常规超声及声辐射力脉冲成像检测化疗药物肝损害的实验研究

王艳林，张 旭，闫亚飞，栗建辉

(1.河北大学研究生学院，河北 保定 071002；2.河北大学附属医院超声科，河北 保定 071000)

·论 著·

常规超声及声辐射力脉冲成像检测化疗药物肝损害的实验研究

王艳林1，张 旭1，闫亚飞1，栗建辉2*

(1.河北大学研究生学院，河北 保定 071002；2.河北大学附属医院超声科，河北 保定 071000)

目的探讨应用化疗药后药物对兔肝造成的病理损害及其常规超声表现和声辐射力脉冲成像(acoustic radiation force impulse imaging, ARFI)的测定值。方法雌性新西兰大耳白兔30只，随机分对照组(A组)、环磷酰胺+表柔比星组(B组)及环磷酰胺+表柔比星+脂肪乳组(C组)，每组10只。用药前测定兔肝功能及血脂，对兔肝行常规超声及声辐射力脉冲成像检查，测定剪切波速度，应用6个周期化疗药后再次行上述检查，比较用药前后的肝功能、血脂、常规超声表现及剪切波速度值，最后行兔肝病理检查。结果A组用药前后AST和ALT差异均无统计学意义(P>0.05),B组和C组用药后AST和ALT均较用药前明显升高(P<0.05),用药后B组和C组AST和ALT值均高于A组，C组又高于B组(P<0.05)。A组用药前后TC差异无统计学意义(P>0.05),B组和C组用药后TC均较用药前升高(P<0.05),用药后B组和C组TC值均高于A组，C组又高于B组(P<0.05)；A组和B组用药前后TG差异均无统计学意义(P>0.05),C组用药后TG较用药前明显升高(P<0.05),且C组用药后TG明显高于A组和B组(P<0.05)；A组应用安慰剂后超声未见异常； B组、C组应用化疗药后肝脏常规超声显示肝包膜增厚，体积轻度增大，外形饱满，不同程度实质回声增强、不均匀，胆管壁及门脉壁回声增强，肝内外胆管及门脉未见扩张，C组更为明显。A 组用药前后剪切波速度差异无统计学意义(P>0.05), B组和C组用药后剪切波速度均较用药前有增加(P<0.05)，用药后B组和C组剪切波速度均高于A组(P<0.05)。结论应用中短期化疗药疗程不能引起兔肝明显的脂肪肝病理损害，声辐射力脉冲成像可对化疗药物性肝损害进行定量评价。

脂肪肝；超声检查；声辐射力脉冲成像

近年来癌症发病率逐年上升，且发病年龄年轻化，除适时手术外，化疗已成为癌症病程各期的积极治疗措施。临床上发现经过数个周期化疗的患者，超声检查肝脏实质回声增强，致密度增高，有类似脂肪肝的图像表现，有学者称其为化疗性脂肪肝[1]，多数学者的理论是建立在血脂检查结果及CT或超声检查的基础上得出的，没有病理学证据。为探究应用化疗药后肝脏受损情况，本研究根据乳腺癌常用化疗药方案进行了兔肝动物实验，以期明确这种损害的真实情况。

1 材料与方法

1.1 实验动物 选用由北京海淀区兴隆实验动物养殖场提供[动物生产许可证号 SCXX(京)2011-0006，质量合格证号11805800000637]的30只普通级健康新西兰大白兔，均为雌性，体质量2.15～2.50 kg，实验开始前详细记录各组兔一般生理状态、体质量，抽取每只兔耳缘静脉血检测肝功能、血脂，并作肝脏常规超声检查及声辐射力脉冲成像值的测定，确保每只兔检测指标符合实验标准。所有实验兔在同一间饲养室，单笼饲养，适应性喂养1周后进行实验。30只兔随机分对照组(A组)、环磷酰胺+表柔比星组(B组)及环磷酰胺+表柔比星+脂肪乳组(C组)，每组10只。

