资源描述：
《基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
暨南大学硕士学位论文题名（中英对照）：基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究Diffusionweightedimagingbasedonintravoxelincoherentmotionforevaluationofearlykidneyinjuryindiabeticrats作者姓名：陈晓巧导师姓名及学位、职称：蔡香然博士主任医师学科、专业名称：影像医学与核医学（专业学位）论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年5月学位类型：专业型学位答辩委员会主席：邱士军论文评阅人：学位授予单位和日期：暨南大学 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外５论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得暨南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：２４年７月３日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解暨南大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权暨南大：学可以将学位论文的全部或部分内容編入有关教据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。．（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：陆遽灼导师签名：签字日期：２淑年）月３日签字日期：年７月２洲３日学位论文作者毕业后去向：工作 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究中文摘要目的：探讨基于体素内不相干运动的扩散加权成像（IVIM-DWI）在糖尿病大鼠模型肾功能评估中的应用价值及相关参数变化的病理基础。材料与方法：36只健康SD大鼠随机分为正常对照组和糖尿病组（DM组）。DM组大鼠给予一次性腹腔注射55mg/kg链脲佐菌素建立糖尿病大鼠模型。对照组给予腹腔注射等量柠檬酸缓冲液。两组大鼠在造模成功后4周、8周、12周均留取24h尿液并称体重后行MR扫描，扫描序列包括轴位T2WI和IVIM-DWI序列。IVIM每层获得212帧不同b值（0、20、30、50、80、100、150、200、400、600、700、800s/mm）的图像。所有大鼠双肾IVIM-DWI原始数据均上传至后处理工作站重建IVIM-DWI伪彩图并测量IVIM-DWI各参数值(D值、D*值、f值和ADC值)。MR扫描后取血测BUN、Scr；取双肾称重，计算肾重/体重；肾标本福尔马林固定后行HE染色及CollagenⅣ免疫组化染色。采用一致性检验并作出Bland-Aitman散点图对两位测量者测量结果行一致性分析。采用单因素方差分析法分别对对照组和DM组各时间点各参数进行比较；采用两独立样本t检验比较不同时间点两组间大鼠体重、肾重比、尿量、BUN、Scr以及肾皮质（CO）、外髓外带（OS）、外髓内带（IS）、內髓（IM）的IVIM-DWI各参数值，并将DM组IVIM-DWI各参数值与肾小球硬化指数、肾小管间质纤维化指数和CollagenⅣ表达做Pearson相关分析。结果：DM组大鼠随时间体重明显减轻，肾重比、尿量、BUN增加，Scr变化不大。两测量者对IVIM-DWI各参数测量的组间一致性较好（ICC＞0.75）且可重复性好。DM组大鼠肾脏皮髓质IVIM-DWI各参数值随着糖尿病病程进展逐渐降低，对照组大鼠肾脏皮髓质IVIM-DWI各参数值随时间无明显变化。与对照组相比，第4I 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究周与第8周时，肾脏皮髓质ADC值均无统计学差异，D值仅CO、OS层明显升高并有统计学意义，而肾脏皮髓质各层的D*值、f值均升高并有统计学意义（P﹤0.05）；第12周时DM组除了CO的f值变化不明显，其余肾脏皮髓质IVIM-DWI各参数值均降低均有统计学意义（P﹤0.05）。DM组大鼠CO层各IVIM-DWI参数均与肾小球硬化指数呈负相关；除了IS与IM的ADC值，DM组大鼠其余肾脏皮髓质IVIM-DWI各参数值均与肾小管间质纤维化指数、CollagenⅣ表达呈负相关。结论：IVIM-DWI能够评估糖尿病早期肾功能损害，其评价指标D值、D*值和f值对显示糖尿病早期肾功能的损害比传统的ADC值更敏感。早期DN肾小球及邻近的肾小管较早发生明显损伤，而D*值和f值可能有望作为评估肾髓质早期功能的检测指标。关键词：糖尿病肾病；大鼠；体素内不相干运动；弥散加权成像；核磁共振成像。II 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究DiffusionweightedimagingbasedonintravoxelincoherentmotionforevaluationofearlykidneyinjuryindiabeticratsABSTRACTPurpose:Theobjectiveofthisstudywastoexplorethevalueofdiffusion-weightedimagingbasedonintravoxelincoherentmotionintheevaluationofrenalfunctionindiabeticratmodelsandtherelationshipbetweenIVIM-DWIparametricchangesandtherelatedpathologicalfindings.MaterialsandMethods:36SDratswererandomlydividedinto2groups:thenormalcontrol(NC)anddiabeticmellitusgroups(DM).RatsintheDMgroupweregivenstreptozocin(STZ)atadoseof55mg/kgbyintraperitonealinjectiontoestablishtheanimalmodelofdiabetes,whereasratsintheNCgroupweregivenanequalvolumeofacitricacidbufferbyintraperitonealinjection.The24-hoururineofeachratinthetwogroupswascollectedanditsbodyweightwasrecordedat4,8,and12weeksafterthesuccessfulmodelingbeforeMRscanning.ThescansequencesincludedaxialT2-weightedimagingandintravoxelincoherentmotiondiffusion-weightedimaging(IVIM-DWI).The12framesofimageswereobtainedwithdifferentbvalues(b=0,20,30,50,80,100,150,200,400,600,700and800s/mm2).TheIVIMimagingdatawerepost-processedonaworkstation(SunAdvantageWorkstation4.5;GEMedicalSystems).D,D*,f,andADCvalueswereobtainedbymultipleADCmeasurementtools.BloodwastakentomeasureBUNandScraftertheMRscan.AndIII 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究thekidneyswereweighedandthekidneyweight/bodyweightwascalculated.TheHEstainingandCollagenIVimmunohistochemistrywerethenperformed.InterobservervariabilityfortheIVIMparametricmeasurementwasevaluatedbyusingthemethodofBlandandAltmanandcalculatingtheintraclasscorrelationcoefficient(ICC).One-wayanalysisofvariancewasusedtocomparetheparametersoftheNCandDMgroupsateachtimepoint.Twoindependentsamplet-testwasusedtocomparetherats’weight,kidneyweightratio,urinevolume,BUN,Scr,andIVIM-DWIparametersofCO,OS,IS,andIMbetweenthetwogroupsateachtimepoint.ThePearsoncorrelationanalysiswasperformedbetweentheparametersofIVIM-DWIintheDMgroupandglomerularsclerosisindex,tubulointerstitialfibrosisindex,andCollagenIVexpression.Result:IntheDMgroup,therewasasignificantdecreaseintheweightofratsandanincreaseintheratioofkidneyweighturinevolumeandtheserumBUNovertime..ButtheserumScrdidn’tchangeinthisgroup.ExcellentinterobserveragreementbetweenthetwoobserversinmeasuringallIVIMparametersandADCvalueswasfound.TherewasnostatisticaldifferenceintheIVIM-DWIparametersoftherenalcortexandmedullaatalltimepointsintheNCgroup.Comparedwiththecontrolgroup,exceptforthefvalueofCOatthe12thweek,allotherparametersoftherenalcortexandmedullaintheDMgroupwerestatisticallydifferent;atthe4thand8thweek,therenalcortexandmedullaADCvalueswerenotstatisticallydifferent.TheDIV 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究valuesintheCOandOSwerestatisticallydifferent,whiletheD*andfvaluesweresignificantlydifferentintherenalcortexandmedulla(P<0.05).TheIVIMparametersofrenalcortexandmedullaintheDMgroupgraduallydecreasedwiththeprogressionofdiabetes.AllparametersofCOintheDMgroupwerenegativelycorrelatedwithglomerularsclerosisindex.ExceptfortheADCvaluesofISandIM,theIVIIMvaluesofrenalcortexandmedullaintheDMgroupwerenegativelycorrelatedwithtubulointerstitialfibrosisindexandCollagenIVexpression.TherewasnocorrelationbetweentheserumBUNandthepathologicalfindings.Conclusion:IVIM-DWImaybehelpfulinassessingtheearlyrenalimpairmentofdiabetes.D,D*andfvaluesmaybemoresensitivethanthetraditionalADCvaluetodetectearly-stageinjury.TheglomeruliandadjacentrenaltubulesweredamagedearlierandmoreobviouslyattheearlystageofDM,.TheD*andfvaluesmaybeexpectedtobeusedastheindicatorsforearlydetectionoftherenalmedulla.Keywords:Diabeticnephropathy;Rat;Intravoxelincoherentmotion(IVIM);Diffusion-weightedimaging;Magneticresonanceimaging(MRI)V 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究目录中文摘要......................................................................................................................