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磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）的物理基础为氢密度或质子密度，T 1 和T 2 弛豫时间。T 1 弛豫时间为与静磁场相对应的组织磁化增长率。T 2 弛豫时间为组织磁化旋转成分衰减率，这种成分系由于外加射频能量形成。
MRI信号强度和组织对比度不仅依赖组织内在的MRI特性，同时也受所用影像技术的影响，包括脉冲序列类型，如饱和恢复（saturation recovery）、自旋回波（spin echo）、返转恢复（inversion recovery）、自由感应衰减（free induction recovery，FID）和在某一特定脉冲序列以内，信号也受机器参数影响、重复时间（repetition time，TR）及回波时间（echo delay time，TE）等。影像技术的改变可导致所观察的组织图像信号强度变化，可更好地显示解剖细节。软组织的T 1 和T 2 值的改变比X线衰减系数更明显。因此，与CT比较，MRI影像技术具有更优越的软组织对比分辨率。MRI可用于不能接受含碘造影剂检查的肾脏疾病，对肾癌的分期及评估肾移植术后的病变，鉴别急性排斥及药物中毒等具有优越性。
钆螯合物Gd-DTPA经肾小球过滤后，经肾小管排泄，但肾小管不再吸收，使钆螯合物成为检查肾脏形态及功能的理想造影剂。钆的另一特性为其信号强度依浓度而变。在稀释状态下，T 1 弛豫增强，使尿呈高信号，故肾脏的浓缩功能可用钆增强的MRI评估。对检查肾脏最好采用4个序列：①增强前，T 1 WI，FLASH序列；②增强前，脂肪抑制T 1 WI；③动态毛细血管期Gd增强后T 1 WI，梯度回波；④增强后脂肪抑制T 1 WI。增强前及增强后矢状位及冠状位成像对病变定性、定位有帮助。
通过重T 2 加权图像显示静态尿液的高信号，磁共振尿路成像（MR urography，MRU）可从各个角度来观察泌尿系统。MRU成像速度快，一般无需造影剂，无放射损害。磁共振尿路成像最常用的技术可分为两类：静态液体MRU（简称静态MRU）和动态排泄期MRU（简称排泄MRU）。静态MRU采用重T 2 加权技术获得静态下的尿路影像，能够连续地重复使用（电影MRU）来更好显示尿路的全貌从而发现狭窄的部位（图5-72），这项技术在集合系统扩张或梗阻的患者中应用得非常成功。排泄MRU用于经静脉注射造影剂后获得增强的排泄期影像。但要求患者肾功能良好，能够正常排泄和分泌造影剂。做排泄性MRU前的尿路准备也很重要，这能更好显示无扩张的集合系统。MRU可用于各种原因的肾盂积水，包括：各种原因的输尿管梗阻、儿童的膀胱输尿管反流等。
图5-72 MRU 双侧重复肾、巨输尿管
肾皮髓质分界（cortico-medullary differentiation，CMD）是由于肾髓质的水含量多于皮质，导致T 1 加权图像上髓质信号较低。肾功能损伤引起血清肌酐高于3mg/dl时可导致T 1 加权脂肪抑制图像上CMD消失，血清肌酐高于10mg/dl时钆螯合物增强CMD消失。肾衰竭的磁共振表现，发现可引起肾皮质T 1 、T 2 弛豫时间显著延长，而肾髓质的T 1 、T 2 弛豫时间延长仅见于尿路梗阻。存在排斥反应的肾移植患者，CMD可有异常，表现为肾脏皮质的T 1 弛豫时间显著延长，而相应的肾脏髓质无明显改变，肾脏皮、髓质的信号比也反映这些改变。但仅观察CMD变化尚不具特异性，需要结合观察其他改变来明确诊断，如肾脏的大小、形态，肾锥体的大小，皮质的厚度等。