1.2 实验方法 A组给予安慰剂饲养；B组给予化疗药(环磷酰胺28 mg/kg、表柔比星2.8 mg/kg)；C组给予化疗药(环磷酰胺28 mg/kg、表柔比星2.8 mg/kg)和30%脂肪乳3.5 mL/kg。B组和C组每3周兔耳缘静脉给予化疗药1次，共6个周期；C组30%脂肪乳3.5 mL/kg每3周耳缘静脉给药1次，共6次。每组用药前、用药6个周期后均查肝功能、血脂，同时行肝脏常规超声检查及肝实质声辐射力脉冲成像(acoustic radiation force impulse，ARFI)测定。实验结束时用乌拉坦处死兔子，取肝脏，福尔马林固定，病理切片待观察。所得结果与肝脏声像图进行对照研究。

1.3 超声检查 应用西门子S2000彩色超声仪，具备ARFI功能，应用线阵探头，探头频率4～9 MHz,显示深度4.0 cm。实验兔腹部去毛，使其仰卧，在安静状态下观察兔肝的大小外形，内部实质回声情况，肝内管道回声及走行，管道径线变化情况等，然后启动ARFI功能，测定右肝经第一肝门切面上距体表深度2.0 cm处肝实质的剪切波速度，随机取3个等深点测量(图1)，每个等深点测3次，然后将9个数值平均，记录平均值进行统计。

1.4 统计学方法 应用SPSS 19.0统计软件处理数据。计量资料比较分别采用配对t检验、F检验和SNK-q检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 3组用药前后AST和ALT比较 3组用药前AST和ALT差异均无统计学意义(P>0.05)；A组用药前后AST和ALT差异均无统计学意义(P>0.05),B组和C组用药后AST和ALT均较用药前明显升高(P<0.05)；用药后B组和C组AST和ALT值均高于A组，C组又高于B组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 3组用药前后AST和ALT比较Table 1 Comparison of AST and ALT before and after medication among 3 groups

*P<0.05与A组比较 #P<0.05 与B组比较(SNK-q检验)

2.2 3组用药前后TC和TG比较 3组用药前TC和TG差异均无统计学意义(P>0.05)；A组用药前后TC差异无统计学意义(P>0.05),B组和C组用药后TC均较用药前升高(P<0.05),用药后B组和C组TC均高于A组，C组又高于B组，差异有统计学意义(P<0.05)。A组和B组用药前后TG差异均无统计学意义(P>0.05),C组用药后TG较用药前明显升高(P<0.05),且C组用药后TG明显高于A组和B组，差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 3组用药前后TC和TG与比较Table 2 Comparison of TC and TG before and after medication among 3 groups

*P<0.05与A组比较 #P<0.05与B组比较(SNK-q检验)

2.3 3组用药前后超声波结果比较 A组应用安慰剂后超声未见异常； B组、C组应用化疗药后肝脏常规超声显示肝包膜增厚，体积轻度增大，外形饱满，不同程度实质回声增强、不均匀，胆管壁及门脉壁回声增强，肝内外胆管及门脉未见扩张，C组更为明显(图2)。3组用药前剪切波速度差异无统计学意义(P>0.05)；A组用药前后剪切波速度差异无统计学意义(P>0.05), B组和C组用药后剪切波速度均较用药前增加(P<0.05)，用药后B组和C组剪切波速度均高于A组(P<0.05)，B组与C组间差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表3 3组用药前后剪切波速度比较Table 3 Comparison of shear wave velocity before and after medication among 3 groups

*P<0.05 与A组比较(SNK-q检验)