Ⅰ英文摘要......................................................................................................................Ⅲ目录..............................................................................................................................Ⅵ1前言......................................................................................................................11.1大鼠肾脏的解剖.........................................................................................11.2DN的发病机制及病理改变......................................................................21.3DN的分期及诊断......................................................................................31.4IVIM-DWI成像技术在肾病中的应用.....................................................52材料与方法..........................................................................................................62.1材料...............................................................................................................62.2动物造模及分组...........................................................................................72.3MR检查方法...............................................................................................82.4标本采集及检测...........................................................................................92.5统计学分析.................................................................................................103结果....................................................................................................................103.1大鼠一般情况及体重、肾脏形态、肾重比、尿量和生化指标变化.....103.2肾脏MR图像............................................................................................113.3IVIM成像各参数统计分析......................................................................123.4病理结果.....................................................................................................204讨论....................................................................................................................284.1DM组肾脏皮髓质IVIM各参数值及病理的变化..................................284.2DM组肾脏皮髓质IVIM各参数值与病理结果的相关性分析..............305结论....................................................................................................................32本研究的不足与展望..................................................................................................33参考文献......................................................................................................................34英文缩略词表..............................................................................................................39附图及简要说明..........................................................................................................40在校期间发表论文及科研成果..................................................................................46VI 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究致谢..............................................................................................................................47VII 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究1前言糖尿病肾病（diabeticnephropathy，DN）是糖尿病（diabetesmellitus，DM）最常见的系统性微血管并发症之一。由于其病理改变进展缓慢，典型的临床症状和体征大多数在DM发病15～20年后才显示出来，并随着疾病持续时间的延长而[1]最终进展为终末期肾病（end-stagerenaldisease,ESRD）。中国是DM大国，在[2]DM人口绝对数上一直保持全球第一。根据统计数据，中国DM前期患者人数已占全国总人口的15.5%，且这当中有近9240万人将会发展为DN。DM合并DN患者的死亡率是未并发DN患者的30倍，这给个体和社会带来了沉重的心理和经济负担。DN早期若给予及时有效的治疗,则能阻止病变进展，而一旦发生持续蛋白尿,[3]则病情常难逆转，往往发展至ESRD。然而DN发病隐匿，早期无明显的临床症状，传统的血尿标本也检测不到肾功能损害，给临床的早期诊断带来了困难。因此探索一种能够敏感地识别DN早期肾损伤的无创性检查手段是当前DN临床研究面临的一个重要挑战。长期以来，DN被认为是肾小球疾病，肾小管-间质损伤只是继发现象。但近些年来随着DN肾间质和肾小管病变的研究细化，有学者认为肾小管病变先于肾小[4-5]球，且肾小管-间质病变很可能为DN的早期病变，这可能将对早期DN的临床治疗方案及DN的预后产生巨大的影响。本课题组前期的临床研究已经显示IVIM-DWI能够识别早期DN患者（ACR＜30mg/g）肾功能的损害，其评价指标D值、D*值和f值对显示糖尿病早期肾功能的损害比ACR更敏感。然而由于研究对象为患者，未能获得其病理学结果，故缺乏直接的组织病理学证据支持。基于以上原因，本研究拟建立DM大鼠模型，应用IVIM-DWI序列对DM大鼠双肾进行检查，对DM大鼠肾功能变化进行动态评估，探讨其应用价值及相关参数变化的病理基础。1.1大鼠肾脏的解剖[6-7]肾脏血流灌注丰富，但血流分布极不均匀，因此肾脏的血流动力学波动1 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究性变化较大，肾脏不同区域的微灌注和水分子弥散均不同。由于人体研究很难取得病理标本，因此探讨DN发病机制、病理改变及寻找有效治疗药物等研究均需要DM动物模型作为工具。其中SD大鼠成模率相对较高，发病情况与人类较为接[8]近,且肾脏相对较大，便于观察。大鼠肾脏位于脊柱两侧，呈扁豆状，右肾高，左肾低。正常大鼠肾脏冠状切面可以清楚地识别肾实质的皮质层（cortex,CO)、外髓层（theoutermedulla,OM）和内髓层（theinnermedulla,IM）三层结构，其中外髓层内的外髓外带(theouterstripesoftheoutermedulla,OS)及外髓内带(theinnerstripesoftheoutermedulla,IS)两层结构较难区分。內髓内侧近肾门处即肾盂肾盏，其余结构及功能与人体肾脏相同。1.2DN的发病机制及病理改变DN的发病机制非常复杂，目前认为是基于遗传学的多因素综合作用的结果。主要包括以下几点：[9]1、遗传易感性：已被证实与DN发病有关的染色体有3q、20及12。基因[10]位点有7q21.3，10p15.3，14q23.1，及18q22.3等。此外血管紧张素转化酶[11](ACE)等基因也被证实。2、细胞因子：目前认为与DN发病机制相关的细胞因子有转化生长因子[12][13]β1(TGF-β1)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)、肿瘤坏死因子（TNF-α）[14]等。它们构成了相互影响、相互制约的复杂网络系统，损伤内皮及上皮细胞，促进细胞外基质（extracellularmatrix，ECM）堆积及肾脏肥大。3、糖代谢紊乱：长期高糖状态下，糖基化终末产物(advancedglycationendproducts，AGEs)在肾脏的聚集、多元醇代谢通路限速酶AR的活化、蛋白激酶C(proteinkinaseC，PKC)活性的升高，均增强了机体的氧化应激，并通过直接或间接介导大量细胞因子，尤其是TGF-β1的合成和分泌，致使细胞肥大、ECM[15-16]增加从而干扰细胞正常代谢。4、肾脏血流动力学异常：该因素对早期DN进展十分重要，肾小球高内压及高滤过导致内皮及上皮细胞的物理损害，并直接或间接激活肾素-血管紧张素系统（renin-angiotensinsystem,RAS）及PKC,使生长因子合成和释放增多，进一[17-18]步导致肾小球硬化。2 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究5、氧化应激：活性样簇(reactiveoxygenspecies，ROS)在高糖刺激下产生过多，从而令机体的氧化及抗氧化系统失调，ROS通过激活RAS、PKC及多元[19]醇通路等途径使ECM增加从而促进DN发展。6、脂代谢紊乱：肾脏内的TG、TC、LDL-C、VLDL-C升高及沉积使肾小球基底膜（glomerularbasementmembrane，GMB）增厚、ECM增加、肾小球硬[20]化和肾小管损伤。DN基本病理变化主要为肾小球、肾小管及毛细血管基底膜增厚，肾小球增生肥大，ECM逐渐增多，同时有系膜细胞增生等。最终肾脏可出现典型的肾小球硬化、肾小管间质纤维化、萎缩等。DN病理变化随着病程进展而改变，在以往研究中，理论上多持DN最先改变的是肾小球。早期DN肾小球处于高灌注、高滤过状态，肾脏增大；随着病程进一步发展，表现为GMB及肾小管基底膜（tubularbasementmembrane，TMB）逐渐增厚、系膜区增生、ECM逐渐堆积增多，肾小球入球及出球小动脉产生玻璃样变性；肾小球毛细血管受周围扩张的系膜挤压、体积缩小，肾小球滤过面积减少；后期肾小球硬化和肾小管间质纤维化，肾脏体积缩小，最终进入ESRD。但近些年来随着DN肾间质和肾小管病变的研究细化，有学者认为肾小管病[4-5]变先于肾小球，且肾间质纤维化及小管萎缩（interstitialfibrosisandtubular[21]atrophy，IFTA）评分是DN预后的重要预测指标。早期DN的特征性改变是肾脏肥大,主要是由肾小管上皮细胞肥大引起的，其次是随之而来的肾小管管腔变[4]大和长度变长。肾间质及肾小管常见的病变有：TMB增厚、肾小管上皮细胞变性、萎缩，上皮细胞内沉积的蛋白质、糖原和脂质造成其功能受损；肾间质扩张、纤维化及炎症细胞浸润、肾小动脉硬化等可造成肾血管床逐渐减少、肾小球闭塞，进一步发展为缺血性肾病等；肾小球内压直接或间接因球-管反馈等自身调节机制受损、球后血管阻力增加而升高，从而促进肾小球硬化的发展。1.3DN的分期及诊断由于2型DM病因较隐匿且并发症多，因此目前临床上主要根据Mogensen[22]在1型DM基础上提出的DN分期标准进行分期：I期是肾小球高滤过期，表现为肾脏体积轻度增大；Ⅱ期为正常白蛋白尿期，GMB轻度增厚、系膜区稍扩张；Ⅲ3 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究期是早期糖尿病肾病期，此期GMB明显增厚、系膜区明显扩张、局部肾小球丧失功能，出现持续性微量白蛋白尿，但假阳性率较高，且临床症状不典型，因此基本处于观察阶段；Ⅳ期为临床糖尿病肾病期，肾小球硬化，肾小管间质纤维化，出现显性蛋白尿；Ⅴ期即终末肾衰竭期。