磁共振肾灌注成像（kidney MR perfusion imaging）基于快速成像技术的出现，用快速梯度回波序列信号采集只需几秒，用echo planar成像信号采集时间短于1秒。为观察肾脏病人的排泄情况，可用兼有T 1 、T 2 权重的GRE序列成像。0.1mmol/kg Gd-DTPA快速给药后10～20秒即可看到肾皮质区信号增高，20～50秒后信号达最高值，接着信号强度慢慢下降（由于肾小球滤过及造影剂向血管外腔渗出）。由于造影剂在肾小管和集合管内浓缩，肾髓质的信号变化与肾皮质有所不同。肾髓质在肾皮质增强后10秒后开始增强，在20～30秒后达峰值。在unspoiled GRE图像上，皮质显像30～40秒后肾髓质信号强度很快下降到平扫时的信号强度（造影剂浓缩后T 2 弛豫时间缩短效应占优势），只有在造影剂到达肾盏被不含造影剂的尿液稀释后肾髓质的信号强度上升至和肾皮质的信号相似。用其他序列亦可看到类似表现，用重T 2 加权单次激发echo planar序列，钆螯合物表现为黑色的条带从皮质向肾盏移动。根据皮质、髓质信号强度随时间变化的定量曲线，可以得出许多肾功能参数，包括肾小球滤过率、肾单元浓缩系数、肾皮质血容量等。
肾脏的浓缩、排泄功能和机体水化程度密切相关，脱水状态下可看到明显的皮质信号峰值出现时间延长和髓质信号峰值降低。在病理状态下，如肾小球肾炎、慢性肾盂肾炎、药物性肾中毒及梗阻性肾积水时，肾功能损伤可引起肾灌注成像中造影信号出现延迟或信号幅度下降。当肌酐清除率在50～80ml/min时肾髓质信号升高与正常相比延迟10～20秒；当肌酐清除率低于30ml/min时，髓质无信号下降提示肾脏失去浓缩功能。肾灌注成像亦可区分慢性和急性梗阻，急性梗阻可看到与正常肾一样的皮质、髓质强化，而慢性积水的患者肾髓质信号峰值出现延迟、峰值下降。肾灌注成像尚可用来区分移植肾功能异常的原因，正常功能的移植肾、急性肾排斥、环孢素肾中毒间有明显的差异。Unspoiled GRE序列肾灌注成像显示体外震波碎石后25%的肾脏可出现局限性肾浓缩功能损伤区，表现为局部肾髓质信号反转消失。
磁共振血管造影（MR angiography，MRA）用于观察肾动脉形态的技术已经成熟，钆螯合物增强MRA可良好地显示肾动脉分支、侧支及诊断肾血管狭窄，在静脉期可良好地显示肾静脉和下腔静脉内血栓。测定肾血流狭窄的主要两种技术是团注跟踪技术TOF和PC（phase contrast）技术。团注跟踪技术可用于测定流速峰值，而PC法可用于流速峰值和流量，可用于肾血管扩张术的随访。血管紧张素转换酶抑制剂和MRA联合应用不仅可提供肾动脉狭窄的解剖信息，还可提供肾动脉狭窄功能重要性的信息。MRA也可用于测定移植肾的血流。
磁共振弥散成像较广泛地用于神经影像，以早期检出脑梗死和对脑肿瘤定性。弥散成像在腹部应用的主要限制为其对运动极度敏感。近来随着快速成像技术的出现，弥散成像可在一次屏气中完成，从而可能应用于腹部。在各种肾脏疾病中水分子的运动可有所变化，而弥散成像可以反映这些变化，运动限制较少的分子相移（phase shift）较大，信号较低。除水分子布朗运动外，其他因素包括高血流量和肾小管的水分转运都可影响肾脏组织表面弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC），可在磁共振弥散成像时测得。肾动脉狭窄引起皮质血液灌注减少，表现为选择性皮质ADC下降。随着狭窄程度的加重，ADC下降随之明显，完全梗阻时ADC可下降50%。慢性肾衰竭因肾单元减少和纤维化，病变同时在肾皮质和髓质，肾皮质和髓质ADC均下降。弥散成像亦用于观察移植肾的功能。
血氧依赖性MR成像［blood oxygen level dependent（BOLD）MR imaging］因氧合血红蛋白及脱氧血红蛋白磁性的差异而成像，氧合血红蛋白为抗磁性而脱氧血红蛋白为顺磁性。血液中高浓度的脱氧血红蛋白可引起局部磁场不均匀。用BOLD磁共振成像可测定局部肾组织的供氧状况。Trillaud等报道BOLD磁共振成像的空间分辨率令人满意，可用于判断血管收缩药物给药后肾组织氧含量及病理状态下肾髓质对缺氧的敏感性。在临床上，由于磁共振肾功能成像可同时提供关于肾脏的解剖和功能的信息，从而了解肾脏的病理生理，磁共振肾功能成像在临床和实验研究上将起越来越大的作用。