2.4 3组用药6周期后病理检查结果 A组未见明显异常病理改变；B组有不同程度肝细胞胞质疏松，核增大，肝细胞水肿变性，点状坏死，尚可见部分肝细胞有少许嗜酸变性、少许脂肪变性，汇管区肝血窦血管扩张，充血，淋巴细胞浸润等；C组肝细胞肿胀、胞浆疏松，可见气球样变(图3)，肝细胞点片状坏死及局部钙化(图4)，可见较多肝细胞嗜酸样变及较多脂肪变性，范围未达到5%的程度(图5)，汇管区少许淋巴细胞浸润, 局灶性纤维组织增生(图6)等。经对照比较，C组较B组出现的病理改变更为明显，也出现了较多的细胞坏死、钙化和纤维化的成分。

图1 兔肝声辐射力脉冲成像剪切波速度的测量
Figure 1 The measurement of ARFI shear wave velocity of rabbit liver

图2 C组应用环磷酰胺+表柔比星+脂肪乳6个周期后兔肝显示有包膜增厚，体积稍大，肝实质不同程度回声增强、不均匀，胆管壁及门脉壁回声增强等现象
Figure 2 After 6 cycles of drug use group C showed that hepatic capsules became thicker, livers were slightly enlarged，parenchymas were hyperechoic and heterogeneous, the echoes of bile duct wall and portal vein wall were enhanced

图3 C组应用环磷酰胺+表柔比星+脂肪乳6个周期后兔肝细胞肿胀变性并气球样变(HE ×400)
Figure 3 After 6 cycles of drug use there were some hepatocyte swelling，ballooning degeneration in group C(HE ×400)

图4 C组应用环磷酰胺+表柔比星+脂肪乳6个周期后兔肝可见一些点片状坏死及钙化(箭头)(HE ×400)
Figure 4 After 6 cycles of drug use there were some spotty and patchy necrosis, focal calcification(arrows) in group C(HE ×400)

图5 C组应用环磷酰胺+表柔比星+脂肪乳6个周期后兔肝可见较多脂肪变性(箭头)(HE ×100)
Figure 5 Ater 6 cycles of drug use there were more fatty degeneration(arrows) in group C(HE ×100)

图6 C组应用环磷酰胺+表柔比星+脂肪乳6个周期后兔肝可见局灶性纤维组织增生(箭头)(HE X 40)
Figure 6 Ater 6 cycles of medication there were some focal fibrosis (arrows) in group C(HE ×40)

3 讨 论

近年来肿瘤发病率上升趋势明显，乳腺癌居我国女性恶性肿瘤首位，严重影响妇女的健康和生命[2-4]，适时手术治疗和术后化疗以及内分泌治疗能够显著提高治疗的效果[5]。但是，有一种现象始终困扰着临床，即经过几个化疗周期之后，患者超声检查时出现肝实质回声增强，后部回声衰减，肝内网络结构显示欠清晰，类似脂肪肝的声像图表现，有学者称之为“化疗性脂肪肝”，并认为其机制是：①化疗药直接造成肝细胞坏死，激活细胞色素P450酶，其代谢反应产生亲电子基或自由基，进一步导致肝细胞坏死，也可作为氧化剂或产生脂质过氧化物引起慢性肝损伤并产生脂肪代谢障碍，最终引起脂肪肝[6]；②化疗药物在肝内蓄积，并对正常肝细胞内质网及某些酶具有不同程度的破坏，从而干扰了脂肪酸的氧化过程[7]；③化疗药可以阻断细胞核mRNA的生成，抑制线粒体蛋白质的合成及减缓脂肪酸的β氧化，减少肝内脂肪酸的释放，形成脂肪肝[8]。脂肪肝是由多种原因引起，可分为酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪肝，化疗药引起的脂肪肝是非酒精性药物性脂肪肝，此病可由多种药物引起，如四环素、肾上腺皮质激素和抗肿瘤药物等[9]。肝细胞内脂质积聚超过肝湿重的5%，即可称为脂肪肝。根据发生脂肪变性的肝细胞在全肝所占的比例，可将非酒精性脂肪肝分为4级：脂肪变性肝细胞 ≤5%为0级，脂肪变性肝细胞>5%～33%为1级，脂肪变性肝细胞>33%～66%为2级，脂肪变性肝细胞>66%为3级，2～3级被认为是较为严重的脂肪变性。根据病理损害的轻重程度不同，可分为单纯性脂肪肝(低倍镜下 1/3以上的肝细胞脂肪变性和脂肪贮积，但无明显炎症、坏死和纤维化)、脂肪性肝炎(主要表现为肝细胞内有大泡性脂肪滴贮积，伴肝细胞气球样变，甚至肝细胞不同程度的坏死，以及小叶内和汇管区混合性炎细胞浸润)及脂肪性肝纤维化和(或)肝硬化(主要是纤维化及假小叶形成)[10]。单纯性脂肪肝如不及时控制个别病例可进展为脂肪性肝炎甚至肝纤维化和(或)肝硬化，从而影响化疗的进行，导致原发肿瘤治疗的失败[11]。