Ⅰ-Ⅱ期基本处于DN的隐匿期，在此期[23]间肾脏损害是可逆的，而一旦DN进入Ⅲ期，其肾脏损害迅速进展且难以逆转[24]。因此如能早期诊断DN并尽早干预，这对患者和社会均具有重大意义。上述临床分期是为了更好地指导治疗从而通过DN的临床症状进行分期，然而DN发展的基础是病理生理改变，因而需要一个准确合理的DN病理分型作为临[25]床指导。TervaertTW等研究团队根据肾活检标本肾小球病变的特点，并同时考虑肾间质和血管病变的程度，提出了DN的病理分型标准。该标准将DN分为4型：Ⅰ型电镜显示GMB增厚；Ⅱ型表现为系膜增生；Ⅲ型可观察到结节性硬化（Kimmelstiel-Wilson病变）；Ⅳ型为晩期糖尿病性肾小球硬化。DN间质小管及血管评分是根据IFTA的程度、间质炎症的范围、血管病变及内膜增厚程度的标准来执行。最新国际病理分型标准虽然可提高早期DN的诊断率，有利于临床做出早期正确诊断及积极治疗，并且由于对IFTA评分重视的增加，DN患者远期预后也能得到改善。但病理诊断需由肾脏穿刺活检获得，因其具有创伤性、且有潜在的风险，无症状的早期DN患者很难接受该检查。另外，肾活检无法动态评估肾脏疾病的进展。因此目前临床上仍然主要以尿微量白蛋白（microalbuminuria,MAU），结合估算肾小球滤过率（estimatedglomerularfiltrationrate，eGFR），以及血清尿素[3]氮和肌酐等作为早期DN的诊断和检测指标。MAU产生的主要原因是高糖环境[26-29]引起的肾小球电荷及分子屏障的损害以及足突细胞数量和功能的病变。然而此项检查耗时且特异性差，检查结果受到病人多种生理和病理方面的影响，如性[30]别、年龄、运动状态、饮食和药物等。在一些早期DN患者中，肾脏可通过自身的代偿功能维持其功能，通常只是血流灌注或氧含量的变化，肌酐及MAU通常没有明显的异常改变，无法及时反映DN患者肾脏微观结构的变化，更无法反应DN肾小球及肾小管病变的顺序，因此MAU并不是一个非常好的早期DN诊断标志物。4 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究目前多种诊断早期DN的新型生物标志物处于研究阶段，如TNF-α、TGF-β家族、足细胞突触极蛋白、α-actinin-4等；然而，这些指标仍需要大量研究数据[31]支持，还不能推广到临床常规应用上。DN其中一个典型的组织学特征是ECM的积聚，ECM的主要成分为胶原、蛋白多糖、糖蛋白等，因此在这些生物标志物中，研究得比较成熟的是ECM的成分。ECM的胶原组成中以Ⅳ型胶原（CollagenⅣ）为主,它作为肾小球的结构支架,是DN时ECM增殖的主要成分，大量研究[32]表明,血、尿CollagenⅣ代谢的异常伴随DN的发生和发展。1.4IVIM-DWI成像技术在肾病中的应用肾脏是腹膜后解剖结构非常复杂的器官，受呼吸运动影响较小，随着MRI技术的不断进步，可在不使用造影剂的情况下反映肾脏血流灌注改变和病理水平的MRI功能成像序列（fMRI）有很多。应用较广的有扩散加权成像（DiffusionWeightedImaging，DWI）、磁共振血氧水平依赖成像（BoldOxygenationLevelDependent，BOLD）、弥散峰度成像（Diffusionkurtosisimaging，DKI）、弥散张量成像（DiffusionTensorImaging，DTI）、动脉标记技术（arterialspinlabeling，ASL）等，它们可无创、无电离辐射地对肾功能进行定性和定量研究，直观地反映活体状态下分子水平的微观变化，从影像学角度阐释肾脏疾病的病生理机制及动态变化。传统的单指数模型DWI弥散系数（apparentdiffusioncoefficient，ADC）值可近似为单体素内所含的各种构成组分的平均扩散系数，反映了扩散的一个总体情[33]况，同时受到弥散和灌注的影响。当肾组织细胞骨架和细胞膜破坏时，细胞内[34]外的间隙增大，水分子的扩散加速，ADC值发生变化；然而，肾脏血流灌注丰富，水分子的运动也受到毛细血管内压的影响。故传统的ADC值并不能反映肾实质真实的弥散状态。LeBihan[35]提出的双指数模型体素内不相干运动的扩散加权成像（intravoxelincoherentmotion-diffusionweightedimaging，IVIM-DWI）可同时评价活体组织的扩散及微灌注。IVIM-DWI使用多b值采样，用双指数曲线拟合分析将两种不同的扩散成分分离出来，通过后处理计算出以下参数值：5 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究⑴SlowADC(单位mm2/s)：真实水分子弥散系数，表示为D；⑵FastADC(单位mm2/s)：灌注相干弥散系数，即伪弥散，可反映血流灌注[26]*变化，表示为D。是指不规则管腔内液体的不规则运动，毛细血管平均长度、血液流速及血管形状均可影响D*值。D*在肾脏研究中还可能受到肾小管、集合管平均长度以及液体流速影响。⑶FractionofFastADC(单位%)：灌注相关体积分数，表示为f，代表体素总体扩散效应中微循环灌注效应产生的扩散所占的容积比率，f值越大毛细血管分布越密集。在肾脏中，f值不仅与血管有关，还受到肾小管、集合管的影响。⑷StandardADC(单位mm2/s)：即传统ADC，与b值关系密切，不够准确客观。有学者在肾脏IVIM-DWI研究中与相位对比流量和心电门控技术进行对比，[36]发现肾血流量随着心动周期变化，流速高低的改变也使ADC值及f值变化，这说明磁共振技术可探测到肾脏血流流速的改变，表明相比传统DWI，IVIM-DWI[37][38]能更好的区分肾脏的病变。IVIM-DWI应用于肾移植、慢性肾脏病、肾脏肿[39-40][41-42]瘤梗阻性肾病等病变的研究已有报道，近些年来，IVIM在早期DN的应[43]用也开始展露头角。张水兴等学者对IVIM-DWI在DN的临床应用进行了初步探索，研究认为IVIM可显示DN不同时期肾功能的变化，D值、D*值及f值分别反映了肾脏内水分子的扩散状态、肾毛细血管的收缩或舒张状态、肾脏的液体负荷状态。在这个基础上，我们课题组也对早期DN患者肾脏进行了IVIM-DWI的前期研[44]*究，初步结果显示在MAU出现前早期DN患者肾脏皮髓质D、D值和f值的改变较ADC值更早，然而由于研究对象为患者，该研究缺乏相关病理证据支持。因此，在前期研究基础上，本实验应用IVIM-DWI序列对DM大鼠双肾进行检查，对早期DM大鼠肾功能变化进行动态评估，探讨其应用价值及相关参数变化的病理基础。2材料与方法2.1材料2.1.1实验动物及分组6 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究46只雄性SD大鼠购于济南朋悦实验动物繁育有限公司，许可证号：SCXK（粤）20140007，体重240-250g。实验动物均饲养于标准条件下，适应性喂养10天，普通饮食，自由进水。糖尿病模型造模成功率为75%，实验期间2只因运动伪影致图像失真严重，2只因麻醉意外死亡,均予以剔除，最终36只纳入研究，分为对照组和糖尿病模型组（DM组），每组各分为4周、8周、12周3个时间点，每个时间点大鼠各6只。本实验经过暨南大学伦理委员会批准，实验过程严格遵守动物伦理学条例及规定。2.1.2主要试剂链脲佐菌素（STZ）购于美国Sigma公司+广州拜罗纪生物科技有限公司柠檬酸购于广州拜罗纪生物科技有限公司戊巴比妥钠（3%）供货于暨南大学动物实验中心苏木素-伊红供货于暨南大学附属第一医院病理科兔抗CollagenⅣ多克隆抗体（ab6586）购于abcam公司+广州新晋生物科技有限公司2.1.3主要仪器罗氏活力型血糖仪、GEHC3.0TDiscoveryMR750超导型扫描仪、LEICADM2000LED光学显微镜2.2动物造模及分组所有大鼠适应性喂养10天后随机分为DM组和对照组。禁食8小时后，DM组按55mg/kg剂量一次性腹腔内注射链脲佐菌素(streptozocin,STZ)以诱发糖尿病肾病，STZ临用前用柠檬酸缓冲液(0.1mmol/L，PH4.3-4.5)配制；对照组注射等量的柠檬酸缓冲液。注射STZ72小时后测空腹血糖,以血糖大于16.7mmol/L，饮水量及尿量明显增多者列入DM组。两组各有4周、8周、12周3个时间点，具体如图1，总共36只大鼠进入实验分组，所有实验大鼠均饲养于同一环境条件下。7 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究图1实验分组图2ROI放置2.3MR检查方法2.3.1扫描前准备及设备所有大鼠MR扫描前测量体重，禁食4小时，分别在4周、8周、12周三个时间点依次进行MR扫描。麻醉按照2ml/kg剂量腹腔注射3%戊巴比妥钠。采用GE公司3.0TDiscoveryMR750超导型扫描仪，HDWristArrayupper线圈，后处理工作站（SunAdvantageWorkstation4.5）。大鼠采取俯卧位，四肢固定头先进。2.3.2扫描序列及参数①轴位T2WI：FRFSE-XL/90：TR：3690ms,TE：73.0ms,FOV：7.0cm×5.6cm，层厚：1.8mm,层间隔：0.2mm，带宽：15.63kHz，矩阵：160×160，扫描时间：42秒。②轴位IVIM-DWI：采用SE/EPI序列，TR：3500ms，TE：70.4ms，FOV：8.0cm×4.8cm，层厚：3.0mm，层间隔：0.2mm，带宽：167kHz，矩阵：128×64，采集时间：2分10秒。每侧肾脏获得7层轴位图像，每层获得12张不同b值（0，20，30，50，80，100,150，200，400,600,700，800s/mm2）的图像。2.3.3图像后处理及数据分析将IVIM-DWI序列图像原始数据传送至GE公司ADW4.5工作站的functool软件及MADC后处理软件进行图像后处理和分析，并得到IVIM-DWI各参数图像(D、D*、f和ADC值)。由2位分别有3年及15年影像诊断经验的医师独立测量IVIM-DWI各参数数值。本研究选用受心脏搏动及胃肠干扰较少的右肾放置感兴趣区（regionofinterest，ROI），在轴位肾门及其上下层面共3层分辨皮质（CO）、8 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究外髓外带（OS）、外髓内带（IS）及內髓（IM），在尽量避开血管、避免部分容积效应及失真的情况下，画置各层最大的的ROI（如图2），各参数分别测量三次，取平均值，各层ROI大小分别约为CO（5-7mm2）、OS（2-3mm2）、IS（2-3mm2）、IM（1-2mm2），每个ROI至少包括5个像素。2.4标本采集及检测2.4.1标本采集分别于4周、8周、12周各时间点收集大鼠24h尿液，测尿量。行MR扫描后腹主动脉取血，4000r/min离心，取上清，采用全自动生化分析仪测定血清尿素氮（bloodurenitrogen，BUN）、血肌酐（serumcreatinine，Scr）。取出双侧肾脏，去净包膜后称重，经肾门层面对半切开，用10%中性福尔马林溶液浸泡固定，备用于组织学检查，常温24小时后常规脱水、石蜡包埋、切片（3μm）、染色等，并于光学显微镜下进行观察。2.4.2病理染色尽可能选择肾门切面进行病变组织的取材。分别行HE染色和CollagenⅣ免疫组化染色，后者均采用S-P法，一抗是CollagenⅣ，二抗是鼠兔通用型EnViSion二步法二抗。2.4.3病理结果观察⑴常规HE染色后，由病理医师在光学显微镜下对其形态学改变进行观察。[45]①肾小球硬化指数（glomerularsclerosisindex，GSI）：每个标本切片随机观察40个肾小球，肾小球损伤的半定量评分标准为：正常肾小球为0分；肾小球轻度损害，局部系膜增生、ECM堆积、血管玻璃样变占整个球体﹤25%则为1分；硬化病变占球体26~50%得2分；硬化达51~75%的3分；硬化病变﹥75%则为4分。最终GSI得分为（1×N1＋2×N2＋3×N3＋4×N4）/（N0＋N1＋N2＋N3＋N4），NX为相应得分的肾小球数目。[46]②肾小管间质纤维化指数：每个标本切片随机观察10个不连续的肾小管间质视野，每个视野根据IFTA的程度、间质炎症的范围进行半定量评分：正常的肾小管间质计0分；轻度病变或病变占视野的25%以内计1分；中度病变或病变占视野的26~50%计2分；重度病变或病变占视野50%以上计3分。最终肾小管间质纤维9 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究化指数得分为（1×N1＋2×N2＋3×N3）/（N0＋N1＋N2＋N3），NX为相应得分的视野数目。⑵CollagenⅣ染色结果半定量分析：每个标本切片随机观察5个视野，每个视野均对染色强度A和阳性细胞百分比B进行计分。切片中阳性细胞标志物为细胞质或间质内的淡黄色至棕黄色颗粒物，观察视野下阳性细胞平均数即为阳性细胞数百分比：0～5%为0分、6～25%为1分、26～50%为2分、51～75%为3分、﹥75%为4分。染色强度需与背景着色相对比，以多数细胞呈现：无着色得0分，淡黄色得1分，棕黄色得2分，棕褐色得3分。最终CollagenⅣ半定量得分为A×B：阴性（-）为0分，弱阳性(+)为1-4分，中度阳性(++)为5-8分，强阳性(+++)为9-12分。其中对照组随机抽取6只大鼠肾脏做HE染色及CollagenⅣ免疫组化，并做相关病理半定量分析。2.5统计学分析使用SPSS13.0统计软件进行统计学分析。两测量者组间一致性采用一致性检验并作出Bland-Aitman散点图。4周、8周、12周各时间点对照组与DM组大鼠的体重、肾重比、尿量、BUN、Scr和肾脏皮髓质各层之间参数值的比较采用两独，立样本t检验。采用单因素方差分析的S-N-K法或TamhanesT2法分别将对照组和DM组肾脏皮髓质各时间点的参数值进行比较。做出DM组CO、OS、IS、IM各参数各造模时间点的箱式图。DM组肾脏各参数值与肾小球硬化指数、肾小管间质纤维化指数和CollagenⅣ表达情况的相关性采用Pearson相关性分析。统计学结果均以P＜0.05作为有统计学意义。