1不同，在未增强磁共振T1加权成像图像上肾皮髓质会存在分界，许多研究已经证实未增强的T1加权成像能够区分肾皮髓质的分界，可以用于肾皮质的测量，且随着肾功能、肾小球滤过率(GFR)的降低皮髓质分界逐渐显示不清晰，肾皮质厚度变薄[2,3,4]。但由于个体间差异，部分人群肾皮髓质间T1相差较小，肾皮髓质分界本身就不清晰，影响结果。而在SSFP磁共振成像的基础上施加180°反转脉冲使纵向磁化矢量偏转到反方向180°脉冲结束后，皮髓质组织开始纵向弛豫，由于纵向弛豫过程延长，肾皮质和肾髓质的T1对比加大。
本研究采用不同的TI进行无对比剂增强SSFP扫描。目的是为了找出最佳的反转时间，此时皮髓质信号对比最强。对各序列肾皮髓质CMC进行比较，得出最佳TI，结果发现最佳TI与年龄呈负相关，这可能与随着年龄的增加肾皮髓质逐渐老化，血流量及水含量降低，肾皮质和肾髓质T1弛豫时间缩短有关[12]。而且皮髓质对比度CMC与年龄同样呈负相关，说明随着年龄的增长，肾皮髓质的老化使得皮髓质结构差异有所减低，但在61～80岁年龄组CMC仍然高达3.99±0.85，肾皮髓质仍可以清晰显示。这说明SSFP在应用反转恢复序列的基础上能够清晰显示皮髓质分界，可以应用于对肾皮质的测量。
在对肾皮质厚度测量结果中发现，平均肾皮质厚度与年龄之间呈负相关，61～80岁年龄组较年轻组肾皮质厚度下降有所增加。因此以后在应用无对比剂增强SSFP成像与IR成像技术对慢性肾脏病患者研究时，应把考虑到年龄对肾皮质厚度的影像。肾长径测量结果说明60岁以前肾长径变化不明显，高年龄组肾长径缩短较为明显，而肾宽度与年龄无相关性，并且61～80岁年龄组略高于其他两组，这可能是因为随着年龄的增加肾脏萎缩主要发生在肾实质，而随着肾实质的萎缩肾窦逐渐增大，被脂肪组织充填，从而使肾脏宽度变化不明显。
本研究不足之处在于，首先，研究对象为正常志愿者，没有纳入慢性肾脏病肾功异常患者；其次，未考虑体重与身高对肾皮质厚度的影响，有研究表明体重与身高与肾皮质厚度有一定的相关性[10]；再次，本研究所纳入的研究对象在20～80岁，未纳入儿童及更高年龄患者。
总之，无对比剂增强稳态自由进动磁共振成像应用选择性反转恢复成像技术在不使用对比剂的情况下，能够清晰的显示肾皮髓质分界，尽管随着年龄的增加最佳反转时间降低。同时能够真实准确对肾皮质厚度进行测量。我们希望将来的研究能够纳入慢性肾病肾功能异常患者，为肾功能不全的慢性肾脏病患者，提供一种安全、经济、可靠的肾脏影像检查方法。
