临床磁共振成像检测肾结石的能力和局限性：一项回顾性研究

摘要

这项工作的目的是研究目前可用的磁共振成像(MRI)检测肾结石的性能，并与计算机断层扫描(CT)结果进行比较，并确定成功检测出结石的特征。对30天内进行腹部/盆腔CT和MRI检查的患者进行研究。两名放射科专家对患者各自的放射诊断进行了检查。该研究包括四个步骤:(1)复查MRI图像，确定是否存在肾结石;(2)查看相应的CT图像，确认是否存在肾结石;(3)第二次复查MRI图像，结合相应的CT信息，检查之前漏诊的肾结石是否被确诊;(4)对于所有在之前的步骤中MRI确认的结石，要求放射科专家回答回顾，在相应的CT上的大小和位置的知识，这些结石是否能在MRI上确定。在这种最好的情况下，包括对结石及其CT位置的了解，放射科专家通过MRI检测出19%的肾结石，结石大小是结石识别的主要因素。

1.介绍

1.1。肾结石

大约11%的男性和7%的女性是石头成型者，这是一个日益普遍的问题[1］.美国成年人的终生风险估计为1:5。此外，复发性肾结石的形成是很常见的。肾结石与高治疗费用相关，美国估计每年超过50亿美元[2］.此外，最近的研究表明，肾结石与许多疾病有关，包括心脑血管疾病、糖尿病、肥胖、高血压、慢性肾脏疾病[3.］.

1.2.肾结石的CT成像

计算机断层扫描（CT）具有90-100%的敏感性和特异性，已被确定为肾结石成像的首选方法[4]此外，最近引进的双能CT（DECT）增加了区分尿酸（UA）和非UA结石的能力，这一点很重要，因为可能需要不同的治疗策略才能获得最佳结果[5]然而，CT与电离辐射有关，电离辐射是年轻患者、孕妇和复发性结石形成者关注的问题。一项研究发现，肾结石患者平均接受约2.5次CT扫描，10%的患者接受5次或更多扫描[6].尽管低剂量CT扫描越来越受欢迎，但最近有报道称，每位肾结石患者的中位总有效辐射剂量为29.7 mSv，而20%的患者接受的总辐射剂量大于50 mSv[7］.综上所述，我们推断寻找治疗肾结石的替代成像技术是必要的，特别是对于最脆弱的患者。

1．3．肾脏的MR影像

在各种成像方式中，磁共振成像（MRI）其特点是高组织对比度和空间分辨率，缺乏电离辐射或放射性物质，以及大量可调整的成像参数，以突出某些组织或生理功能的可视化。具体而言，对于肾脏成像，MRI具有获得功能性和稳定性的潜力同一检查中的原子信息。目前，可以无创评估多种肾功能参数，如肾小球滤过、肾小管浓度、局部灌注、水运动和氧合[8］.

1.4。肾结石的MR成像

尽管MRI在肾脏解剖和功能成像方面取得了成功，但其在肾结石成像中的作用传统上是有限的[9]。使用常规MR成像，结石表现为非特异性信号空洞，容易被忽略或与其他结构或伪影混淆。由于这一限制，指南将MRI排除在肾结石成像模式之外，放射科医生不尝试在MRI图像上识别结石[10］.

在这项工作中，我们进行了一项回顾性研究，以记录目前可用的临床MRI图像与金标准CT相比用于检测肾结石的表现，并确定成功检测到结石的特征。

2.方法

2.1.研究设计

在这项经irb批准的回顾性研究中，我们研究了在2009年至2012年期间在本机构治疗的30天内接受腹部/盆腔CT和MRI检查的患者。我们回顾了患者的CT报告，以确定那些诊断为肾结石的患者。排除了在CT和MR扫描期间排出结石或摘除结石的患者。共有160例患者在CT和MR检查之间进行了间隔检查这些病例由两位放射科医生（各80例）进行回顾：M.B.（评审员1）和J.C.（评审员2），两位都是通过CT和MRI进行腹部成像的高素质和经验丰富的研究员培训专家。审查人员对患者的放射学诊断一无所知，只是他们知道所有患者都有CT上记录的肾结石。向我们的放射科医生审查人员提供的研究方案包括四个步骤：（1）检查MRI图像，确定是否发现任何肾结石，注意大小和位置；（2）检查相应的CT图像，确认是否发现肾结石，注意大小和位置；（3）第二次回顾MRI图像，并结合相应CT的信息，注意是否有任何肾结石在第一次读取时被遗漏；（4）对于在先前步骤中MRI确认的所有结石，在第三次审查MRI图像时，要求放射科医生专家回答是/否。回顾过去，根据相应CT上的大小和位置知识，这些结石是否可以在MRI上确定。在每一步中，确定的肾结石都具有特征通过大小和位置。评估观察者之间的差异。