3结果3.1大鼠的一般情况及体重、肾脏形态、肾重比、尿量和生化指标变化STZ注射72小时后，DM组大鼠逐渐出现多食、多饮、多尿、消瘦等症状，明显活动迟缓，毛色枯槁无光，弓背（附图1-1），在第7周时开始出现白内障（附图1-2）。而对照组大鼠精神状态好，反应灵敏，体重逐渐增加，活动自如。采10 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究用两独立样本t检验对两组各时间段体重、肾重/体重、尿量、BUN、Scr进行比较。结果见表1。表1两组各时间段体重、肾重/体重、尿量、BUN、Scr比较体重（g）肾重/体重（‰）尿量（ml）BUN（mmol/L）Scr（μmol/L）4周对照组（n=6）427.78±19.2626.67±0.82943.98±22.5375.89±0.98124.00±2.000DM组（n=6）339.42±41.721*10.28±0.641*188.78±44.316*13.51±2.399*27.33±4.5028周对照组（n=6）489.59±25.1495.81±0.35148.63±30.1425.96±1.03224.22±3.251DM组（n=6）327.60±31.998*10.88±1.047*271.07±109.045*13.22±2.371*27.33±3.72412周对照组（n=6）522.40±10.9445.89±0.30439.57±25.1466.01±1.02225.36±4.269DM组（n=6）301.39±47.567*13.13±2.530*126.22±29.715*14.19±3.295*30.17±7.512注：*为各时间段两组两样本t检验结果P﹤0.05。与相应时间点对照组相比，DM组大鼠体重明显减轻（P﹤0.05）；而DM组肾重/体重比值逐渐增加（P﹤0.05）；DM组大鼠尿量明显增加（P﹤0.05），第12周时尿量开始减少；DM组大鼠血清BUN升高（P﹤0.05），而Scr虽有所升高，但差异无统计学意义。对照组大鼠肾脏切面可以较清楚分辨CO、OM、IM三层结构，其中OM层内分辨不清OS及IS两层结构。内髓层以内近肾门处为肾盂肾盏（附图1-3）。CO层颜色最深，呈深红褐色，IM层呈浅红褐色，OM颜色居CO层和IM层之间，肾盂肾盏为白色。DM组大鼠肾脏较对照组肾脏增大（表1），肾脏剖面CO、OS、IS、IM四层结构可以明显清晰分辨出来（附图1-4）。CO颜色呈红褐色，随着时间延长，可见CO呈两层结构，12周时比较明显，且最外层颜色较浅（附图1-5）。OS与IS分层很清晰，OS呈浅红褐色，IS呈深红褐色，颜色最深，IM颜色介于OS与IS两者之间。3.2肾脏MR图像对照组：在T2WI上可以显示肾脏各层结构，肾脏各层结构信号高低顺序为：OS﹤CO﹤IM﹤IS﹤肾盂肾盏（附图2-1）：IM与IS二者分界欠清，OS与IS分界较清晰。IVIM-DWI原始图肾脏各层结构信号对比较T2WI明显，可以清晰分辨各层结构，CO与IS呈高信号，OS与IM信号较前两者低。随着b值的增高，IVIM原始图图像信噪比逐渐降低（附图2-2）。在D、D*、f和ADC伪彩图上肾脏各层11 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究分界尚清晰，信号高低顺序同IVIM-DWI原始图。DM组第4周：在T2WI上IM与IS二者分界较对照组清晰，且CO及IS信号较对照组增高，同见于IVIM-DWI原始图及各参数伪彩图上（附图2-3）。DM组第8周：T2WI图像信号较4周稍减低，而IVIM-DWI原始图及各参数伪彩图可见CO分层改变，而T2WI图像上很难观察到此现象（附图2-4）。DM组第12周：CO分层较8周时更清晰，各参数原始图及伪彩图上肾脏CO层与OS层分界稍模糊，f伪彩图上可见CO层信号偏亮（附图2-5）。3.3DM组与对照组IVIM-DWI各参数值的测量结果及比较3.3.1组间一致性分析两名测量者对于肾脏皮髓质IVIM-DWI各参数的一致性检验如表2所示，两个测量者对IVIM-DWI各个参数测量的组间一致性较好（ICC＞0.75）。肾脏皮髓质IVIM各参数的Bland-Aitman散点图如图3，图中两者观察参数的散点落在95%可信区间内，并大致对称分布于均数两边，显示IVIM各参数值测量的可重复性好。表2两个测量者对肾脏皮髓质IVIM-DWI各参数的一致性检验DD*fADCICC0.9570.9920.9210.98495%CI0.940~0.9690.989~0.9940.891~0.9420.978~0.98912 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究图3两个测量者IVIM-DWI各参数的Bland-Aitman散点图3.3.2对照组和DM组大鼠肾皮髓质IVIM-DWI各参数值在不同时间点的比较⑴采用单因素方差分析法将对照组肾脏各层结构（CO、OS、IS、IM）不同时间点（4周、8周、12周）的IVIM-DWI各参数值（D、D*、f、ADC）进行比较，结果见表3。表3对照组肾脏各层结构不同时间点IVIM-DWI各参数值的比较4周8周12周FP皮质D1.66±0.1321.72±0.1281.84±0.0671.9420.155D*11.01±2.65810.78±1.70012.40±1.9890.8630.476f28.48±3.62727.07±4.07128.67±3.3391.0480.393ADC2.21±0.0992.30±0.1432.33±0.1630.5300.667外髓外带D1.79±0.1741.78±0.2771.85±0.2210.0930.963D*12.50±3.32014.33±0.84514.90±2.9041.6570.208f25.45±5.12823.97±1.85327.28±3.2910.7300.546ADC2.20±0.2932.24±0.1712.36±0.2860.4880.694外髓内带D1.83±0.1651.82±0.1102.00±2370.4850.696D*11.78±2.96710.66±1.26712.72±3.0890.5440.658f18.85±4.29017.98±4.27018.33±1.2530.0320.992ADC2.16±0.1301.98±0.1412.20±0.1810.4680.708內髓D1.72±0.2491.53±0.1561.73±0.1222.0390.141D*10.79±2.08610.47±2.26812.32±2.1741.0160.406f22.28±4.45821.43±3.48222.33±2.8790.0320.992ADC1.95±0.2171.88±0.2001.98±0.2180.1010.959注：P为对照组肾脏各层结构IVIM各参数各时间点比较的结果，以P＜0.05有统计学意义；*：*-32P＜0.05；D值、D值及ADC值的单位均为×10mm/s，f值的单位为%。由上表可见，对照组肾脏各层结构（CO、OS、IS、IM）不同时间点（4周、8周、12周）IVIM-DWI各参数值（D、D*、f、ADC）的比较均无统计学意义，即对照组肾脏各层各参数值不随时间而变化。，⑵采用单因素方差分析的S-N-K法或TamhanesT2法将DM组肾脏各层结构（CO、OS、IS、IM）不同时间点（4周、8周、12周）的IVIM-DWI各参数值（D、D*、f、ADC）进行比较，结果见表4和图4。13 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究表4DM组肾脏各层结构不同时间点IVIM-DWI各参数值比较4周8周12周FPD值皮质2.11±0.1312.00±0.098*1.58±0.120**34.110..000外髓外带2.06±0.1602.06±0.117*1.49±0.241**19.480.000外髓内带1.96±0.1531.80±0.112*1.44±0.115**26.240.000內髓1.79±0.2001.67±0.125*1.36±0.140**11.960.001D*值皮质16.53±2.86016.37±2.359*7.32±0.845**34.610.000外髓外带20.62±2.45418.92±2.136*8.76±0.897**64.950.000外髓内带17.33±2.42515.70±1.486*8.20±1.041**46.550.000內髓15.37±3.01214.54±2.853*8.13±1.499**14.520.000f值皮质33.98±3.44832.02±2.46030.60±2.1092.320.132外髓外带33.25±2.10430.55±1.296*18.98±3.033**67..720.000外髓内带27.18±3.07127.40±3.259*12.96±2.773**44.430.000內髓30.48±1.97528.07±3.944*12.15±1.889**77.560.000ADC值皮质2.35±0.1262.16±0.195*2.33±0.163**7.8040.005外髓外带2.27±0.1322.10±0.194*1.91±0.134**7.550.005外髓内带2.18±0.1731.95±0.2241.80±0.117**7.150.007內髓2.10±0.2161.79±0.2161.53±0.105**14.230.000注：P为DM组肾脏各层结构IVIM-DWI各参数各时间点比较的结果，以P＜0.05有统计学意义；*：与12周相比，P＜0.05；**：与4周相比，P＜0.05；D值、D*值及ADC值的单-32位均为×10mm/s，f值的单位为%。图4DM组皮髓质IVIM-DWI值各时间点的箱式图14 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究由表4可见，除了DM组肾脏CO层f值外，其余DM组肾脏各层结构（CO、OS、IS、IM）IVIM-DWI各参数值（D、D*、f、ADC）第12周时明显降低（P﹤0.05），DM组肾脏CO层f值随时间降低不明显；各层参数值第4周与第8周对比变化均不明显；IS、IM层的ADC值第8周与第12周对比无统计学意义。由图4可见DM组造模成功后肾脏皮质、外髓外带、外髓内带及內髓D、D*、ADC值随着成模后时间的延长，肾脏各层结构D值逐渐降低，并于第8周时降低速度加快，于第12周时D值明显减低。肾脏外髓外带及內髓f值缓慢降低，第8周时降低速度加快，而皮质f值第4周开始减低时速率始终保持相对缓慢状态。外髓内带f值4周至第8周一直处于上升状态，第8周才开始减低。3.3.3对照组和DM组肾脏各层IVIM-DWI各参数值的比较⑴D值：采用两独立样本t检验分于4周、8周、12周各时间点行对照组与DM组D值的比较，结果见表5和图5。表5DM组各时间点与对照组D值的比较4周8周12周皮质对照组1.66±0.1321.72±0.1281.84±0.067DM组2.11±0.1312.00±0.0981.58±0.120t值/P值-5.974/0.001*-4.175/0.002*4.608/0.001*外髓外带对照组1.79±0.1741.78±0.2771.85±0.221DM组2.06±0.1602.06±0.1171.49±0.241t值/P值-2.784/0.019*-2.269/0.047*2.672/0.023*外髓内带对照组1.83±0.1651.82±0.1102.00±0.237DM组1.96±0.1531.80±0.1121.44±0.115t值/P值-1.432/0.1830.415/0.6875.247/0.001*內髓对照组1.72±0.2491.53±0.1561.73±0.122DM组1.79±0.2001.67±0.1251.36±0.140t值/P值-0.510/0.621-1.758/0.1094.923/0.001*注：P为各时间点对照组与DM组肾脏皮髓质D值比较的结果，以P＜0.05有统计学意义；*：*-32P＜0.05；D值、D值及ADC值的单位均为×10mm/s，f值的单位为%。15 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究图5对照组与DM组皮髓质各时间点D值的箱式图由表5及图5可见，成模后除了第8周DM组外髓内带D值与对照组相比无明显变化外，第4周与第8周DM组肾脏皮髓质各层结构D值均较对照组升高；第4周DM组皮质、外髓外带与对照组对比，差异有统计学意义（P=0.001，P=0.019）；第8周DM组皮质、外髓外带与对照组对比，差异有统计学意义（P=0.002，P=0.047）。第12周时DM组肾脏皮质、外髓外带、外髓内带及內髓D值均较对照组的降低（P=0.001，P=0.023，P=0.001，P=0.001）。⑵D*值：采用两独立样本t检验于4周、8周、12周各时间点行对照组与DM组D*值的比较，结果见表6和图6。表6DM组各时间点与对照组的D*值比较4周8周12周皮质对照组11.01±2.65810.78±1.70012.40±1.989DM组16.53±2.86016.37±2.3597.32±0.845t值/P值-3.465/0.006*-4.711/0.001*5.758/0.001*外髓外带对照组12.50±3.32014.33±0.84514.90±2.904DM组20.62±2.45418.92±2.1368.76±0.897t值/P值-4.813/0.001*-4.888/0.002*4.946/0.003*外髓内带对照组11.78±2.96710.66±1.26712.72±3.089DM组17.33±2.42515.70±1.4868.20±1.04116 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究t值/P值-3.549/0.005*-6.324/0.001*3.393/0.014*內髓对照组10.79±2.08610.47±2.26812.32±2.174DM组15.37±3.01214.54±2.8538.13±1.499t值/P值-3.062/0.012*-2.737/0.021*3.891/0.003*注：P为各时间点对照组与DM组肾脏皮髓质D*值比较的结果，以P＜0.05有统计学意义；*：*-32P＜0.05；D值、D值及ADC值的单位均为×10mm/s，f值的单位为%。