上世纪90年代，运用高场磁共振设备首次描述了大鼠脑部血氧水平依赖（BOLD）MR信号产生的机制。BOLD-MRI随即被广泛地应用于中枢神经功能成像。
由于肾脏皮髓质解剖和生理过程的明显不同， 使得肾髓质在低氧环境下容易发生损伤， 而BOLD-MRI是目前唯一无创反映组织氧含量及血氧饱和度的功能磁共振技术。
其肾脏成像方面的研究与应用逐渐成为热点,并取得了一些成果。在正常状态下，髓质与皮质的氧分压水平是不均匀分布的， 这与肾脏生理状态下的血氧分布有关。
肾约94%的血液供应肾皮质，仅有约5%供应外髓，1%供应内髓，此处Na+的主动转运需要消耗大量的氧，因此在正常条件下， 肾髓质即处在相对缺氧状态。
目前认为，CKD进展至终末肾病的共同路径在于肾小管间质病变， 包括小管纤维化、小管萎缩及炎症细胞的渗出等， 而缺氧正是慢性肾间质病变的发生、发展的重要环节。
髓质内间质占髓质体积的20%-40%，而皮质内间质仅占皮质总体积的11.7%，当肾脏发生缺血缺氧时， 对肾髓质氧合水平影响明显。
因此，从理论上讲， 肾髓质的氧合水平更能反映CKD肾功能的状态。 以往测量氧分压的唯一方法是将氧敏感性微电极植入肾脏实质内进行检测。
这种方法创伤较大，不能用于人类研究。 BOLD是目前唯一能无创性绘制肾内氧分布的技术, 与微电极测量数据之间具有良好的一致性。
BOLD是基于血氧蛋白氧饱和水平的改变而成像的。 氧合血红蛋白具有抗磁性，而脱氧血红蛋白具有顺磁性。
血中的脱氧血红蛋白增加导致周围局部磁场的不均匀， 在血管周边及内部产生磁场， 导致T2*加权梯度回波像上信号的降低。
因此，当氧合/脱氧血红蛋白比例升高或者脱氧血红蛋白含量下降时， T2*缩短效应减弱， MRI信号增强。
大部分文献均采用表观横向弛豫率即R2*（R2*=1/T2*）作为评价氧含量指标。 R2*值可以被解释为组织氧分压（PaO2）的改变， 即高的R2*值代表组织氧含量较低,而低的R2*值则代表组织氧含量较高。
肾脏皮质氧分压明显高于髓质，氧含量的轻微改变对血红蛋白浓度的影响不同髓质敏感。因此，现大多研究均测量肾髓质的R2*的变化， 并用于评价肾脏的氧代谢情况。
CKD中常见的慢性肾小球肾炎是终末期肾衰竭的重要原因， 肾小球疾病多数存在肾间质的损伤， 而肾间质病变是目前公认的肾小球疾病直至终末肾衰的重要环节。
研究发现，血肌酐正常并经肾穿刺诊断为慢性肾纤维化患者髓质的R2*值明显高于正常人，而且随着患者血肌酐的增高， 测得的皮质及髓质R2*值均增高， 提示肾髓质的R2*值可以在肌酐升高之前，就发现肾脏损害的存在。
利用BOLDMRI研究慢性肾小球肾炎组和糖尿病肾病组R2*值与肾小球滤过率（GFR）的关系，发现前者的R2*值与GFR有较好相关性， 而后者的R2*值与GFR的相关性并不明显。
认为肾间质纤维化在早期糖尿病肾病缺血缺氧病变中并非首要作用机制， 这可能与各种病因所致CKD的发病、进展机制不同有关。
通过BOLD-MRI测量正常人和无合并症的早期2型糖尿病患者肾髓质R2*值， 对比发现后者肾脏髓质已存在缺氧改变。
这些病人肾脏皮髓质厚度在BOLD成像上尚属“正常”， 与正常组无统计学差异，但测量的肾髓质R2*值明显高于对照组。
这说明R2*值较实验室检查和常规影像学检查更敏感, 能够在功能代谢水平上更早地发现肾脏的异常改变。
检测STZ诱导的I型糖尿病大鼠建模成功2、5、14和28d后肾脏外髓质的R2*值、氧分压和血流量，证实患病2d的小鼠肾髓质R2*值开始升高， 与Oxylite探针测量到的氧分压变化一致。