本研究应用化疗药6个周期，C组还增加了脂肪乳的应用，即在化疗药的基础上增加了大豆油和脂肪酸成分，结果B组、C组的肝功能异常，表明化疗药能够对肝组织造成损害。环磷酰胺导致肝损害可能是由于其主要代谢产物丙烯醛的肝脏毒性所致，引起肝细胞坏死，肝小叶中心充血，导致肝酶异常甚至胆红素升高[12]。本研究病理结果显示B组有肝细胞水肿、少许细胞嗜酸样变及少许脂肪变性、汇管区炎细胞浸润、点状坏死等，未形成明显的脂肪肝病变，但有一些类似肝炎的病理损害。超声上也只是显示了肝包膜增厚，不同程度实质回声增强、不均匀，胆管壁及门脉壁回声增强，没有明显的脂肪肝声像图表现，C组兔增加了脂肪乳静脉注射，血脂也较A组和B组升高，病理上除了B组的损害表现外，还出现了较多脂肪变性(范围未达到5%的程度)、点片状肝细胞坏死、局灶钙化及局限性纤维化等，超声上肝实质回声增强、不均匀，网络结构不清晰也较B组明显一些，但从超声诊断标准来看，与临床上肿瘤患者经过几个化疗周期后即出现明显的脂肪肝不相吻合。经过询问病史得知，大多数化疗的肿瘤患者，都需要加强营养，遵照医嘱食用较多脂肪和蛋白质饮食，如鸡汤、炖肉、海参、鸡蛋等，不能饮食者多给予脂肪乳静脉输入，加之患者运动又少，造成化疗中后期大量营养物质过剩，脂肪沉积在肝内，形成脂肪肝。施彩等[13]也认为化疗患者在治疗过程中合理控制饮食对防止脂肪肝形成有一定的帮助。用药后出现的肝脏超声异常表现主要是由于药物对肝脏产生了变性、坏死、炎症等损害所造成的，致使原来比较均质的肝脏超声介质变成了许多不均质界面，如肝细胞的肿胀、脂肪变性、汇管区炎症反应、小血管充血、局部纤维化及钙化等，均可造成超声图像上的回声不均匀，局部肝实质回声反射增强，肝内胆管壁回声增强等现象。弹性成像对肝脏的损害，尤其是肝纤维化及硬化的检测具有独到之处，其中ARFI技术通过向欲测定硬度的区域发射推进脉冲，使局部发生形变并产生横向传递运动的剪切波，系统采集剪切波信号并演算出速度值，进而获得组织弹性模量估计值[14]。陈敏等[15]对 373例慢性乙型肝炎患者肝右叶不同检测位置分组进行ARFI检测，并行肝穿刺活组织检查，比较肝纤维化分级与各组间 ARFI 测值之间的关系，结果表明肝右前叶及右后叶检测位置均显示剪切波速度在不同肝纤维化分级间的差异有统计学意义(P<0.001)；以1.45 m/s作为 ARFI 技术诊断重度肝纤维化界值的敏感度为70.5%,特异度为81.6%;以1.52 m/s作为诊断早期肝硬化界值的敏感度为 84.9%,特异度为78.1%。张大鹍等[16]利用ARFI技术对67例非酒精性脂肪肝患者进行了弹性测量，所有患者均行肝穿刺活组织检查，以病理结果为金标准，对肝脏的剪切波速度与肝脏脂肪变性、小叶内炎症及肝纤维化程度关系进行统计分析；患者不同脂肪变性与小叶内炎症程度间测值差异无统计学意义，肝纤维化分期S0～S4的测值分别为(1.18±0.28) m/s、(1.25±0.31) m/s、(1.44±0.52) m/s、(1.54±0.50) m/s、(1.86±0.73) m/s, 组间比较差异有统计学意义(P<0.05),作者认为肝脏 AFRI所测剪切波速度与肝纤维化分期存在相关性。本研究用药后A组、B组和C组肝脏平均剪切波速度分别为(0.96±0.05)m/s、(1.37±0.13) m/s、(1.41±0.10) m/s,B组和C组与A组比较差异有统计学意义(P<0.05)，这与文献报道基本相符；A组无明显病理改变，肝实质较软，剪切波在正常范围，而B组与C组剪切波速度均增高，超出正常范围，但又达不到明显纤维化和硬化的程度，这主要是由于兔肝实质及汇管区发生病变，硬度相对增加，这表明弹性成像对除了纤维化和硬化以外的其他肝脏疾病(如化疗性肝损害)也有应用价值。