图6对照组与DM组皮髓质各时间点D*值的箱式图由表6及图6可见，成模后第4周与第8周DM组肾脏皮髓质各层结构D*值均较对照组升高，与对照组对比,第4周DM组皮质、外髓外带、外髓内带和內髓D*值差异有统计学意义（P=0.006，P=0.001，P=0.005，P=0.012）；第8周DM组皮质、外髓外带、外髓内带及內髓D*值差异有统计学意义（P=0.001，P=0.002，P=0.001，P=0.021）。第12周时DM组肾脏皮质、外髓外带、外髓内带及內髓D*值均较对照组降低（P=0.001，P=0.003，P=0.014，P=0.003）。⑶f值：采用两独立样本t检验于4周、8周、12周各时间点行对照组与DM组f值的比较，结果见表7和图7。17 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究表7DM组各时间点与对照组的f值比较4周8周12周皮质对照组28.48±3.62727.07±4.07128.67±3.339DM组33.98±3.44832.02±2.46030.60±2.109t值/P值-2.69/0.023*-2.55/0.029*-1.20/0.258外髓外带对照组25.45±5.12823.97±1.85327.28±3.291DM组33.25±2.10430.55±1.29618.97±3.033t值/P值-3.45/0.012*-7.131/0.000*4.552/0.001*外髓内带对照组18.85±4.29017.98±4.27018.33±1.253DM组27.18±3.07127.40±3.25912.96±2.773t值/P值-3.87/0.003*-4.29/0.002*4.33/0.002*內髓对照组22.28±4.45821.43±3.48222.33±2.879DM组30.48±1.97528.07±3.94412.15±1.889t值/P值-4.12/0.005*-3.09/0.011*7.25/0.000*注：P为各时间点对照组与DM组肾脏皮髓质f值比较的结果，以P＜0.05有统计学意义；*：*-32P＜0.05；D值、D值及ADC值的单位均为×10mm/s，f值的单位为%。图7对照组与DM组皮髓质各时间点f值的箱式图由表7及图7可见，成模后第4周与第8周DM组肾脏皮髓质各层结构f值均较对照组升高，与对照组对比,第4周DM组皮质、外髓外带、外髓内带和內髓f值18 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究差异有统计学意义（P=0.023，P=0.012，P=0.003，P=0.005）；第8周DM组皮质、外髓外带、外髓内带和內髓f值差异有统计学意义（P=0.029，P=0.000，P=0.002，P=0.011）。第12周时DM组肾脏皮质f值仍较对照组增高，差异无统计学意义，而外髓外带、外髓内带及內髓f值均较对照组降低，差异有统计学意义（P=0.001，P=0.002，P=0.000）。⑷ADC值：采用两独立样本t检验于4周、8周、12周各时间点行对照组与DM组ADC值的比较，结果见表8和图8。表8DM组各时间点与对照组的ADC值比较4周8周12周皮质对照组2.21±0.0992.30±0.1432.33±0.163DM组2.35±0.1262.16±0.1951.98±0.162t值/P值-2.060/0.0661.383/0.1973.769/0.004*外髓外带对照组2.20±0.2932.24±0.1712.36±0.286DM组2.27±0.1322.10±0.1941.91±0.134t值/P值-0.559/0.5941.371/0.2003.357/0.007*外髓内带对照组2.16±0.1301.98±0.1412.20±0.181DM组2.18±0.1731.95±0.2241.80±0.117t值/P值-0.245/0.8110.308/0.7654.561/0.001*內髓对照组1.95±0.2171.88±0.2001.98±0.218DM组2.10±0.2161.79±0.2161.53±0.105t值/P值-1.225/0.2490.804/0.4404.576/0.002*注：P为各时间点对照组与DM组肾脏皮髓质ADC值比较的结果，以P＜0.05有统计学意义；*：*-32P＜0.05；D值、D值及ADC值的单位均为×10mm/s，f值的单位为%。由表8及图8可见，成模后第4周时DM组肾脏皮髓质各层结构ADC值均较对照组的升高，但差异无统计学意义；第8周跟第12周时DM组肾脏皮髓质各层结构ADC值均较对照组降低，但仅第12周DM组皮质、外髓外带、外髓内带和內髓的ADC值比对照组降低的差异有统计学意义（P=0.004，P=0.007，P=0.001，P=0.002）。19 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究图8对照组与DM组皮髓质各时间点ADC值的箱式图3.4病理结果3.4.1HE染色光镜下显示，对照组各时间点大鼠肾脏肾小球、肾小管结构正常，肾间质无炎性细胞浸润，血管无扩张充血（附图3-a）。DM组4周大鼠部分肾小球体积开始增大，ECM轻度增加，系膜轻度增生，部分肾小管上皮细胞空泡样变，肾小管轻度扩张，轻度毛细血管腔扩张，以CO及OS的肾小管病变较明显（附图3-b）。DM组8周大鼠肾小球内皮细胞肿胀、系膜及ECM增多，中度肾小球囊壁黏连，中度毛细血管腔度扩张；部分肾小管上皮细胞坏死、脱落；间质内炎细胞浸润（附图3-c）。DM组12周大鼠肾小球和肾小管的基底膜增厚，重度系膜及ECM增生，肾小球球囊不均匀扩张、球囊壁黏连；高度毛细血管腔扩张；肾小管萎缩、管腔扩张，上皮细胞坏死脱落；间质内大量炎性细胞浸润（附图3-d）。如表9显示各组大鼠肾脏肾小球硬化指数及肾小管间质纤维化指数评分情况。20 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究表9两组大鼠肾组织病理评分结果肾小球硬化指数肾小管间质纤维化指数对照组0.09±0.0200.17±0.082DM组4周1.06±0.134*0.97±0.175*DM组8周1.28±0.077*1.23±0.216*DM组12周2.01±0.248*1.88±0.286*注：*：与对照组相比，P＜0.05。3.4.2CollagenⅣ免疫组化如表10显示各组大鼠肾脏CollagenⅣ免疫组化表达情况。表10两组大鼠肾组织CollagenⅣ的表达CollagenⅣ表达组别-1+2+3+合计对照组664周4268周33612周66CollagenⅣ的表达：按照方法中CollagenⅣ染色结果半定量分析标准：对照组6只大鼠均为0分；DM4周组1只2分，2只3分，1只4分，1只6分，1只8分；DM8周组2只3分，1只4分，2只6分，1只8分；DM12周组1只9分，5只12分。各组评分结果为：对照组为0.00+0.000，DM4周为4.33+2.251，DM组8周为5.00+2.000，DM组12周为11.50+1.225。其对应的分级见附图4。3.4.3DM组肾脏IVIM-DWI各参数、BUN与病理结果及CollagenⅣ表达的相关性分析⑴GSI相关性分析：采用Pearson相关性分析对DM组肾脏皮质IVIM各参数与肾小球硬化指数的关系进行分析，统计结果见表11。表11DM组皮质IVIM各参数与GSI的相关性分析DD*fADCr-0.86-0.80-0.66-0.68P0.0010.0010.0030.00221 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究注：以P＜0.05有统计学意义表11显示DM组皮质层IVIM-DWI各参数（D、D*、f、ADC）与肾小球硬化指数呈负相关（P＜0.05），各参数的相关性散点图见图9。图9DM组皮质IVIM各参数与GSI的相关性散点图⑵肾小管间质纤维化指数相关性分析：采用Pearson相关性分析对DM组肾脏IVIM-DWI各参数与肾小管间质纤维化指数的关系进行分析，统计结果见表12。表12DM组IVIM各参数与肾小管间质纤维化指数的相关性分析皮质外髓外带外髓内带內髓Dr-0.715-0.634-0.689-0.592P0.0010.0050.0020.01D*r-0.705-0.797-0.791-0.660P0.0010.0010.0010.003fr-0.412-0.786-0.730-0.789P0.0890.0010.0010.001ADCr-0.531-0.565-0.348-0.445P0.0240.0150.1560.064注：以P＜0.05有统计学意义22 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究从表12得知DM组肾脏CO层f值和IS、IM层ADC值与肾小管间质纤维化指数无相关性（P=0.089，P=0.156，P=0.064），其余肾脏皮髓质各层IVIM-DWI各参数（D、D*、f、ADC）与肾小管间质纤维化指数呈负相关（P＜0.05），各参数的相关性散点图见图10。图10-1DM组肾脏皮髓质D值与肾小管间质纤维化指数的相关性散点图图10-2DM组肾脏皮髓质D*值与肾小管间质纤维化指数的相关性散点图23 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究图10-3DM组肾脏皮髓质f值与肾小管间质纤维化指数的相关性散点图图10-4DM组肾脏皮髓质ADC值与肾小管间质纤维化指数的相关性散点图24 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究⑶CollagenⅣ表达相关性分析：采用Pearson相关性分析对DM组肾脏IVIM-DWI各参数与CollagenⅣ表达的关系进行分析，统计结果见表13。表13DM组IVIM各参数与CollagenⅣ表达的相关性分析皮质外髓外带外髓内带內髓Dr-0.674-0.638-0.613-0.499P0.0020.0040.0070.035D*r-0.633-0.714-0.707-0.554P0.0050.0010.0010.017fr-0.639-0.781-0.708-0.753P0.0040.0010.0010.001ADCr-0.588-0.480-0.404-0.374P0.0100.0440.0970.126注：以P＜0.05有统计学意义从表13得知DM组肾脏IS、IM层ADC值与CollagenⅣ表达无相关性（P=0.097，P=0.126），其余肾脏皮髓质各层IVIM-DWI各参数（D、D*、f、ADC）与CollagenⅣ表达呈负相关（P＜0.05），各参数的相关性散点图见图11。图11-1DM组肾脏皮髓质D值与的CollagenⅣ表达相关性散点图25 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究图11-2DM组肾脏皮髓质D*值与的CollagenⅣ表达相关性散点图图11-3DM组肾脏皮髓质f值与的CollagenⅣ表达相关性散点图26 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究图11-4DM组肾脏皮髓质ADC值与的CollagenⅣ表达相关性散点图⑷血清BUN相关性分析：采用Pearson相关性分析对DM组大鼠血清BUN与GSI、肾小管间质纤维化指数和CollagenⅣ表达的关系进行分析，统计结果见表14。表14DM组BUN与GSI、肾小管间质纤维化指数和CollagenⅣ表达的相关性分析GSI肾小管间质纤维化指数CollagenⅣ表达r0.205﹣0.168﹣0.078P0.4130.5060.757由表14得知DM组大鼠血清BUN与GSI、肾小管间质纤维化指数和CollagenⅣ表达无相关性（P＜0.05）。27 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究4讨论4.1DM组肾脏皮髓质IVIM-DWI各参数值及病理的变化本研究发现，对照组大鼠肾脏皮髓质IVIM-DWI各参数值随时间增加无明显改变，而DM组在糖尿病大鼠造模成功后第4周跟第8周肾脏皮髓质D值、D*值、f值和ADC值普遍比对照组增高，而在第12周时才比对照组减低，然而以往的文献表明随着糖尿病肾病肾纤维化的发展，D值、D*值、f值和ADC值应[47-48]逐渐降低。多个研究发现在STZ诱导糖尿病大鼠的实验第一个七周后，伴随着大鼠肾脏近端小管长度增长了37％外，肾小管壁的体积及直径均增加一倍，肾小管细[49][50]胞高度增加，这都反映在肾脏的增生和肥大中。本实验糖尿病大鼠的尿量明显比对照组增大超过5倍，显示了肾脏的高滤过。在第成模后4周的病理切片中就可发现肾小管尤其是皮质内的近曲小管和外髓外带的肾小管上皮细胞较对照组的增大，部分肾小球体积也增大，但ECM的沉积不是很严重。上述均与糖尿病早期高血糖环境、RAS系统的作用等有关。因此在早期糖尿病肾病中，第4周跟第8周时虽然肾脏伴随着肾小管间质纤维化，但肾脏的增生和超滤过占主导地位，这些影响远大于纤维化的影响，表现为D值的增加，这与SugimotoH等[51-52]人的研究相符。D*值代表不规则管腔内液体的不规则运动，毛细血管平均长度、血液流速及血管的形状均可影响D*值。而需要注意的是D*在肾脏研究中还可能受到肾小管、集合管平均长度以及液体流速影响。本研究DM组第4周、第8周肾脏皮髓质D*比对照组增高，说明糖尿病早期肾脏损伤时肾脏皮髓质已处于高灌注、[53]高滤过状态，间接表现为DM组大鼠的尿量明显增加。LuikPT等的研究也表明早期I型糖尿病患者的肾脏血浆流量呈轻度增高或正常。本研究发现髓质的[54]D*值普遍高于皮质，这与Sigmund等的报道相符，说明肾脏髓质的D*值不仅反应了血流量，还包括液体流量。f值反映了组织内毛细血管丰富程度，毛细血管分布越密集f值越大。同样，在肾脏的研究中，应把肾小管与集合管也考虑进去。