对照组同时用Catheters检测大鼠肾血流量却没有明显改变，提示可能是因为糖尿病肾病早期高代谢状态导致了肾髓质缺氧， 而这些改变与肾血流量无关。
BOLD-MRI可敏锐的检测肾髓质的血氧水平变化， 从一个全新的角度阐述了糖尿病肾脏损害发病机制， 从中所获得的R2*可以作为疾病诊断以及临床治疗效果的重要观测指标。
总之，BOLD-MRI检测技术能早期发现糖尿病肾损害， 以便临床医生提早采取干预措施， 减少终末期肾病的发生。
促使肾功能恶化的因素中，以高血压最常见， 高血压肾病导致的终末期肾病正逐年增加。 高血压早期损害肾小管，使髓质氧含量减少。
随着病情的进展会逐渐累积肾小球，导致肾血流动力学改变，肾血流的减少又可以引起高血压，加重高血压。 高血压性肾病与肾脏局部NO分泌紊乱关系密切。
研究证实BOLD-MRI可以评价这一改变，试验中正常大鼠注射一氧化氮合成酶*制剂抑**（L-NAME）后，肾髓质R2*值明显增加， 与微电极测得的PaO2存在显著相关性。
而高血压组大鼠注射L-NAME后髓质R2*无明显变化， 提示高血压组肾脏NO活性减低。 运用BOLD-MRI检测正常血压和原发性高血压患者经低钠饮食和高钠饮食前后R2*值变化。
发现2组人群低钠饮食期肾髓质的R2*明显低于高钠饮食期，而皮质R2*变化不大， 说明低钠水平时髓质的含氧量较高。
血压正常人群髓质氧含量与近曲小管钠重吸收正相关，与远曲小管钠重吸收负相关， 而与肾脏血流量关系不大。
对于高血压人群， 髓质氧含量与近曲小管、远曲小管重吸收钠无明显关系。 表明干预钠的摄入可以影响肾脏组织的氧代谢，从病理生理学角度丰富了高血压相关肾脏疾病的基础研究。
慢性缺血性肾脏病是一类因肾动脉狭窄或阻塞、肾血流动力学显著变化而至的GFR降低、肾功能不全的慢性肾病， 肾小管病变为其最主要的病理变化。
利用BOLD-MRI检测原发性高血压和单侧肾动脉粥样硬化性高血压患者肾皮髓质的R2*值，发现2组间髓质R2*无明显差异，而皮质R2*却差异性显著， 推测肾皮质的氧合水平可以较好地预测不可逆的肾损伤。
研究的慢性肾缺血大鼠模型也同样证实了单侧肾动脉闭塞后大鼠双侧肾皮质、外髓外带、外髓内带及内髓的R2*值并无明显差别，分析可能与慢性肾RAS时GFR降低， 导致肾小管髓袢升支粗段和肾近曲小管重吸收钠减少，氧耗量降低有关。
乏氧诱导因子（HIF1α）是预测缺氧的敏感指标，Chade发现慢性RAS猪模型肾小管HIF1α产生减少，也认为慢性RAS不存在慢性缺氧， 慢性肾萎缩可能与缺氧以外的其他因素有关。
尽管目前BOLDMRI在肾缺血的研究范围仍然有限, 但可以推测BOLDMRI有助于判断一些治疗措施是否能改善人类肾髓质的氧动力学以及预测早期肾损伤严重程度的辅助方法。
DWI是一种对水分子扩散运动敏感的成像技术， 反映组织内分子活动的自由度，间接反映组织的结构特点。
表观扩散系数（ADC）定量反映水分子弥散运动大小，当肾间质炎症和纤维化、肾小管萎缩和增生以及肾灌注减少均使得肾脏转运功能减低， 而这一系列变化可从ADC值得到很好的反映。
因此DWI应用于肾间质纤维化程度的评价在理论上是可行的。 目前国内外关于肾脏ADC值与肾纤维化程度的相关性研究已成为热点。
研究发现不同分期的慢性肾纤维化患者ADC值的差异具有显著性，而且ADC值与肾小球滤过率呈正相关，研究还发现Scr水平正常的CKD患者ADC值已有降低， 这提示ADC在早期肾功能损害的判断方面比Scr水平有更好的敏感性。
研究进一步表明肾皮质的ADC值与Scr存在线性关系， 肾髓质的ADC值与Scr存在微弱线性关系。
对已接受肾穿刺活检的CKD患者按纤维化程度进行分级，发现随着纤维化的加重，肾脏皮质和髓质ADC值有减少的趋势， 其中皮质ADC值能更敏感的反映纤维化的程度。
