胎儿超声和MRI的羊水容量比较-与胎儿肾MR扩散参数的相关性

摘要

客观的：确定磁共振成像(MRI)测定羊水容量(amotic fluid volume, AFV)是否可以与超声羊水指数(超声羊水指数，AFI)进行比较，是否可以利用胎儿肾脏弥散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)作为评估AFV和胎儿肾功能的替代标志物。

方法:2013年8月至2014年9月，前瞻性评估基于TRUFI MRI在2空间平面的AFV (AFVMRI)和基于超声的AFI。入选标准为:1)mr研究中至少两个平面(矢状面和冠状面)的胎儿全像(包括AF和胎盘);2)层厚8mm; 3)胎儿肾脏两个平面(矢状面和胎儿横切面)的dwi图像。对正常肾和病理性胎肾(CAKUT)的ADC值进行ROI分析，以及AFVMRI与AFI、肾体积、ADC的相关性。

结果：AFI(13.60±2.46 cm)与AFVMRI(579±353 mL)的相关性为0.69 (p=0.03)。AFVMRI与肾脏体积、AFVMRI与ADC700、ADC800无显著相关性。CAKUT胎儿的B700-ADC值(n=14)明显高于正常肾脏胎儿。

结论：与AFI相比，AFVMRI显示了更高的准确性，但与更高的时间消耗相关。因此，不能常规推荐它单独用于afv检测。MRI可用于建立CAKUT胎儿肾脏弥散参数、肾脏体积、GA和AFV之间的关系。

关键字

磁共振成像，羊水，肾，扩散磁共振成像，生物标志物

缩写和符号

ADC：表观扩散系数，AF：羊水，AFV：羊水体积，Cakut：肾脏和泌尿道先天性异常，DWI：扩散加权成像，GA：胎龄，匆忙，Haste-T2：半傅里叶收购单Shot Turbo Spin-Echo，N：兴趣的Roi区域，SD：标准偏差，SDP：单个最深的口袋，Tolac：Ceasarean剖面后的劳动力试验，Trufi：真正的快速成像，稳定的自由进展，US：超声波，wk：周

介绍

羊水（AF）在怀孕期间起着重要作用[1,2]。其测定是产前诊断的重要组成部分[3]。AFV的变化是超声（US）诊断的最常见的异常之一。通过测量羊水指数（AFI）或单个最深的口袋（SDP）在我们期间评估AF的量。在其他病理学中，肾脏和泌尿道（Cakut）的先天性异常被认为对羊水体积（AFV）产生重大影响。它们包括广泛的肾异常，从温和的肾复子病到更严重的病例，如双侧肾功能不良。大多数Cakut病例的病程仍然是未知的，但是有越来越多的证据表明基因组失衡有助于Cakut的发病机制[4]。

为了准确评估肾脏异常，胎儿MRI可作为进一步的诊断步骤[5,6]。它不仅可以确定胎儿肾脏的表观扩散系数[7]等定性特征，而且为AFV (AFVMRI)的测定提供了可能。本研究比较了两种房颤容量测定方法，并研究了胎儿肾脏弥散加权成像(DWI)作为胎儿肾小球密度与房颤数量关系的替代标记物的适用性。

材料和方法

主题

从2013年8月到2014年9月，在1.5 T MRI扫描仪上调查了30名孕妇。该研究方案得到了当地伦理委员会的批准。所有预期招募的参与者都获得了知情同意。所有的研究都包括了接受医学适应症胎儿MRI检查的孕妇(表1)。

表格1。胎儿MRI适应症。

数字	迹象
14.	Cakut.	先天性肾异常（n = 2）囊性发育不良（n = 1）尿路疾病:尿路扩张I-III级，肾积水，肾盂扩张症双肾(n = 11)
8.	CNS - 畸形	Arnold - Chiari -复形(n = 1) 脊柱垫（n = 1）假期性脑积水(n = 1) 脑室（n = 3）胼callosum agenesis（n = 1）粉丝小脑融合了两个小脑半球和放大的Cisterna magna（n = 1）
1	肺结核巩固复合体
1	刨削劳动审判（托克法）
1	怀疑十二指肠休息室
1	胎儿肠管膨胀
1	胎儿：前列肿瘤肿块（前骶脑细胞）
1	左侧膈疝
1	未知起源的胎儿
1	Truncus arteriosus communis.