Sigmund等认为f值在肾脏研究中应为单位体积肾组织所含液体总量内单位体积内肾小管及毛细血管内所28 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究含液体量之和所占的比值，从而认为f值可能反映肾脏的液体负荷状态。在本研究中DM组第4周、第8周早期肾脏病变的f值较对照组升高，且皮质及髓质中外髓外带的f值比外髓内带及內髓的升高得较明显，可能提示由于肾小管尤其是靠近肾小球的肾小管的代偿作用造成肾脏液体负荷升高。这在病理也表现出靠近肾小球的肾小管细胞增大得比其它区域的肾小管明显。传统的ADC同时受到弥散和灌注两方面的影响，在肾脏中其内脉管系统的活动均影响ADC值，而图像后处理中放置的ROI包含了肾间质，肾小管上皮细胞和血管结构的成分，因此D[55]值、D*值和f值的升高均对ADC值有贡献。Hueper等同样在一个用STZ诱导的糖尿病大鼠模型研究中发现皮质ADC升高。在12周时，DM组肾脏皮髓质D值、D*值和ADC值比对照组降低，且随着病变时间的延长，D值、D*值和ADC值均从第4周到第8周的缓慢降低转变为到第12周的迅速降低，笔者推测由于早期肾脏的高滤过和高灌注已超过肾脏自身调节能力，甚至部分自身调节能力丧失，从而病情进一步发展及恶化。从病理结果也可发现12周肾脏损伤情况较4周、8周严重。皮髓质D值减低主要与肾小球、肾小管间质损伤有关，第12周时大鼠肾脏病理显示ECM明显堆积，肾小球、肾小管基底膜增厚、系膜增生，间质内炎性细胞浸润，细胞密度增加，从而导致弥散受限。这与血流动力学的异常导致的高灌注和高血管内压激活RAS、蛋白激酶C等系统有关。而随着DN病程进展，系膜增生扩张使周围的肾小球毛细血管受压，导致肾脏灌注逐渐减少，从而表现为皮质D*的减少。肾脏灌注减少，从而导致肾小管、集合管流量逐渐下降，肾脏液体负荷也同步下降，从而髓质的D*值也逐渐减少。此外我们还发现髓质D*值的减低比D值更早显[56]示出与对照组的差异，这也得到了Ichikawa等人的研究的支持，他们认为肾功能不全的进展相对组织扩散而言，更早且更明显受到肾脏灌注的影响。本研究[57]发现皮质f值均高于髓质f值，这与研究相符，因为肾皮质的血容量占90%以上。此外第12周时皮质f值降低得没有髓质的明显，可能是因为髓质在正常状态时就处于一种相对乏氧状态，对缺血缺氧造成的损伤耐受力较差；而皮质正常状态下就处于相对高灌注状态，具备一定的抗损伤和缺氧的储备能力。而皮质f[43]值与D*值的改变不同步也证实了研究中提出的应将f值与D*值作为一个整体来分析，因为肾脏液体成分复杂，肾脏血管的收缩与舒张可导致肾脏血流量、液29 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究体负荷量的改变。综合D值、D*值和f值的降低，ADC值的降低也在预期中。4.2DM组肾脏皮髓质IVIM-DWI各参数值与病理结果的相关性分析病理结果显示随着糖尿病病程的延长，肾脏的损伤逐渐加重，与对照组相比，肾小球硬化指数、肾小管间质纤维化指数以及CollagenⅣ的表达均在成模后第4周时就出现了明显的变化，随着时间延长，相应的分数也逐渐增加。而肾脏皮质、外髓、内髓D值、D*值、f值、ADC值均出现不同程度的递减趋势。统计结果显示肾小球硬化指数与肾脏皮质的D值、D*值、f值、ADC值相关性较好，均呈明显负相关；而肾小管间质纤维化指数及CollagenⅣ表达情况与肾脏外髓内带和內髓的ADC值无相关性，但是与皮质和外髓外带的ADC值以及肾脏皮髓质的D值、D*、f值呈负性相关。此外，结合D值、D*、f值在第4周开始就有较明显的变化，而DM组肾脏皮髓质ADC值仅在第12周时才与对照组有统计学意义。综合以上，这在一方面说明D值、D*、f值比ADC值更敏感，即[58-59]IVIM-DWI比传统DWI成像能更敏感的发现早期DN的改变。另一方面，肾脏皮质与外髓外带IVIM-DWI各参数均与病理结果及CollagenⅣ表达显示出较好的相关性，间接说明相对距离肾小球较远的外髓内带及內髓的肾小管，早期DN肾小球及与肾小球相邻的肾小管的病理改变趋势会比较稳定。这在D值的统计结果也可证明，在第4周及第8周时早期DN大鼠肾脏皮质及外髓外带的D值与对照组相比有统计学意义，而外髓内带及內髓D值无统计学意义。病理结果也显示，此时的肾小球及近曲小管的改变较其它区域的肾小管明显。上述综合说明在早期DN中，肾小球及靠近肾小球的肾小管较早且较明显发生损伤，而在DN的病程发展中，这两者是相互促进的。皮质区肾小球高灌注、高滤过，从而最快影响到邻近肾小管使其液体负荷增加；而靠近皮层的肾小管增生、肾间质的扩张及炎症细胞浸润等可导致球后血管阻力增加而升高，压迫肾小球周围血管床，促进其缺血并向肾小球硬化进展。早期DN外髓内带及內髓的病理改变相对较迟缓及轻微，但是它们的D*值和f值在第4周时就可出现明显的改变，而D值在第12周时才出现有统计学意义的变化。说明在IVIM-DWI参数中，D*值和f值比D值能更敏感地反应早期DN髓质的病理改变。30 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究此外，本研究对早期DN大鼠血清生化指标检测了临床常用的较稳定的BUN及Scr，结果显示两者均升高，但仅BUN的升高有统计学意义。进一步将BUN与病理结果做相关性分析，发现BUN并不能像IVIM参数那样可如实反应早期DN病理微观水平的改变。这间接显示了IVIM-DWI比BUN、Scr更能敏感地发现早期DN的病理改变。31 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究5结论本实验通过对36例STZ诱导的DM模型大鼠双肾进行IVIM-DWI成像，并与病理、免疫组化结果进行对照研究，分析肾脏皮髓质IVIM-DWI各参数随时间变化的特点及相关的病理基础，并对IVIM-DWI各参数与肾小球硬化指数、肾小管间质纤维化指数和CollagenⅣ表达行相关性分析，结论如下：1.DM组肾脏皮髓质D值、D*、f值、ADC值随着糖尿病病程的进展呈进行性减低，而肾脏病理改变随病程逐渐加重，提示IVIM-DWI各参数能敏感的检测到DM大鼠成模后肾脏病理学变化。2.DM组肾脏皮髓质D值、D*、f值比ADC更早出现有统计学意义的变化，同时相对ADC值而言，D值、D*、f值与肾小管间质纤维化指数和CollagenⅣ表达呈更好的负性相关，提示提示IVIM-DWI成像比传统DWI能够更敏感地检测到糖尿病早期肾脏皮髓质功能的变化。3.相对肾脏外髓内带及內髓而言，早期DN大鼠肾脏皮质与外髓外带IVIM-DWI各参数均与病理结果及CollagenⅣ表达显示出较好的相关性，且皮质与外髓外带D、D*、f值与对照组相比均有统计学意义，提示早期DN肾小球及邻近肾小球的肾小管较早发生明显损伤。4.IVIM-DWI成像中DM组肾脏髓质D*值和f值的减低比D值更早显示出与对照组的差异，提示D*值和f值有望可作为早期髓质肾功能的检测指标。5.IVIM-DWI成像比BUN、Scr更能敏感地发现早期DN的病理改变。32 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究本研究存在的局限性及展望：1.动物实验不易控制呼吸运动，且肾脏的IVIM-DWI成像易受胃肠胀气的干扰，从而影响图像质量。本研究通过优化扫描序列，减短了扫描时间，此外还采用俯卧位间接性腹部加压并在夜间大鼠活动时间肠气相对较少的状态下扫描，有效的减少了呼吸运动及肠气对图像质量的影响。然而糖尿病模型大鼠较虚弱，在麻醉状态下俯卧位扫描易造成动物窒息死亡。2.各时间点间隔稍大，未来的研究中可设置更多时间点，从而可更详细的观察肾皮髓质各参数的动态变化。3.样本量相对比较小，可通过增大样本量来减少抽样误差。IVIM-DWI成像作为一种无创性检查技术可动态的分析肾脏功能、形态、病理生理学等方面的变化，它在评估糖尿病早期肾功能损害上展现出良好的势头，前景广阔，相信不久的将来会成为糖尿病肾病早期检测和早期诊断技术的一种新方法。33 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究参考文献[1]JonesCA,KrolewskiAS,RogusJ,etal.Epidemicofend-stagerenaldiseaseinpeoplewithdiabetesintheUnitedStatespopulation:doweknowthecause?KidneyInt,2005,67(5):1684-1691.[2]YangW,LuJ,WengJ,etal.PrevalenceofdiabetesamongmenandwomeninChina(J).NENGLMED,2010,362(12):1090-1101.[3]YangSH,DouKF,SongWJ.PrevalenceofdiabetesamongmenandwomeninChina[J].NewEnglandJournalofMedicine,2010,362(25):2425-2425.[4]KotajimaN,KimuraT,KandaT,etal.TypeⅣcollagenasanearlymarkerfordiabeticnephropathyinnon-insulin-dependentdiabetesmellitus.DiabetesComplications,2000,14:13-17.[5]李丹清,王颖,周桂玲等.糖尿病肾病大鼠肾小管与肾小球病变的顺序及其意义[J].中华糖尿病杂志,2004(03):68-73.[6]AleksaC,DariusGN,RosemaryA,etal.ACTMethodtoMeasureHemodynamicsinBrainTumors:ValidationandApplicationofCerebralBloodFlowMaps[J].AINR.2000,21(3):462-470.[7]李东亮,许继田等.生理学（第三版）[M].北京:人民卫生出版社,2008,215.[8]SenS,RoyM,ChakrabortiAS,etal.Ameliorativeeffectsofglycyrrhizinonstreptozotocin-induceddiabetesinrats[J].JPharmPharmacol,2011,63(2):287-296.[9]MoczulskiDK,ScottL,AntonellisA,etal．AldosereductasegenepolymorphismsandsusceptibilitytodiabeticnephropathyinType1diabetesmellitus［J］．DiabetMe,2000,17(2):111．[10]IyengarSK,AbboudHE,GoddardKA,etal．Genomewidescansfordiabeticnephropathyandalbuminuriainmultiethnicpopulations:thefamilyinvestigationofnephropathyanddiabetes(FIND)［J］．Diabetes,2007,56(6):1577．[11]GosekK,MoczulskiD,Zukowska-SzczechowskaE,etal．C-106Tpolymorphisminpromoterofaldosereductasegeneisariskfactorfordiabeticnephropathyintype2diabetespatientswithpoorglycaemiccontrol［J］．NephronExpNephrol,2005,99(3):e63．[12]ZhangJ,WuJ,GuC,etal.Receptor-mediatednonproteolyticactivationofproreninandinductionofTGF-β1andPAI-1expressioninrenalmesangialcells．AmJPhysiolRenalPhysiol,2012,303(1):F11-20.[13]MasudaK,TanabeK,UjikeH,etal.Deletionofpro-angiogenicfactorvasohibin-2amelioratesglomerularalterationsinamousediabetic34 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究nephropathymodel.PLoSOne,2018,13(4):e0195779．[14]NavarroJF,MoraC,MurosM,etal.Urinarytumournecrosisfactor-alphaexcretionindependentlycorrelateswithclinicalmarkersofglomerularandtubulointerstitialinjuryintype2diabeticpatients［J］．NephrolDialTransplant,2006,21(12):3428．[15]CumbieBC,HermayerKL.Currentconceptsintargetedtherapiesforthepathophysiologyofdiabeticmicrovascularcomplications［J］．VascHealthRiskManag,2007,3(6):823．[16]KanwarYS,WadaJ,SunL,etal.Diabeticnephropathy:mechanismsofrenaldiseaseprogression［J］．ExpBiolMed(Maywood),2008,233(1):4.[17]GnudiL,VibertiG,RaijL,etal.GLUT-1overexpression:Linkbetweenhemodynamicandmetabolicfactorsinglomerularinjury［J］．Hypertension,2003,42(1):19．[18]GalloLA,WardMS,FotheringhamAK,etal．