然而，肾血液流动、小管液流动以及研究者选择的b值对ADC值都有很大的影响， 造成ADC值的结果分析的难度增加。
尽管如此，肾脏DWI检查作为一种新型的MR功能检查技术， 在发现早期肾纤维化改变中仍具有一定的诊断价值。
BOLDMRI技术是利用组织中血氧饱和度的变化来制造对比的磁共振成像技术。正常情况下，肾脏髓质负担的重吸收功能需要大量的氧供应， 故髓质受血流量及氧消耗变化的影响较皮质敏感。
CKD患者早期肾纤维化，引起皮髓质血流量降低，以髓质显著，BOLDMRI能敏感而特异性地检测到肾内的缺氧状态， 在不可逆肾损害之前发现肾脏的生理和功能紊乱。
大部分文献均采用表观横向弛豫率即R2*值来评价肾脏的血氧状态。临床实验发现DN肾髓质的R2*值明显低于正常人，但两组之间肾血流量并没有差别， 可能是DN早期高滤过和氧化应激原因导致了氧供与氧耗的失衡,使肾髓质出现明显的缺氧。
用Oxylite探针和BOLDMRI两种方法研究了利尿剂对无DN动物组肾内氧变化的影响，发现正常对照组肾脏髓质用Oxylite探针检测氧含量明显改善， R2*值降低；
而DN组肾髓质的R2*值未见明显变化，提示DN早期改变是肾髓质调节性血管扩张机制的损害。然而， BOLDMRI技术目前仍有其局限性。
研究发现BOLDMRI目前还不能区分CKD患者肾髓质R2*值改变到底是 氧的转运减少还是氧的消耗增多造成的；
还有个体的 生理因素、血容量、血管几何构型和所用射频脉冲参数 等各种因素都会引起R2*值的偏差。
尽管存在不足，但上述研究结果表明，BOLDMRI技术对于判断肾脏的缺血、缺氧改变仍具有独特的潜力，可以估计早期肾纤维化的程度， 预测潜在的可逆性肾损伤。
肾移植是终末期肾衰最为理想替代疗法。急性肾小管坏死（ATN）和急性排斥反应（AR）是早期移植肾功能不良的两个主要原因，鉴别的金标准为肾穿刺活检， 但此为有创检查，不容易被患者接受。
应用BOLDMRI进行AR与ATN移植肾成像后发现，AR组的肾髓质R2*值明显低于功能常组和ATN组， 并且与肾脏病理损害评分间存在一定的相关性。
利用BOLDMRI联合磁共振灌注检成像评价早期肾移植患者肾功能，发现AR组病人的髓质的血流量降低，说明肾髓质血流灌注下降，但在血流量明显减少的情况下，AR病人肾髓质局部氧生物利用度却是增加的，表现为R2*值较功能常组和ATN组明显降低。
将BOLDMRI用于观察环孢素在肾移植动物模型中的治疗效果，研究显示可以利用BOLD对肾毒*药性**物进行准确及时地评估， 对药物的作用方式及药物动力学特点进行研究。
因此，BOLDMRI不仅可以用于肾移植后的功能监测，早期发现排斥反应， 从病理生理学方面为临床治疗提供更多有价值的信息， 同时还可观察免疫*制剂抑**的治疗效果，指导临床医师制定合理的治疗方案。
同其他任何技术一样，BOLDMRI既有优点，也存在不足之处。BOLDMRI的优点在于其无创性，无需摄入外源性放射性对比剂，检查相对简单， 可同时提供形态及功能方面的信息。
近年来有研究者将BOLDMRI技术应用于急性肾衰竭的研究，估计急性肾损伤的严重程度， 更敏感地发现急性肾衰的高危病人。
然而，BOLDMRI不能对氧分压进行定量监测，此外影响R2*值的因素较多，其反映的信息难以准确判断。BOLDMRI作为当今影像学领域的研究热点， 其应用范围将不断拓宽，应用价值也将日益受到重视。
在CKD氧合水平的评估方面，BOLDMRI作为唯一可无创性准确评价肾实质氧合状态的方法，在肾脏病的研究与临床应用中具有广阔的前景。