尽管本动物实验应用了6个周期的药物，C组还加用了脂肪乳，但超声检查兔肝时没有像接受几个周期化疗药后的患者那样出现明显的脂肪肝声像图表现，这可能是化疗药物引起脂肪肝的程度一般不会很严重，也可能是物种差异所致。但笔者认为，接受化疗药的患者出现明显的脂肪肝主要还是治疗过程中或治疗后大量补充营养物质造成的，这有待于通过行化疗药+高脂饮食的动物实验来证实。

[1] 伍楚蓉,唐武兵,杨文,等.乳腺癌患者化疗后内分泌治疗并发脂肪肝的发病因素分析[J].广东医学，2013,34(22)：3411-3413.

[2] 陈万青,郑荣寿,张思维,等.2012年中国恶性肿瘤发病和死亡分析[J].中国肿瘤，2016,25(1):1-8.

[3] 陈会岩,王婷，李元.北京市西城区妇女乳腺疾病危险因素分析[J].河北医科大学学报，2014,35(1)：77-80.

[4] 王亚凡，刘晓旭，莫中福，等.河北省部分农村妇女宫颈癌、乳腺癌筛查结果分析[J].河北医科大学学报，2016,37(2)：154-157.

[5] 王碧芸，龚成成，胡夕春.2015版《中国抗癌协会乳腺癌诊治指南与规范》:药物治疗策略的解读[J/CD].中华乳腺病杂志：电子版，2016，10(2)：65-70.

[6] Li S,Tan H Y,Wang N,et al. The role of oxidative stress and antioxidants in liver disease[J]. Int Mol Sci,2015,16(11):26087-26124.

[7] Sharma A,Houshyar R,Bhosale P,et al. Chemotherapy induce liver abnormalities: an imaging perspective[J]. Clin Mol Hapatol ,2014,20(3):317-326.

[8] Bahirwani R,Reddy KR. Drug-induced liver injury due to cancer chemotherapeutic agents[J]. Semin Liver Dis,2014,34(2):162-171.

[9] Pessayre D,Fromenty B,Berson A,et al. Central of mitochondria in drug-induced liver injury[J]. Drug Metab Rev,2012,44(1):34-87.

[10] 中华医学会肝病学分会脂肪肝和酒精性肝病学组.中国非酒精性脂肪性肝病诊疗指南(2010 年修订版)[J/CD].中国医学前沿杂志：电子版,2012，4(7)：4-10.