OncedailyadministrationoftheSGLT2inhibitor,empagliflozin,attenuatesmarkersofrenalfibrosiswithoutimprovingalbuminuriaindiabeticdb/dbmice．SciRep,2016,6:26428．[19]Portero-OtínM,PamplonaR,BoadaJ,etal．Inhibitionofreninangiotensinsystemdecreasesrenalproteinoxidativedamageindiabeticrats［J］．BiochemBiophysResCommun,2008,368(3):528．[20]WangZ,JiangT,LiJ,etal．Regulationofrenallipidmetabolism,lipidaccumulation,andglomerulosclerosisinFVBdb/dbmicewithtype2diabetes［J］．Diabetes,2005,54(8):2328.[21]Xuejing,ZhuXiaofen,XiongShuguang,etal．Validationoftheinterstitialfibrosisandtubularatrophyonthenewpathologicalclassificationinpatientswithdiabeticnephropathy:Asingle-centerstudyinChina[J].JournalofDiabetesandItsComplications,2016,30(3).[22]MogensenCE.Earlyglomerularhyperfiltrationininsulin-dependentdiabeticsandlatenephropathy.Scandinavianjournalofclinicalandlaboratoryinvestigation,1986,46:201-6.[23]AtkinsRC,PolkinghorneKR,BrigantiEM,etal.PrevalenceofalbuminuriainAustralia:TheAusdiabkidneystudy.KidneyIntSuppl,2004,12(92):22-41.[24]LuoB,WenS,ChenY,etal.LOX-1-TargetedIronOxideNanoparticlesDetectEarlyDiabeticNephropathyindb/dbMice[J].MolecularImagingandBiology,2015,17(5):652-660.[25]TervaertTW,MooyaartAL,AmannK,etal.PathologicClassificationof35 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究DiabeticNephropathy.JournaloftheAmericanSocietyofNephrology:JASN,2010,21:556-63.[26]SuJ,LiSZ.Evaluationofpodocytelesioninpatientswithdiabeticnephropathy:Wilms'tumor-1proteinusedasapodocytemarker[J].DiabetesResearch&ClinicalPractice,2009,87(2):167-75.[27]YASHPALSK,JUNW,LINS,etal.Diabeticnephropathy:mechanismsofrenaldiseaseprogression[J].ExperimentalBiologyandMedicine.2008,233:4-11.[28]SATCHELLSC,TOOKEJE.Whatisthemechanismofmicroalbuminuriaindiabetes:arolefortheglomerularendothelium[J].Diabetologia.2008,51(5):714-725.[29]CooperME,MundelP,BonerG,etal．Roleofnephrininrenaldiseaseincludingdiabeticnephropathy[J].SeminNephrol.2002,22:393-398.[30]DujardinM,LuypaertR,SourbronS,etal.AgedependenceofT1perfusionMRI-basedhemodynamicparametersinhumankidneys[J].JournalofMagneticResonanceImagingJmri,2009,29(2):398.[31]陈堃,刘超,陈国芳,等.糖尿病肾病诊断标志物研究进展[J].国际内分泌代谢杂志,2015,35(3):176-179.[32]OkonogiH,NishimuraM,UtsunomiyaY,etal.UrinarytypeⅣcollagenexcretionreflectsrenalmorphologicalalterationsandtypeⅣcollagenexpressioninpatientswithtype2diabetesmellitus.ClinNephrol,2001,55(5)∶357—364.[33]ZhangSX,JiaQJ,ZhangZP,etal.IntravoxelincoherentmotionMRI:emergingapplicationsfornasopharyngealcarcinomaattheprimarysite.Europeanradiology,2014,24:1998-2004.[34]KohDM,CollinsDJ.DiffusionweightedMRIinthebodyapplicationsandchallengesinoncology[J].AJR,2007,188(6):1622-1635.[35]LeBihanD,BretonE,LallemandD,etal.Contributionofintravoxelincoherentmotion(IVIM)imagingtoneuroradiology.JNeuroradiol[J].1987,14(4):295-312.[36]WittsackHJ,LanzmanRS,QuentinM,etal.Temporallyresolvedelectrocardio-gramtriggereddiffusionweightedimagingofthehumankidney:correlationbetweenintravoxelincoherentmotionparametersandrenalbloodflowatdifferenttimepointsofthecardiaccycle[J].InvestRadiol,2012,47(4):226-230.[37]RheinheimerS,SchneiderF,StieltjesB,etal.IVIM-DWIoftransplantedkidneys:reduceddiffusionandperfusiondependentoncoldischemiatime[J].EurJRadiol.2012,81(9):e951-956.36 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究[38]DingJ,ChenJ,JiangZ,etal.Assessmentofrenaldysfunctionwithdiffusion-weightedimaging:comparingintra-voxelincoherentmotion(IVIM)withamono-exponentialmodel[J].ActaRadiol.2016,57(4):507-512.[39]EckerbomP,HansellP,BjernerT,etal.IntravoxelincoherentmotionMRimagingofthekidney:pilotstudy[J].AdvExpMedBiol,2013,765:55-58.[40]ByronG,SigmundEE,HuangWC,etal.Subtypedifferentiationofrenaltumorsusingvoxel-basedhistogramanalysisofintravoxelincoherentmotionparameters.[J].InvestigativeRadiology,2014,50(3):144-152.[41]KimJW,LeeCH,YooKH,etal.Intravoxelincoherentmotionmagneticresonanceimagingtopredictvesicoureteralrefluxinchildrenwithurinarytractinfection[J].EuropeanRadiology,2015:1-8.[42]HennedigeT,KohTS,HartonoS,etal.Intravoxelincoherentimagingofrenalfibrosisinducedinamurinemodelofunilateralureteralobstruction[J].MagneticResonanceImaging,2015,33(10):1324-1328.[43]梁龙.IVIMDWI评价对比剂急性肾损伤实验研究及其在糖尿病肾病初步临床应用[D].南方医科大学,2016.[44]You-ZhenFeng,Xiao-QiaoChen,JuanYu,etal.Intravoxelincoherentmotion(IVIM)at3.0T:evaluationofearlyrenalfunctionchangesintype2diabeticpatients.AbdominalRadiology,2018,10.1007/s00261-018-1555-7.[45]Thallas-BonkeV.InhibitionofNADPHoxidasepreventsadvancedglycationendproduct-mediateddamageindiabeticnephropathythroughaproteinkinaseC-alpha-dependentpathway.Diabetes,2008,57:460-469.[46]SebekováK.RenaleffectsofS18886(Terutroban),aTPreceptorantagonist,inanexperimentalmodeloftype2diabetes.Diabetes,2007,56(4):968-74.[47]TogaoO,DoiS,Kuro-oM,etal.Assessmentofrenalfibrosiswithdiffusion-weightedMRimaging:studywithmurinemodelofunilateralureteralobstruction.Radiology,2010,255(3):772–80.[48]ThoenyHC,DeKeyzerF,OyenRH,etal.Diffusion-weightedMRimagingofkidneysinhealthyvolunteersandpatientswithparenchymaldiseases:initialexperience.Radiology,2005,235(3):911–7.[49]RaschR,DorupJ.Quantitativemorphologyoftheratkidneyduringdiabetesmellitusandinsulintreatment.Diabetologia,1997,40(7):802–9.[50]RaschR,NorgaardJO.Renalenlargement:comparativeautoradiographicstudiesof3H-thymidineuptakeindiabeticanduninephrectomizedrats.Diabetologia,1983,25(3):280–7.37 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究[51]SugimotoH,GrahovacG,ZeisbergM,etal.Renalfibrosisandglomerulosclerosisinanewmousemodelofdiabeticnephropathyanditsregressionbybonemorphogenicprotein-7andadvancedglycationendproductinhibitors.Diabetes,2007,56(7):1825–33.[52]BlantzRC,SinghP.Glomerularandtubularfunctioninthediabetickidney.AdvChronicKidneyDis,2014,21(3):297–303.[53]LuikPT,HoogenbergK,KleijF,etal.Short-termmoderatesodiumrestrictioninducesrelativehyperfiltrationinnormotensivenormoalbuminuricTypeIdiabetesmellitus[J].Diabetologia,2002,45(4):535-541.[54]SigmundEE,VivierPH,SuiD,etal.Intravoxelincoherentmotionanddiffusion-tensorimaginginrenaltissueunderhydrationandfurosemideflowchallenges[J].Radiology,2012,263(3):758-69.