研究协议

MRI议定书：所有MR检查均在1.5 T (Magnetom Avanto, Siemens, Erlangen)下进行，使用标准体阵线圈，不使用造影剂。以下列出的所有序列都包含在标准MRI协议中。它们是在孕妇仰卧位或侧卧位自由呼吸和无镇静时获得的。为了确定AFV，在冠状面和矢状面获得了基于稳态自由进动(TRUFI)的真快速成像(True Fast Imaging with Steady State Free Precession, TRUFI)梯度序列，参数如下:TR 3.68 ms;TE 1.84女士;切片厚度8毫米;间隙12mm 14例;无间隙16例;71年收购时间;(矢状面31片，冠状面21片)。

进行矢状和轴向平面的T2-半傅立叶采集单次涡轮增压旋转（急速）序列，切片厚度从2mm到6mm的切片厚度变化以确定肾脏体积，与椭圆形 - 配方（宽度x深度x长度x 0.523 mm）（图1a，b）。

图。1测量正常胎儿肾（34WK）：a）沿两个肾脏中矢状平面中的轴向平面的宽度和深度。

扩散加权成像：扩散参数采用扩散加权序列(TR 8000 ms;TE 90 ms;FOV 420 x 300 mm，基体192 x 192，切片厚度8 mm;总采集时间90 s;b因子0,700 s/mm²或0,400,800 s/mm²)。共有30名受试者进行了检查，其中21名孕妇的b值为700 s/mm²，4名孕妇的b值均为700和800 s/mm²，5名孕妇的b值为800 s/mm²。ADC的定量估计是通过分析人工放置的感兴趣区域(ROI)。最好的DW-Image胎儿肾脏被选中和1厘米²ROI内测量两个肾脏的肾实质在横向平面(图2)。期间整个磁共振检查包括病人的时间准备,线圈位置和胎儿本地化的数据大约是30分钟。

图2。DWI序列（GA 34 + 3 WKS）：a）b = 0 s /mm²，b）b = 700 s /mm²（痕迹图像），c）投资回报和ADC测量S.B = 0,700 s /mm²。

房颤跟踪:使用免费开源软件包3D Slicer(版本4.2.2.1，美国)对TRUFI序列进行AFV评估。MRI操作员的经验还不到一年。在矢状面和冠状面，人工标记每一层AF的外部和内部轮廓。在可能的情况下，脐带不包括在内。绘制轮廓的区域用颜色填充(蓝色表示AF)(图3)。每项研究的跟踪时间大约为40-60分钟。对于总体体积的计算，软件插值了这些区域的边界。

图3。在（a，c）和（b，d）之后（b，d）在两个平面MR-DataSet中的羊水追踪（蓝色）：a，b-矢状朝向母亲的脚，c，d - 冠状朝向母亲的脚．

胎儿超声检查：MRI扫描后，30名受试者中有16人采用仰卧位经腹胎儿超声检查，使用GE Voluson E8 Expert (GE Healthcare)、GE Voluson 730 Expert (GE Healthcare)或Toshiba Aplio 500 (Toshiba Medical Systems Corporation)设备，使用3.5 MHz弯曲阵列换能器。美国运营商的经验超过5年。AFI测量方法与Phelan最初介绍的方法相似等．后来由Hinh und Ladinsky描述。子宫被分为四个象限，由脐带确定。传感器垂直放置在每个象限，然后测量每个象限中最大的流体袋(cm)。为了确定AFI，将每个象限的测量值相加。

统计分析

使用SPSS 22.0 (IBM Corporation, US)进行统计分析。算术平均值被计算来描述一个频率分布的集中趋势。通过计算散射测量值，描述地测量了受试者组中分布的离散度。为了验证磁共振层析体积测量在两个平面的相关性，使用Bland-Altman图。通过双变量统计的相关分析计算各组中两个特征之间的关系。为了量化各组间的线性关系，我们计算了Pearson相关系数。

结果

在30例中，MRI已成功进行。在16/30案例中[年龄30年（21-39岁），孕龄（GA）30周（23-35wk）] AFI对AFI的超声评估在与MRI研究的同一天进行（A组）。其他14/30名患者在没有AFI测量的情况下单独接受MRI（B组）。B组中的GA为26周和2天（19-33周），孕妇年龄26.2岁（23-36 YRS）。

A组中的平均AFI为13.6±2.46厘米（范围8.30-17.20厘米）。AFVMRI在两组中共测量了30名患者。平均AFVMRI在矢状平面中为579±353ml（范围为156-1732ml），590±335ml（范围为187-1628ml）（图4）。

图4.．冠状动脉mr层析测量羊水体积的bland - altman图

和矢状平面（n = 30）。

AFVMRI(冠状-矢状位)的平均差值为-5.09 mL (SD 36 mL)，一致性上下限分别为67 mL和-77 mL。AFI与AFVMRI的相关性为0.69 (p=0.03);mr层析成像与超声测定值呈线性关系(图5)。获得的肾容积范围为0.57-21.92 mL(表2)。

