Consensus-based technical recommendations for clinical translation of renal Dynamic Contrast-Enhanced (DCE) MRI

本文基于专家共识，提出肾动态对比增强（DCE）MRI 临床转化的技术建议，旨在通过由国际专家小组参与的改良德尔菲法来规范方案并提高跨中心可比性。

要点

想象肾脏是一个高效的双车道高速公路系统，负责过滤血液。医生希望观察交通（血液）如何流经这一系统，以及清洁速度有多快，但他们无法直接打开患者身体进行观察。

多年来，他们一直尝试使用一种名为磁共振成像（MRI）的专用“相机”，借助“交通染料”（造影剂）来拍摄这一过程的动态影像。然而，每位医生和科学家都驾驶着不同的“车辆”，使用不同的“地图”，并选择不同的“路线”。有些人使用高速相机，另一些人则使用慢速相机；有些人快速注射染料，另一些人则缓慢注射。由于每个人的做法各不相同，不同医院之间的结果无法相互比较。这就像试图比较两辆车的速度，而其中一辆在雨中行驶，另一辆却在晴天行驶。

大型会议：制定规则手册
为了解决这一混乱局面，22 位国际专家（即“交通指挥官”）聚集在一起。他们并非凭空猜测，而是采用了一种名为“德尔菲法”的结构化游戏。可以将其想象为一群厨师试图就一碗完美汤品的食谱达成一致。

1. 他们列出了一份关于如何烹饪这碗汤（扫描肾脏）的问题清单。
2. 他们对答案进行投票。
3. 如果意见不一致，他们就调整食谱并再次投票。
4. 他们持续这一过程，直到在最重要的步骤上达成“绿灯”（75% 的共识）。

最终食谱：他们达成的共识
经过多轮投票，他们制定了一份肾脏 MRI 扫描的“最低标准”食谱。以下是他们新规则手册的简明分解：

• 相机（扫描仪）： 可以使用标准的 1.5 特斯拉或 3 特斯拉 MRI 设备。这就像说，只要是一台好相机，无论是标准数码相机还是高端相机都可以使用。
• 染料（造影剂）： 他们同意不使用全量的“临床剂量”染料（这就像使用一整瓶食用色素），而是使用较小、更“轻量”的剂量。为什么？因为对于这部特定的“电影”而言，少量染料实际上比大量染料更清晰、更安全。这就像用一滴墨水画线，而不是倒上一整杯。
• 注射方式： 染料必须由机器（高压注射器）注射，而非手动注射。这确保了染料每次都能以完全相同的速度到达肾脏，就像火车严格按照时刻表到站一样。
• 电影设置：
  • 体位： 患者仰卧。
  • 呼吸： 应保持正常呼吸（自由呼吸），而非屏气，因为屏气对某些人来说很困难，且会导致影像抖动。
  • 速度： 相机需要极快地拍摄图像（每 3 秒或更短时间），以捕捉染料在肾脏中快速流动的过程。
  • 时长： 影像应持续长达 7 分钟，以观察染料的进入和排出过程。
• 数学分析： 为了评估肾脏功能，他们同意使用特定的“两步”数学模型。可以将肾脏想象成拥有两个房间：一个是血液进入的房间（肾小球），另一个是过滤后液体流出的房间（肾小管）。你需要测量这两个房间的血流，才能获得完整图景。仅使用单房间模型过于简单，而使用三个或更多房间则过于复杂，可能会误导数学计算。

他们未达成共识的部分（“红灯”）
并非所有问题都已解决。专家们未能就以下内容达成一致：

• 精确像素尺寸： 单个图像点应有多小。
• 特定软件： 应使用哪种计算机程序进行数学计算。
• 各向同性体素： 数据三维块是否必须为完美的立方体形状（有些人认为必须如此，另一些人则认为在实际操作中难以实现）。

关于儿童的特殊说明
该论文指出，虽然这份规则手册是针对成年人制定的，但对儿童也非常有用。然而，儿童就像高速公路上更小、更快的车辆。他们的肾脏更小，心跳更快，且活动更多。专门研究儿童的专家补充了一条附注：扫描儿童时需要更快的相机和特殊技巧来消除运动模糊，但“双房间”数学模型的基本理念仍然适用。

核心结论
这篇论文并未发明新机器或新药，而是建立了一本通用操作手册。此前，如果 A 医院说“肾脏 X 的功能为 50%"，而 B 医院说“肾脏 X 的功能为 60%"，由于使用的规则不同，无人能判断谁对谁错。现在，如果两家医院都遵循这份新的“绿灯”食谱，他们的数据将具有可比性。这是迈向使肾脏 MRI 成为全球医生均可信赖的标准、可靠工具的第一步。