肾移植排斥的 31 磷MR波谱分析（ 31 P MR spectroscopy）可用于诊断同种异体肾移植后肾功能不良的非侵犯性检查方法。可对患者进行计算各种磷代谢产物的比率，包括：PDE/PME（phosdiesters/phospho-monoesters）；PME/Pi（phosphomonoesters/inorganic phosphate）；Pi/ATP（inorganic phosphate/adenosine triphosphate）。对预测排斥，如PDE/PME比值超过0.8，其敏感性为100%，特征性为86%。对预测排斥，如Pi/ATP比值大于0.6，其敏感性为72%，特征性为86%。
MRI的优点在于可显示冠状位、矢状位和轴位图像，可清晰显示血管结构等肾内部结构细节，能很好地评估肾脏及周围结构的关系。肾脏血管的信号强度与血液的弛豫时间和速度效应相关。
肾盂、肾盏系统和输尿管，由于尿的主要成分为水，故示长T 1 和T 2 弛豫时间。皮质比髓质信号强度高，但比肾门或肾周脂肪组织信号低。髓质示为皮质中央的三角形低信号区。当在高度利尿作用时，皮质与髓质的区分更为明显。在短TR脉冲序列时皮质、髓质区分得到增强；采用较长TR（2000msec）成像则两者不能区分。肾周脂肪为高信号。肾筋膜示为分开肾周间隙的低信号线条。致密结缔组织的低信号系由于含水较少之故。腰肌为横纹肌，呈低信号，与骨骼、血管或脂肪组织易于区分。横纹肌具有中等度长T 1 弛豫时间。骨髓为高信号，系由于含脂肪所致。
先天性畸形，如肾缺如和异位肾，MRI可作出诊断。但对这些疾病采用MRI作为首选方法并不适宜，因为采用传统检查方法即可得到正确性相同的诊断，更为经济，易于获得。与CT和血管造影相似，MRI亦可明确肾脏畸形，特别能鉴别肾增生等肾实质异常。
肾增生（renal hypertrophy）也称附加肾或额外肾，是指有2个正常肾脏以外的第3个有功能的额外肾。它有自己的收集系统、血液供应和肾被膜，与同侧正常肾完全分开，或由疏松结缔组织与之连接。输尿管可与正常肾的输尿管完全分开或两者呈分叉形。它们不同于单一肾被膜包绕的重复肾、双输尿管畸形。肾增生的发生为在胚胎发育过程中，一侧的中肾管发出2个输尿管芽或分叉的输尿管芽，进入分得较开的生后肾组织，形成2个互相分开的独立肾，各有完整的被膜和发自腹主动脉的供血。静脉尿路造影可显示一侧有两套收集系统显影，需要与重复肾鉴别，2个肾实质是否被覆同一肾被膜是主要鉴别诊断依据，MRI检查结合后处理显示具有鉴别意义。
1.多囊肾
有婴儿型和成人型多囊肾。婴儿型为常染色体遗传病，均伴肝脏病变，年幼儿多见，也见于年长儿及成人。双肾明显增大，外形正常，表面光滑。肾皮质和髓质被囊肿侵犯，切面呈海绵状或蜂窝状（图5-73）。婴儿出生时腹部膨隆，可触及巨大肾脏。生后即有血尿、脓尿、高血压、尿毒症，预后与囊性变占据肾的范围多少有关。如占90%以上者多在新生儿期或3个月内死亡，60%者生后6个月内，25%～50%者可存活至年长儿期，小于10%者至成人期。
图5-73 双侧多囊肾
2.肾多房性囊肿
肿物有完整的被膜，无浸润性，切开可见由很多囊肿构成，囊肿大小不一，直径由数毫米到数厘米，其中有草绿色或血性液体。显微镜下看到囊肿由扁平及立方形上皮细胞覆盖。肿物常将正常肾组织推移，并压迫、萎缩。本病可见于任何年龄儿童，就诊者多为腹部肿物，表面光滑无压痛，一般无其他症状。当囊肿疝入肾盂时可见血尿。
