Functional imaging of acute kidney injury at 3 Tesla: Investigating multiple parameters using DCE-MRI and a two-compartment filtration model

ObjectTo investigate how MR-based parameters reflect functional changes in kidneys with acute kidney injury (AKI) using dynamic contrast enhanced MRI and a two-compartment renal filtration model.Materials and MethodsMRI data of eight male Lewis rats were analyzed retrospectively. Five animals were subjected to AKI, three native rats served as control. All animals underwent perfusion imaging by dynamic contrast-enhanced MRI. Renal blood volume, glomerular filtration rate (GFR) as well as plasma and tubular mean transit times were estimated from regions-of-interest drawn in the renal cortex. Differences between healthy kidneys and kidneys subjected to AKI were analyzed using a paired t-test.ResultsSignificant differences between ischemic and healthy kidneys could only be detected for the glomerular filtration rate. For all other calculated parameters, differences were present, however not significant. In rats with AKI, average single kidney GFR was 0.66 ± 0.37 ml/min for contralateral and 0.26 ± 0.12 ml/ min for diseased kidneys (P = 0.0254). For the healthy control group, the average GFR was 0.39 ± 0.06 ml/min and 0.41 ± 0.11 ml/min, respectively. Differences between diseased kidneys of AKI rats and ipsilateral kidneys of the healthy control group were significant (P=0.0381).ConclusionSignificant differences of functional parameters reflecting damage of the renal tissue of kidneys with AKI compared to the contralateral, healthy kidneys could only be detected by GFR. GFR might be a useful parameter that allows for a spatially resolved detection of abnormal changes of renal tissue by AKI.

ZusammenfassungZielIn dieser retrospektiven Studie wurde untersucht, ob MRT-basierte Parameter, die aus DCE-MRT-Daten unter Nutzung eines 2-Kompartment-Filtrationsmodells berechnet wurden, funktionelle Veränderungen bei akutem Nierenversagen (AKI) reflektieren können.Material und MethodenDabei wurden acht männliche Lewis-Ratten untersucht. Fünf Ratten hatten ein einseitiges akutes Nierenversagen, drei Ratten dienten als gesunde Kontrolle. Alle Tiere wurden mittels kontrastmittelverstärkter MRT untersucht und die folgenden Parameter berechnet: renales Blutvolumen, glomeruläre Filtrationsrate sowie mittlere Transitzeiten im Plasmakompartment und Tubularkompartment. Unterschiede zwischen den Tiergruppen wurden mithilfe eines T-Tests auf Signifikanz geprüft.ErgebnisseDie Ergebnisse zeigten, dass außer für die GFR keine signifikanten Unterschiede zwischen gesunden Nieren und Nieren mit AKI gefunden werden konnten. Die mittlere GFR in Nieren mit AKI war 0,26 ± 0,12 ml/min und 0,66 ± 0,37 ml/min für gesunde kontralaterale Nieren (P=0,0254). Für die Kontrollgruppe lag die GFR bei 0,39 ± 0,06 ml/min und 0,41 ± 0,11 ml/min für die rechte und linke Niere. Der Unterschied für die GFR zwischen AKI Nieren und Nieren der Kontrollgruppe war signifikant (P=0,0381).SchlussfolgerungZusammenfassend lässt sich feststellen, dass nur der Parameter GFR einen signifikanten Unterschied zwischen AKI und gesunder Niere zeigt. Daher ist die GFR ein Kandidat für eine räumlich aufgelöste Diagnostik von abnormalem Nierengewebe bei AKI.