技术摘要

技术摘要：基于共识的肾动态对比增强 MRI 临床转化技术建议

问题陈述
动态对比增强（DCE）MRI 在评估肾血流动力学和功能方面具有巨大潜力，可在不使用电离辐射的情况下提供详细的结构和功能数据。然而，肾 DCE-MRI 的临床转化一直受到标准化不足和后期处理困难的阻碍。与其他先前受益于共识倡议的肾 MRI 技术（如 ASL、BOLD、DWI）不同，肾 DCE-MRI 的研究仍然有限。部分原因在于钆基对比剂（GBCAs）相关的操作和监管复杂性，包括对肾源性系统性纤维化（NSF）和对比剂诱导的急性肾损伤（CI-AKI）的安全担忧，以及缺乏统一的采集和分析方案。因此，各中心的方法学差异巨大，限制了跨中心可比性及稳健临床生物标志物的开发。

方法学
为应对这些挑战，研究招募了一个由 22 名专家组成的国际小组，以制定基于共识的技术建议。该研究采用了一种近似两步修正德尔菲法的系统共识过程。

• 小组构成： 小组成员来自临床放射学、物理学、计算科学和工程学等多个国家，具备成人和儿童肾 DCE-MRI 的经验。
• 流程： 该倡议在 2023 年至 2024 年间进行了五轮迭代调查。
  • 第一轮： 初始调查包含开放式和封闭式问题，确定了关键主题和存在分歧的领域。
  • 第二至五轮： 拟定的共识声明被制定、完善并重新分发。小组成员使用“交通信号灯”系统进行回应：“绿灯”（≥75% 同意）表示达成共识；“橙灯”（60–74% 同意）表示明确偏好；“红灯”（50–59% 同意）表示存在未决问题。弃权率≥40% 的声明要么被排除，要么在后续轮次中修改。
• 范围： 建议涵盖患者准备、MRI 硬件、采集参数、GBCA 给药、数据分析及报告标准。

主要贡献与结果
该过程产生了37 条共识声明（出自 46 项初始提案）和 1 条显示明确偏好的声明。由于高弃权率或缺乏共识，7 条声明被排除。最终建议为肾 DCE-MRI 提供了实用的最低技术数据集，总结如下：

1. 患者准备： 专家一致认为，扫描前应记录饮食摄入、水合状态和用药情况。虽然具体的饮食或水合方案（如禁食与水合）因人群而异，但记录这些变量对于解释功能测量至关重要。
2. 硬件与场强： 1.5 T 和 3 T 扫描仪均可接受。建议使用体发射线圈和多通道接收线圈，并根据患者体型调整线圈。
3. 对比剂给药：
   • GBCA 剂量应基于体重，且通常低于标准临床剂量（<0.1 mmol/kg），以保持线性并减少 T2*效应。
   • 必须使用高压注射器进行注射，随后以相同速率进行生理盐水冲洗。
   • 给药应在记录足够数量的基线容积（≥5）后进行。
4. 采集参数：
   • 序列： 基于 3D 梯度回波（GRE）的序列（笛卡尔或径向），结合 T1 映射预备序列。
   • 方位： 冠状位或冠状斜位，视野（FOV）需包含双肾及主要血管，并居中放置以最小化主动脉流入伪影。
   • 分辨率： 层厚 1–3 mm，面内像素尺寸≤3 mm。
   • 时间分辨率： 尽可能短，理想情况下≤3 秒。
   • 持续时间： 长达 7 分钟，尽管针对特定病理（如梗阻）可能需要更长的持续时间。
   • 呼吸： 建议自由呼吸，并通过后期处理图像配准进行运动校正。
5. 分析与建模：
   • 动脉输入函数（AIF）： 如果数据质量充足，腹主动脉是首选来源；否则应使用基于人群或模型的 AIF。
   • 动力学建模： 推荐使用双室模型（肾小球血浆和肾小管液）来估算肾血流量（RBF）和肾小球滤过率（GFR）。超过 3 室的模型被认为存在过拟合风险。
   • 报告： GFR 应以 [mL/min/1.73 m²] 报告，肾小管流量（Ft）和血浆流量（Fp）应以 [mL/min/100 mL] 报告。基于像素的参数应报告均值和标准差。

意义
该论文将这些建议定位为世界各地希望开展肾 DCE-MRI 的 MRI 中心的“起点”。其主要意义在于有助于扫描方案的统一并促进临床转化。通过定义实用的最低技术数据集，作者旨在提高跨中心可比性并支持负责任的临床转化。作者明确指出，随着该领域的发展，这些建议应每五年审查和修订一次。

该研究还强调了儿科成像的具体考量，指出虽然共识声明主要针对成人，但由于解剖结构较小和对比剂转运较快，儿科应用需要更高的时间分辨率和抗运动策略。此外，论文强调了缺乏专用的、自动化的、开放获取的后期处理软件来支持这些标准化方案的定量分析，这一需求尚未得到满足。

局限性
作者承认，小组规模（最终轮次 n=15）有限，且并非所有专家都对每个技术领域充满信心，导致某些主题（如特定重建方法、各向同性体素要求）因无法达成共识而被排除。此外，这些建议基于该领域的当前状态，随着新技术和安全数据的出现，可能需要未来的更新。