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目的:对大鼠单侧肾脏冷缺血再灌注损伤(CIRI)模型,结合其病生理改变,探讨基于多b值磁共振扩散成像(DWI)的单指数、双指数及峰度模型评估其肾微观结构改变的价值;并对冷缺血时间(CIT)1h和2h大鼠肾脏CIRI模型,采用扩散峰度成像(DKI)进行全肾容积直方图分析,探讨DKI直方图分析评估大鼠肾脏CIRI模型肾功能及微观结构变化的价值。对象和方法:第一部分选取雄性SD大鼠40只随机分为实验组及假手术组,每组20只。实验组夹闭左肾蒂血管,左肾注入灌注液至颜色苍白后于肾周放置冰屑保存1h,去除夹闭后切除右肾,假手术组仅切除右肾;于术后1h、1d、2d、5d随机选取5只大鼠进行多b值DWI及常规MRI成像,随后腹主动脉取血行实验室检查,处死后取左肾行病理学评分。增加正常组(不做任何处理)5只作为对照。MRI图像经后处理生成单指数(表观扩散系数ADC)、双指数(真实扩散系数D、假扩散系数Dp值及灌注分数f)及峰度模型(平均扩散系数MK、平均峰度MD)MRI各参数图。对所有大鼠肾脏皮、髓质分别测量。第二部分实验组增加SD大鼠20只进行冷缺血时间2h实验,于术后1h、1d、2d、5d随机选取5只大鼠进行DKI及常规MRI成像,随后行实验室检查及病理评分。所有实验组大鼠(即CIT 1h和CIT2h组)及正常组大鼠进行MD和MK图全肾容积直方图分析。采用配对样本t检验对所有大鼠肾脏皮髓质间MRI各参数值的差异进行分析。采用单因素方差分析(ANOVA)对各组不同时间点及组间肾脏MRI各参数值、实验室指标、病理形态学评分差异进行比较。对实验组各参数值与实验室指标、病理学评分进行相关性分析。结果:(1)大鼠肾脏CIRI模型术后不同时间点肾脏存在损伤及修复:术后1h皮髓质水分子扩散明显受限,与微循环灌注减低相关;术后1d,肾小管上皮损伤开始修复,术后2d皮髓质MD均显著升高,提示水分子扩散很快得到恢复,皮质为著,而微循环灌注恢复较慢;术后5d,皮髓质MK值显著恢复,水分子异质性得到明显改善。(2)实验组(CIT 1h组)、假手术组与正常组比较:术后1h,实验组皮质MD值和f值均显著低于正常组和假手术组;术后1d,皮质MK值和f值显著低于正常组和假手术组;术后2d,皮质MD值显著升高,高于正常值和假手术组。术后1h,髓质MD值、D值、ADC值和f值均显著低于正常组和假手术组,术后1d,髓质MD和MK值显著低于正常值和假手术组。(3)直方图分析显示:正常组大鼠MD、MK直方图分布近似正态分布,而实验组术后1h、1d直方图分布均为非正态分布,MD峰值左偏,且CIT2h组为著,术后1h、1d时MK峰值均先发生右偏,然后左偏,术后2d、5d逐渐趋于正态分布。(4)组间直方图参数比较:CIT2h组较1h组术后1h水分子扩散明显受限,且水分子扩散异质性大,术后1d时水分子扩散受限好转,较1h组仍明显,修复及代偿较慢,于术后2d时得到恢复,术后5d虽然水分子扩散较正常组和1h组无差异,但组织内异质性较明显,提示缺血时间延长其结构改变的复杂性。(5)CIT 1h、2h组术后不同时间点肾脏MD的均值、5%、25%、50%、75%、95%比较差异有统计学意义(P<0.05),术后不同时间点MK的均值、75%、95%值比较差异有统计学意义(P<0.05)。(6)实验组(CIT 1h组)皮质MD值、髓质MK值与肾小管刷状缘损伤呈中等正相关。皮质f值与肾小管扩张评分呈中等正相关。实验组及假手术组皮质Dp值均与BUN成中等正相关,且髓质MK值与SOD值呈中等相关。CIT2h组全肾MD均值及不同百分位数与病理评分呈显著负相关。结论:基于多b值DWI双指数、峰度模型评估大鼠肾脏CIRI模型术后不同时间点肾脏改变优于单指数模型,可对肾组织损伤后水分子扩散、微循环灌注、微观结构改变进行无创、定量评估。基于DKI图像的全肾容积直方图分析,为不同CIT大鼠CIRI模型肾脏微结构差异比较能够提供更多的定量信息。