[55]HueperK,HartungD,GutberletM,etal.Magneticresonancediffusiontensorimagingforevaluationofhistopathologicalchangesinaratmodelofdiabeticnephropathy.InvestigRadiol,2012,47(7):430–7.[56]IchikawaS,MotosugiU,IchikawaT,etal.Intravoxelincoherentmotionimagingofthekidney:alterationsindiffusionandperfusioninpatientswithrenaldysfunction.MagnResonImaging,2013,31(3):414–7.[57]NotohamiprodjoM,SourbronS,StaehlerM,etal.MeasuringperfusionandpermeabilityinrenalcellcarcinomawithdynamiccontrastenhancedMRI:apilotstudy[J].JMagnResonImaging,2010,31:490–501.[58]YYYan,SHartono,THennedige,etal.Intravoxelincoherentmotionanddiffusiontensorimagingofearlyrenalfibrosisinducedinamurinemodelofstreptozotocininduceddiabetes[J].MagneticResonanceImaging,2017,38.[59]DengY,YangB,PengY,etal.Useofintravoxelincoherentmotiondiffusion-weightedimagingtodetectearlychangesindiabetickidneys.AbdominalRadiology,2018,(3)14:10.1007/s00261-018-1521-4.38 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究英文缩略词表缩略词英文全称中文全称MRImagneticresonanceimaging磁共振成像DWIdiffusionweightedimaging弥散加权成像ADCapparentdiffusioncoefficient表观弥散系数IVIMtravoxelincoherentmotion体素内不相干运动EPIechoplannerimaging平面回波成像T2WIT2weightedimagingT2加权成像TEtimeecho回波时间ROIregionofinterest感兴趣区BOLDbloodoxygenleveldependent血氧水平依赖FOVfieldofview视野TRtimerepetition重复时间MAUmicroalbuminuria微量白蛋白尿DNdiabeticnephrophathy糖尿病肾病DMdiabetesmellitus糖尿病COcortex肾皮质层OStheouterstripesoftheoutermedulla外髓外带IStheinnerstripesoftheoutermedulla外髓内带IMtheinnermedulla內髓eGFRestimatedglomerularfiltrationrate估算肾小球滤过率IFTAinterstitialfibrosisandtubularatrophy肾间质纤维化及小管萎缩STZstreptozocin链脲佐菌素GSIglomerularsclerosisindex肾小球硬化指数39 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究附图及简要说明图1-1两组大鼠一般情况对比图1-2DM大鼠白内障说明：图1-1显示DM组大鼠体型消瘦，毛色枯槁无光，弓背，而对照组大鼠体型肥美，毛发油光；图1-2示DM组大鼠在第7周左右出现糖尿病并发症白内障。图1-3对照组肾门剖面图40 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究图1-4DM组肾门剖面图图1-5DM12周组肾门剖面图说明：图2-1对照组大鼠肾脏切面可仔细分辨出CO、OM、IM三层结构，其中OM层内分辨不清OS及IS两层结构。颜色深浅顺序为CO﹥OM﹥IM，近肾门处为白色的肾盂肾盏。图2-2示DM组大鼠肾脏切面可以明显清晰辨认出CO、OS、IS、IM四层结构，OS与IS分层很清晰。图2-3示DM组随着时间延长，肾脏CO呈两层结构，12周比较明显，且最外层颜色较浅。图2-1对照组肾脏轴位MR图像说明：图2-1为对照组4周大鼠肾脏轴位MR图像：T2WI（a）、IVIM-DWI原始图（b）、ADC图（c）、D图（d）、D*图（e）及f图（f），伪彩图上暖色到冷色代表其量化值依次减低。T2WI示肾实质各层结构，肾实质各层结构信号高低顺序为：OS﹤CO﹤IM﹤IS﹤肾盂肾盏，IM与IS二者分界欠清，OS与IS分界较清晰。IVIM-DWI原始图肾脏各层结构信号对比较T2WI明显，可以清晰分辨各层结构，CO与IS呈高信号，OS与IM信号较前两者低。在D、D*、f、ADC伪彩图上肾脏41 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究各层分界尚清晰，CO层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.66×10-3mm2/s、11.01×10-3mm2/s、28.48%、2.21×10-3mm2/s；OS层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.79×10-3mm2/s、12.50×10-3mm2/s、25.45%、2.20×10-3mm2/s；IS层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.83×10-3mm2/s、11.78×10-3mm2/s、18.85%、2.16×10-3mm2/s；IM层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.72×10-3mm2/s、10.79×10-3mm2/s、22.28%、1.95×10-3mm2/s。图2-2对照组肾脏轴位12个b值IVIM-DWI原始图说明：图2-2为12个b值的IVIM-DWI原始图，a~l依次为在b值为0、20、30、50、80、100、150、200、400、600、700、800s/mm2时IVIM-DWI图像。随着b值的增高，IVIM-DWI原始图图像信噪比逐渐降低。图2-3DM组4周肾脏轴位MR图像42 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究说明：图2-3为DM组4周大鼠肾脏轴位MR图像：T2WI（a）、IVIM-DWI原始图（b）、ADC图（c）、D图（d）、D*图（e）及f图（f），伪彩图上暖色到冷色代表其量化值依次减低。在T2WI上IM与IS二者分界较对照组分界清晰，且CO及IS信号较对照组增高，亦同见于IVIM-DWI各参数伪彩图上，且分层稍清晰。CO层D值、D*值、f值、ADC值分别为2.11×10-3mm2/s、16.53×10-3mm2/s、33.98%、2.35×10-3mm2/s；OS层D值、D*值、f值、ADC值分别为2.06×10-3mm2/s、20.62×10-3mm2/s、33.25%、2.27×10-3mm2/s；IS层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.96×10-3mm2/s、17.33×10-3mm2/s、27.18%、2.18×10-3mm2/s；IM层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.79×10-3mm2/s、15.37×10-3mm2/s、30.48%、2.10×10-3mm2/s。图2-4DM组8周肾脏轴位MR图像说明：图2-4为DM组8周大鼠肾脏轴位MR图像：T2WI（a）、IVIM-DWI原始图（b）、ADC图（c）、D图（d）、D*图（e）及f图（f），伪彩图上暖色到冷色代表其量化值依次减低。T2WI图像信号较4周稍减低，而IVIM-DWI原始图及各参数伪彩图在DM组4周的基础上还可以见到解剖出现的CO分层改变，而T2WI图像上很难观察到。CO层D值、D*值、f值、ADC值分别为2.00×10-3mm2/s、16.37×10-3mm2/s、32.02%、2.16×10-3mm2/s；OS层D值、D*值、f值、ADC值分别为2.06×10-3mm2/s、18.92×10-3mm2/s、30.55%、2.10×10-3mm2/s；IS层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.80×10-3mm2/s、15.70×10-3mm2/s、27.40%、1.95×10-3mm2/s；IM层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.67×10-3mm2/s、14.54×10-3mm2/s、28.07%、1.79×10-3mm2/s。43 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究图2-5DM组12周肾脏轴位MR图像说明：图2-5为DM组12周大鼠肾脏轴位MR图像：T2WI（a）、IVIM-DWI原始图（b）、ADC图（c）、D图（d）、D*图（e）及f图（f），伪彩图上暖色到冷色代表其量化值依次减低。各序列图像CO分层较DM组8周清晰，各参数伪彩图上肾脏CO层与OS层分界稍模糊；f伪彩图上可见CO层信号偏亮，这可能与皮质区域f值轻度持续增高有关。CO层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.58×10-3mm2/s、7.32×10-3mm2/s、30.60%、1.98×10-3mm2/s；OS层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.49×10-3mm2/s、8.76×10-3mm2/s、18.97%、1.91×10-3mm2/s；IS层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.44×10-3mm2/s、8.20×10-3mm2/s、12.96%、1.80×10-3mm2/s；IM层D值、D*值、f值、ADC值分别为1.36×10-3mm2/s、8.13×10-3mm2/s、12.15%、1.53×10-3mm2/s。图3各组大鼠肾脏HE染色44 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究说明：a-d分别为对照组、DM组4周、DM组8周、DM组12周的×400倍光镜图像。a示正常肾小球、肾小管结构；b示大鼠肾小球ECM轻度增加，部分近曲肾小管上皮细胞空泡样变，肾小管轻度扩张；c示大鼠肾小球内皮细胞肿胀、系膜及ECM增多堆积，中度肾小球囊壁黏连，肾小管上皮细胞进一步肿胀；d示大鼠重度系膜增生，肾小球球囊不均匀扩张、球囊壁黏连；高度毛细血管腔扩张；肾小管萎缩、管腔扩张，上皮细胞坏死脱落；肾小球和肾小管的基底膜增厚。图4CollagenⅣ免疫组化说明：100倍光镜下，根据CollagenⅣ染色结果半定量分析，a-d分别为：阴性（-），弱阳性(+)，中度阳性(++)，强阳性(+++)。45 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究在校期间发表论文及科研成果[1]作者,刘晓玲,冯友珍,叶耀江,蔡香然.MRI评价肩峰形态与肩袖撕裂的关系[J].中国医学影像技术,2017,33(07):1066-1070.[2]You-ZhenFeng,作者,JuanYu,etal.Intravoxelincoherentmotion(IVIM)at3.0T:evaluationofearlyrenalfunctionchangesintype2diabeticpatients.AbdominalRadiology,2018,10.1007/s00261-018-1555-7.46 暨南大学硕士学位论文基于体素内不相干运动的扩散加权成像评估糖尿病大鼠早期肾脏损伤的研究致谢白驹过隙，岁月如梭，在暨大三年的研究生生涯终将结束，第一次与导师、同门、同窗、科里老师以及师兄师姐们见面的情景仍历历在目。回首这段充实的时光，我心中充满了无尽的感激之情，感激缘份让我结识了众多关心爱护我的人，并得到了很多贵人的帮助。首先，衷心感谢我的导师蔡香然老师这三年里对我的耐心教导以及科研能力的悉心培养，并在我的学习与生活上给予无微不至的关怀与照顾。本毕业课题从实验设计、实践过程以及论文撰写、修改，每一步都是在蔡老师的精心指导下完成的。蔡老师有一颗赤子之心，不仅对自己的学生，对科里所有学生都给予学术科研上、专业知识上、生活问题上的指导与帮助。蔡老师对患者强烈的责任心也使我感受深刻并铭记于心。不仅如此，事业家庭两手抓的蔡老师让我感慨不已。蔡老师给我的精神财富是受益终身的，在此谨向蔡老师表示我深深的感谢与衷心的祝福！衷心感谢同样拥有一颗赤子之心的刘斯润教授，对您的感激之情是无法用文字表达的！感谢有您，让我这三年的回忆如钻石般璀璨！衷心感谢王永安老师、周全老师、王秀河老师、张水兴主任、史长征老师在我三年的科室学习生活给予悉心的教导与帮助。衷心感谢沈思师姐、黎晓萍师姐、陈碧敏师姐、汪飞师姐、邱麟师兄、梁敏杰师兄、罗海龙师兄、冯友珍师姐、刘晓玲师姐、程仲元师兄等对我学习和生活上的关心与帮助。衷心感谢技术组、护理组各位老师的帮助！衷心感谢同门师姐师弟师妹以及同窗好友的关心与帮助！衷心感谢一直支持我、鼓励我、理解我、包容我的家人！最后衷心感谢为评阅本论文付出宝贵时间的评审专家们！本论文课题由广东省自然科学基金项目（2017A030313901）和广州市科技计划项目（201804010239）资助。47