图5.．AFI与AFVMRI相关性散点图(n = 16)。

表2．MR-缺陷测量的肾脏体积（n = 30）。

肾脏体积（ml）	N	最低限度	最大	SD.
KVol_right	29.	0.57	21.92	4.84
kvol_left.	29.	0.57	20.50	6.13

入选标准为:1)mr研究中至少两个平面(矢状面和冠状面)的胎儿全像(包括AF和胎盘);2)层厚8mm; 3)胎儿肾脏两个平面(矢状面和胎儿横切面)的dwi图像。16个病人接受了核磁共振紧随其后的是美国评估AFI同日(A组),另14/30患者接受MRI不AFI-measurement (B组)。A组的排除标准缺乏AFI的同一天,两组图像质量不足,TRUFI序列的DWI缺失以及非常小/卷起的胎儿肾脏定位不良。

在30胎儿中测量胎儿肾脏的扩散参数。在25例B值为700 s /mm²的患者中测定的胎儿肾的ADC值平均下降（平均1.5 x 10^-3b值为800 s/mm²(平均值为1.58 × 10)^-3，MIN 1.22，MAX 2.74，SD 0.47）。ROI尺寸的平均值为10毫米（SD±6.69mm²）。

对比有无CAKUT胎儿的ADC值，b值为700 s/mm²时，无异常胎儿肾脏的ADC值高于无异常胎儿肾脏(表3)。

表3．b=700 s/mm²ADC和b=800 s/mm²;正常肾脏胎儿(n=16)和CAKUT胎儿(n=14)的ADC。

平均扩散

（mm²/ s）

cakut（n = 14）

产前肾脏健康(n=16)

B700ADC.

1.03 - 2.99 x 10-³（n = 14）

平均1.64 x 10-³

SD 0.61 x 10-³

0.67 - 2.14 x 10-³（n = 11）

平均1.34 × 10-³

SD 0.37 x 10-³

B800ADC.

1.30 - 1.75 x 10-³(n=3)

平均1.56 x 10-³

SD 0.23 x 10-³

1.22 - 2.74 x 10-³（n = 6）

平均1.59 x 10-³

SD 0.58 x 10-³

在表4中总结了MRI和Cakut胎儿胎儿的超声波和扩散参数的AFV之间测量的Pearson相关系数在表4中总结了胎儿肾脏扩散性之间没有显着的相关性，并且两种方法测量胎儿AFV用cakut（p> 0.05）。对于具有健康肾脏的胎儿，未获得AFV和肾脏ADC之间的相关数据，因为在该组15胎儿中呈现出可以影响AFV的病理，无论肾功能如何（表1）。

表4．CAKUT胎儿不同b值的AFV与MRI和超声测量的AFV Pearson相关性:b=700 s/mm²和b=800 s/mm²。

范围	afvmri（ml）		AFI（cm）
范围	B700ADC（mm²/ s）	B800ADC（mm²/ s）	²B700(毫米/秒)	B800（mm²/ s）
皮尔逊相关	- 0.218	- 0.594.	0.522	- 0.558
SIG。	0.546	0.214	0.229	0.623
N	10.	6.	7.	3.

两组中的肾脏扩散参数与GA相关。随着胎儿肾脏的增加（Pearson相关系数为0.653（P <0.01）时，随着700 s /mm²的比例的增加，胎儿肾脏减少（Pearson相关系数）。当用B值测量800 s /mm²时，数据没有统计学意义（Pearson相关系数-0.465（p = 0.207）），这可能是由于该组中较少的患者。

还进行了在MRI中测量的肾脏扩散参数与总肾比之间的相关性（表5）。

表5：在MRI和肾脏扩散率（ADC）中测量的肾脏体积之间的Pearson相关性不同B值：B = 700 s /mm²和b = 800 s /mm²。

肾脏体积（ml）	B700ADC. （mm²/ s）	B800ADC. （mm²/ s）
Kvol.	-0.416	-0.513
SIG。	0.043	0.158
N	24.	9.