MRI诊断肾囊性病变的潜在危险性在于传统检查所示单纯性肾囊肿，MRI可示为复杂性肾囊肿。此外，传统检查示为非典型囊肿，而MRI检查可示为单纯性囊肿。虽有这些限制，MRI的典型弛豫参数和图像特征，对单纯肾囊肿的诊断正确性提供相当可靠信息。在T 1 加权图像，典型肾囊肿示为均匀低信号边缘光滑的肿块。囊壁仅能见及或不能见及。采用T 2 加权则示为高信号。囊内如有出血，可导致由于含铁血红素所致的T 1 值变短。
CT有时对区别肾盂旁囊肿和肾窦脂肪过多症有困难。但由于这两种组织在T 1 加权扫描时有显著信号差异；或采用脂肪抑制技术，MRI常易于判别。MRI检查成人常染色体遗传性多囊肾常用T 1 加权技术，其检查所见与传统CT相似。MRI对超声检查示有不典型囊肿，而又对含碘造影剂检查示有禁忌者的诊断有帮助。
本病含有三种成分：①血管；②平滑肌；③脂肪。这种肿瘤实际上均为良性。脂肪成分常很明显，可在CT或T 1 WI及脂肪抑制成像上定性。病变直径1cm时即可查出。T 1 WI成像示为脂肪的高信号；脂肪抑制成像为低信号。T 2 WI脂肪抑制为低信号。少数病例，当肌肉及血管成分增加时，则与肾癌难以鉴别。按照影像诊断，瘤肿小于4cm，无症状，处理方式为影像检查随访。
在T 1 加权图像，急性细菌性肾炎，肾有肿大，肾皮质、髓质对比差异减低。治疗后，MRI改变转为正常。在局灶性急性炎性疾病，仅受累部位示这些改变。黄色肉芽肿肾盂肾炎的MRI可示肾盂积水，T 1 弛豫时间变短，由于积脓所致。
又称肾胚胎瘤或Wilms瘤，是最常见的腹部恶性肿瘤，其发病率在小儿腹部肿瘤中占首位。病理改变肿瘤可发生在肾实质的任何部位。瘤体大小不一，覆有薄而脆的假包膜，切面均匀呈鱼肉状，灰白色，有坏死、出血、囊性变。镜下典型的肾母细胞瘤是从胚胎性肾组织发生，由上皮性、间叶性、胚芽性组织组成，上皮分化为不规则的腺样结构或形似肾小球的团块。间叶组织占肿瘤绝大部分，包括腺体、神经、分化程度不同的横纹肌纤维、平滑肌、骨、软骨、血管、胶原结缔组织等。肿瘤增长极快，可直接穿破包膜侵犯肾周围组织，或转移至局部淋巴结、肝脏等；经血行转移，以肺转移多见，其次为肝、脑；10%～45%有肾静脉瘤栓，下腔静脉瘤栓为4.5%，骨转移较少。
MRI能提供精确的肾脏及腹膜后解剖图像（图5-74），显示肿瘤的性质、范围和对邻近组织是否有侵犯，对腹主动脉旁淋巴结的转移情况有诊断意义。
图5-74 左侧肾母细胞瘤
分期：
Ⅰ期：肿瘤限于肾内，可完全切除，肾被膜完整，术前或术中肿瘤未破溃，切除边缘无肿瘤残存。
Ⅱ期：肿瘤已扩散至肾外，但可完全切除；有区域性扩散：如肿瘤已穿透肾被膜达肾周围组织；肾外血管内有瘤栓或已被肿瘤浸润；肿瘤曾做活体检查或有肿瘤局部散落但仅限于肾窝；切除边缘无明显肿瘤残存。
Ⅲ期：腹部有非血源性肿瘤残存。
1.肾门或主动脉旁淋巴结经病理检查有肿瘤浸润。
2.腹腔内有广泛性肿瘤污染，如术前或术中有肿瘤散落或肿瘤生长穿透至腹膜面。
3.腹膜有肿瘤种植。
4.切除边缘有肿瘤残存（大体或镜检）。
5.由于浸润周围主要脏器，肿瘤未能完全切除。
6.手术前或手术中不能确定肿瘤破裂到腹侧。
Ⅳ期：血源性转移，如肺、肝、骨、脑或腹腔、盆腔外的淋巴结转移。
Ⅴ期：诊断时为双侧性肿瘤，应按上述标准对每侧进行分期。
MRI能显示流动血液的特性，使其不仅能评估血流异常，同时也能了解血管大的病变。中等度至大的肾动脉动脉瘤和动静脉瘘可用MRI诊断。肾动脉血流量下降或受阻和肾静脉栓塞可在长和短SE脉冲序列显示，但在快速扫描技术，如GRASS（gradient recall acquisition in the steady state）技术显示最好。如栓塞合并出血，则可见梗死的肾实质；若采用T 2 加权图像示为低信号。MRI主要作用之一为观察肾癌向肾静脉或下腔静脉扩散的情况，可明确见及肾内出血或肾周包囊下出血。
（刘 辉）