2．2．成像协议

使用肾结石成像协议，在西门子CT扫描仪（德国福希海姆西门子医疗保健公司的单源或双源扫描仪）上获取CT图像。连续图像通过耻骨联合从横膈膜上方获取。对于横截面直径为35 cm及以下时，管电压/参考有效管电流-时间乘积设置为80 kVp/419 mAs和140 kVp/162 质量参考CTDIvol=15.51的mAs mGy。横截面直径大于35的患者 cm，管电压/参考有效管电流-时间乘积设置为100 kVp/210 mAs和140 kVp/162 质量参考CTDIvol=16.61的mAs 对于双源DECT，其他扫描参数与横截面直径无关：准直=32×0.6 mm和螺距=0.7。使用混合（低和高kVp）数据集进行图像重建，该数据集具有3 mm的切片厚度和2.5 mm的切片间隔，具有标准软组织（B30f）卷积核。Syngo软件（西门子医疗保健公司）使用D30f内核，使用1 mm切片厚度和0.8 mm切片间隔创建材料特定的彩色图像。在单源扫描中，管电压（kVp）设置为120，参考有效管电流-时间乘积为240 mAs和CTDIvol=16.18 mGy.准直=24×1.2 mm，螺距=1。使用切片厚度和0.5的切片间隔进行重建 mm与B30f卷积核。

MRI图像在Siemens MRI扫描仪(Siemens Healthcare, Erlangen, Germany)上获取，成像参数如下:matrix = 177 × 256;分辨率= 1.4 × 1.4 mm²;切片厚度= 6mm;翻转角度= 150°;回波序列长度= 256;echo time (TE) = 84 ms;重复时间(TR) = 1200毫秒;# of average = 1;读取带宽= 362 Hz/像素。除8项MRI研究外，所有MRI研究均采用IV钆，标准序列可用于复查，包括HASTE、T1、T2、diffusion和钆前后脂肪饱和T1。

3.结果

数据1- - - - - -3.显示MRI图像上检测到和遗漏的肾结石的典型CT和MRI图像，以及MRI上的结石模拟物。图4说明了研究的组织结构，并提供了研究结果的流程图4(一))， 14例因MRI图像解剖覆盖不充分或图像质量不佳而被排除。另外8例由于CT图像中存在结石模拟而被排除在外。138例患者的特点如下:男84例，女54例;年龄年(30 - 89年);石头大小(基于CT):毫米(-毫米);结石位置:下极56处，中极14处，上极33处，极间18处，肾盂7处，膀胱1处，双侧9处(表)1所有病例)。

根据初步复查MRI图像，32例(23%)结石被确定(图4 (b))，具有以下特点:石材大小=位置:下极(12)，上极(8)，极间(7)，肾盂(4)，膀胱(1)1)。106块不明结石（77%）的特征如下：结石大小=mm和位置:下极(44)，中极(14)，上极(25)，极间(11)，肾盂(3)，双侧(9)位置。有一个显著的()已鉴定和未鉴定的石头的大小差异;更有可能在MRI图像上识别出较大的结石。然而，对于这32种已确定的结石，没有显著差异()由CT测定的结石大小的差异(mm)，由核磁共振成像(毫米)。

对MRI图像进行二次读取（步骤  3、图4 (b))，在最初第一次查看MRI图像时未识别的106个结石中，12个（11%）结石成功识别，具有以下特征：结石大小：毫米和位置:下极(7)，上极(3)，极间(2)位置。第二次读取时，在MRI图像上仍未识别的94颗结石(89%)的特征如下:结石大小=mm和位置:下极(37)，中极(14)，上极(22)，极间(10)，肾盂(3)，双侧(8)。在第二次核磁共振扫描中成功识别出的结石的大小和那些仍然无法识别的结石的大小之间的差异是显著的(）.对于第一次阅读MRI图像时最初发现的32颗结石，复查CT图像和第二次MRI检查结果排除了9颗结石(28%)(图)4 (b))，被确定为石制仿制品(文物)，其特征如下:毫米和位置:下极(4)，上极(3)，极间(1)，膀胱(1)位置。23例(72%)在这一步MRI上确诊的结石特征如下:结石大小=mm和位置:下极(8)，上极(5)，极间(5)，肾盂(4)，双侧(1)位置。最终，在MRI图像上共确定了35例结石，其中12例在第一次MRI图像读取时未确定，另外23例在第二次读取时确定(见上和表1）.