当b值为700 s/mm时，表5中的负相关具有统计学意义²(p<0.05)，提示肾容量减少的胎儿adc值较高。这一发现与GA增加时肾脏体积的生理增加相一致(图6)。

图6.．在两组（n = 30）中妊娠期年龄和肾体积之间的相关性散射曲线。

两组中测量的肾比度显着与Pearson相关系数为0.673（p = 0）（图6）

观察到两个异常值。它们分别以红色和蓝色标记。他们核算了甲氧纤维炎和肾盂和肾盂（红色）的扩大的一个案例，并在胎儿MRI中进行双侧肾盂塞（蓝色），因此由于薄壁症不能增加肾脏体积增加。单独评估。

讨论

AFV测量

胎儿MRI允许测量AFV。两架飞机中的AFVMRI仅略有不同，并根据方向显示低SD。这表明在将来，为了确定AFVMRI一架飞机足够足够。

选择TRUFI序列用于MRI中的AFV评估。由于对比度的高差异，它们允许明亮的水和其他结构（胎儿，胎盘，子宫，脐带）之间具有良好的分化。它们可以通过自由呼吸进行，快速获取并具有高信噪比[10]。B组中的Trufi序列用12mm的交叉间隙进行，这可能导致部分体积效应[11]。为了避免它，实现更好的图像质量，因此在没有交叉间隙的情况下进行组A中更精确的AFV评估Trufi序列。

在目前的研究中，已经进行了人工AFV追踪。尽管如此，已经有一些关于胎儿脑、肺等器官半自动MR容量测定的研究发表[12,13]。半原子方法是节省时间的[14]。然而，与肺示踪相比，在MR数据集中追踪房颤是一项更困难的任务，因为房颤没有明确的形状。因此，本研究没有采用半自动方法。

afi值相当于AFV，范围为8.30 ~ 17.20 cm，平均值为13.60 cm (SD 2.46)。我们研究的平均AFI略高于Magann的等等。[15]，其中为10.4±4.2厘米。然而，该研究[15]还包括早期怀孕（从14周），而我们的研究涉及19岁的怀孕^th一周开始。目前研究中的AFI范围略低于Hebbar等．[16]，范围为11.7至17.3厘米。这可以通过其中包括34至40天的女性和多个怀孕的事实来解释。在将我们的研究结果与其他数据进行比较时，可以遵循AFI和患者人口或GA之间的强烈相关性。

AFVMRI与AFI之间有统计学意义的相关性。Zaretsky的比较研究等．具有类似的设计并未证明AF体积的MR标签和超声检查方法之间的直接比较。然而，它表明AFI和AFVMRI之间的相关性，在剖腹产前3小时和剖腹产期间收集的AFV收集的内部：与AFI相比的AFVMRI随着剖腹期间的剖腹产部分AFV [17]。该研究还表明，AFI敏感性随着寡盐的降低而下降。在目前的研究中，美国和MRI之间的AFI变化没有改变正常AFV，减少AFV或多层族之间的分类。另一种前面的研究表明，AFI低估了OligoHydramnios的AFV，因此可能导致不必要的劳动诱导[18]。其原因最有可能与AFI的体积估计的不准确性，这也是通过低AFV [19]的妊娠的测量的低再现性来证实。这就是为什么在寡盐少量的单个最深的口袋（SDP）的应用目前是优选的[20]。

即使使用胎儿MRI来确定AF的量而不是建立的超声检查方法（AFI），也与MRI的高精度相关联，它带来了MRI在超声检查中的大量有条件的缺点。这些包括MRI的基本限制，例如足够的诊断图像质量和对MR-CRESS的禁忌症。胎儿MR研究的物流时间要求也是其成本效益的不允许MRI常规推荐用于AFV测定的目的。然而，在AFV的声音诊断的患者患者可能是有用的。因此，在严重的寡聚和多络合物中，它可以补充鉴定过度变化的原因并确定妊娠结果[21]。

肾脏成像

在目前的研究中，肾脏体积是使用椭球体公式计算的，以便与已发表的体积和大小图表[22]进行更精确的比较。然而，贝克的研究等．[23]表明，为了可靠地计算肾小写体外那利用Voxel计数方法的MRI是优选的。与Michielsen的研究相比等．[2]，其中对240个胎儿进行了mr容量测定，本研究中肾脏容量的范围略大(表2)。然而，该研究[2]仅包括健康的胎儿肾脏，而我们的研究也包括CAKUT胎儿和早期GA妊娠。在患有CAKUT的胎儿中，肾脏的大小并不能准确反映肾功能(Beall)等．2007)．此外，由于胎儿肾脏较小，使用直径测量在胎儿MRI中准确估计肾脏体积的可能性有限。尽管目前的研究允许在DWI和TRUFI序列中粗略定义肾脏，但对于容量测量来说，空间分辨率更高的序列(最好是3D序列)是必要的。这在本研究中是不可能的，因为每次MRI扫描需要更长的时间。