在第四步中，审查员第三次评估MRI图像，并报告说，回想起来，在35例MRI确认的结石中，他们已经调用了26例(74%)。在本研究中，最终的MRI结石检出率为:26/138 = 19%;这些石头具有以下特点:石头大小= mm和位置：下极（10）、上极（6）、极间（6）、肾盂（3）和双侧（1）位置。在其余9个结石（26%）的病例中，尽管在步骤中使用相应的CT图像时，这些已经由检查者在MRI上确认  3、根据第三次MRI检查结果，检查者认为，回顾过去，这些结石不会被称为结石。这些结石的特征如下：结石大小= mm和位置：下极（5）、上极（2）、极间（1）和肾盂（1）位置（图4 (b);表格1）.在第4步中，石头的大小没有显著差异，在最后一步中被调用的石头和事后回想起来不被称为石头的石头(）.

两位审查员回顾的138例病例特征相似。1例回顾性分析64例，其中男性38例年龄32 ~ 87岁，复查2例74例，男46例年(30 - 89年)。两位审核员的表现如下:审核员1和审核员2在第一次MRI读取的基础上分别识别出27%和20%的结石。已识别/未识别的石头的大小/ 嗯和/mm分别用于评论者1和2。复查者1和2在第二次复查MRI图像中发现的结石百分比(大小)为27% (毫米)及24% ( 这些不明结石的大小分别为 嗯和mm分别由第一和第二审稿人审核。在最后一步，对MRI图像进行第三次复查时，复查者1和2报告说，他们分别对35例MRI识别的结石进行了复查，其中82%和67%的结石进行了复查。评论家1和2会叫或不叫的石头的大小是/和/分别为毫米。在所有的步骤中，在评分或结石大小方面，两位评估者的表现没有显著差异。

4.讨论

目前的研究报告了临床磁共振成像检测肾结石的能力。结果表明，使用现代技术，约五分之一（总体：19%）的肾结石可以在临床磁共振图像上可靠地检测到。结石大小和背景对比度是确定肾结石在磁共振成像上可见度的已知因素[9］.在本研究中，MRI检出的结石平均比未检出的结石大60%，两组结石大小差异显著。

在第二次MRI复查时，从相应的CT图像中了解结石的大小和位置，并没有对106例之前未识别结石中的许多结石进行识别;只有12/106 = 11%的漏诊结石随后被发现(图)4 (b)步骤3)。同样重要的是，在首次复查MRI图像中发现的32个结石中，有9个(9/32 = 28%)随后在第二次复查中被排除为MRI结石伪影。这种假阳性的MRI表现可能是由于t2加权图像上信号空洞病灶的非特异性。在第三次复查MRI图像后，我们的放射科专家决定对35例MRI识别的结石中的26例进行诊断(图)4 (b)，步骤4)，即使在相应的CT上有尺寸和位置的知识，也反映了CT和MRI中结石-组织对比的不同性质。

本文报道了在识别大结石时的MRI表现，特别是在被明亮信号包围的区域(图)1 (b))，与之前的报告一致，该报告指出尺寸阈值为1 厘米[9］.在本研究中，检出结石的平均尺寸为9mm，检出结石的最小尺寸为4- 5mm。虽然金标准CT确诊的结石只有五分之一能从临床MRI图像中可靠地检测出来，但最近MRI硬件能力和脉冲序列设计的进步使MRI对肾结石的检测有了提高的希望。通过MRI可以获得肾脏的解剖和功能信息，一种完整的MRI检查在未来可以用于全面的肾脏成像，包括扫描肾结石。这种检查对于成像脆弱的患者尤其有价值，例如，年轻患者，孕妇或育龄妇女，或复发性结石患者。此外，MRI成像肾结石的能力可以让那些正在进行腹部MRI扫描以进行其他诊断的患者无需额外费用就能获得这些信息。

尽管能力有限的核磁共振检测肾结石之前已经报道过了,到我们所知这是第一个研究进行了系统回顾分析腹部/骨盆MRI图像数量相对较大的肾结石患者对地面实况CT结果。本研究设计和观察者间分析允许定量评估MRI检测肾结石及其相关特征的能力。尽管由于本研究的回顾性性质，我们仅评估了临床实施的标准MRI序列，但我们小组未来的工作包括评估新开发的序列，例如超短回声时间(UTE)技术，它允许对T2时间常数非常短的组织进行成像，并可能在未来对肾结石进行成像[11］.虽然CT有望保持金本位肾结石成像,可靠的可能性与核磁共振成像的石头将会是一个有价值的选择对患者反复暴露于电离辐射,例如,年轻的病人,孕妇(或那些育龄),和结石复发。

综上所述，MRI具有成像肾结石的潜力，特别是中至大肾结石(均值±SD =mm)，有足够的背景对比度。使用新开发技术的进一步研究正在进行中，有望提高MRI检测肾结石的能力，这可能对不推荐CT扫描及其伴随辐射照射的弱势群体有用。

相互竞争的利益

作者声明他们没有相互竞争的利益。

参考文献

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