在大多数怀孕中（n = 25），用B值为700 s /mm²测量扩散率。平均略小于1.50 x 10-³mm²/ s，平均小于800 s / mm的b值^²（表3）。胎儿肾扩散性是研究的对象的其他研究是以700 s /mm²的最大b值和0,50,200和350 s /mm²的最大b值进行[7,24-26]．随着B值的增加，图像中的信噪比减少，从而使运动和其他伪像的灵敏度增加增加[27,28]。因此，最有可能在目前研究中的信号偏压负责，对800 s /mm²的B值的扩散率的小增加。

我们观察到肾实质的弥散度与胎儿肾体积之间存在显著的负相关(p<0.05)(表5)。这是预料之中的，因为众所周知，随着GA的增加，肾小球密度增加(24)。这导致肾体积、肾密度和肾内各向同性的增加，从而限制了实质中扩散参数[29,30]。

研究显示，当b值分别为700和800 s/mm²时，CAKUT胎儿的AFVMRI/AFI与肾脏扩散之间没有统计学意义的相关性。另一项对38例肾脏发育不良胎儿的研究表明，88%的胎儿出现羊水过少[31]。胎儿肾弥散值与AFVMRI没有显著性差异的原因可能与本研究中妊娠人数相对较少有关。

用Cakut胎儿肾脏的扩散性高于健康胎儿肾脏的扩散性。潮霸的研究等．[7]显示6例胎儿(3例肾病，3例泌尿系统扩张)中有4例adc值升高，b值为300 s/mm^²．相比之下，在Savelli的另一个研究中等．[25]，15胎儿的扩散率含有Cakut略低于具有正常肾功能的胎儿（B值为700 s / mm²）。与Cakut的胎儿胎儿的扩散值增加可能是由于与健康胎儿肾脏的病理肾肾脏中的肾小球密度的变化引起。据我们所知，目前没有胎儿先生研究，这些研究已经调查了Cakut胎儿的这些变化。然而，一些关于成人和儿童肾病理学扩散性的研究表明，新生儿与先天性肾内肾的肾脏实质的扩散性低于健康肾脏的那些胎儿[32]。健康胎儿的ADC值低于新生儿[24,32]，这可以通过肾灌注和GFR在胎儿中较低并在出生后增加[30]，而肾小球密度已经确定出生，因此对扩散率没有影响。在本研究中，示出了ADC值与B值为700和800 S / mm之间的负相关性^²和GA，对于700 s / mm的B值非常重要^²．该结果与其他研究数据一致[7,24,26]，这表明胎儿肾扩散值通常是良好的可重复性。我们建议ADC可能是胎儿肾功能的指标。在成人中，扩散值已经成功地用于此目的[9,33,34]。

本研究的局限性

该研究基于产前诊断，并未评估胎儿结果后产卵。需要进一步的研究，例如Cakut胎儿的后续，以确认产前数据并证明肾小球密度的概念。一些胎儿在美国或胎儿MRI上表现出肾异常，可能由于其综合征和条件而仍有肾脏损伤，例如具有结核硬化的人。因此引入更均匀的健康肾比度，可以加强研究结果。

结论

MRI和US测量AFV均显示两种方法之间存在显著相关性。虽然与超声AFI相比，AFVMRI显示了更高的准确性，但这种方法明显需要更多的时间。由于这个原因，它不能被常规推荐单独用于afv检测。人们可以怀疑，在羊水过多和过少的情况下，AFVMRI的优势在于，它可能有助于确定潜在的原因，从而确定妊娠结局。本研究未探讨AFVMRI在无CAKUT胎儿中的作用。为此，需要进行更深入、更大规模的研究。

我们建议MRI可以用来建立CAKUT胎儿肾脏弥散参数、肾脏体积、GA和AFV之间的关系。磁共振成像确定的扩散系数可能作为成熟的标志，可以根据GA区分“健康的”和“病变的”胎儿肾脏。需要更广泛的研究来确定胎儿弥散度和肾功能之间的联系，以使其与预后相关。

作者和contributorship

作者:Hans-Joachim Mentzel, Daniel Güllmar, Uwe Schneider, Anja Fiedler, Dietmar Schlembach, Elena Moschos。

贡献者：Ulrike John，Diane M. Renz，Matthias Waginger，Ekkehard Schleussner。

确认

该研究得到了大学医院耶拿大学医院诊断和介入辐射覆盖的支持。我们感谢我们的同事PD博士乌雷克约翰博士，PD Diane M. Renz博士，Matthias Waginger博士提供了极大地协助研究的专业知识。我们也很感谢Ekkehard Schleussner博士为研究的概念做出重大贡献。

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