[11] Dash A,Figler RA,Sanyal AJ，et al. Drug-induced steatohepatitis [J]. Expert Opin Drug Metab Toxicol，2017,13(2):193-204.

[12] 徐婧，张卓莉.环磷酚胺治疗自身免疫疾病中的不良反应及防治[J/CD].中华临床医师杂志：电子版，2012,6(15)：4397-4399.

[13] 施彩，杨玲，张颖，等.乳腺癌化疗所致脂肪肝的临床分析[J].现代肿瘤医学，2012,20(12)：2511-2512.

[14] 张大鹍,陈敏,刘阳,等.声辐射力脉冲成像与ARFI指数评价慢性丙型肝炎肝纤维化的临床价值[J].中华超声影像学杂,2013,22(1):30-33.

[15] 陈敏,张大鹍,刘阳,等.声辐射力脉冲成像技术评价慢性乙型肝炎肝纤维化程度的临床研究[J].中华超声影像学杂志，2015，24(4)：311-315.

[16] 张大鹍，陈敏，王瑞芳，等.声辐射力脉冲成像定量评价非酒精性脂肪性肝病与病理对照研究[J/CD].中国临床医师杂志：电子版，2012，6(15)：4253-4257.

(本文编辑：许卓文)

Experimental study on conventional ultrasound and acoustic radiation force pulse imaging detecting liver damage induced by chemotherapeutic drugs

WANG Yan-lin1, ZHANG Xu1, YAN Ya-fei1, LI Jian-hui2*

(1.PostgraduateCollegeofHebeiUniversity,HebeiProvince,Baoding071000,China; 2.DepartmentofUltrasonography,theAffiliatedHospitalofHebeiUniversity,HebeiProvince,Baoding071000,China)

Objective To investigate ultrasonographic characteristics， acoustic radiation force impulse imaging(ARFI) values and pathological findings of rabbit liver damage after using chemotherapeutic agents. Methods Thirty female New Zealand rabbits were randomly divided into 3 groups， group A(control group)， group B(cyclophosphamide+epirubicin group)， group C(cyclophosphamide+epirubicin+fat emulsion group). The liver function and blood lipid were measured before and after treatment. The rabbit liver was examined by conventional ultrasound and acoustic radiation force imaging. After 6 cycles of chemotherapy drugs, the liver function, blood lipid, conventional ultrasound and shear wave velocity were compared before and after treatment and livers were taken out for pathological observation. Results There was no significant difference in AST and ALT before and after treatment in group A(P>0.05). AST and ALT in group B and group C were markedly elevated after drug use (P<0.05), and were higher than group A. AST and ALT in group C were higher than group B (P<0.05). There was no significant difference in TC before and after treatment in group A(P>0.05), B in group C and group TC were higher than those before treatment(P<0.05), the TC values of B group and C group after treatment were higher than those of A group, C group was higher than B group. There was no significant difference in TG between the A group and the B group before and after treatment(P>0.05), the TG in the C group was significantly higher than that before treatment(P<0.05), and the TG in the C group was significantly higher than that in the A group and the B group(P<0.05). There was no abnormality in A group after placebo. After using chemotherapy in B group, C group, liver routine ultrasound examination revealed hepatic capsular thickening, volume slightly enlarged, plump shape, different degrees of echogenic, uneven, bile duct wall and portal vein wall echogenic extrahepatic bile duct and portal vein were dilated, C group was more obvious. There was no significant difference in shear wave velocity before and after treatment in A group(P>0.05). The shear wave velocity of B group and C group was higher than that before treatment(P<0.05), and the shear wave velocity of B group and C group after treatment was higher than that of A group(P<0.05). Conclusion A short-middle term administration of chemotherapeutic agents is not able to cause prominent fatty liver. ARFI can be utilized as a useful method for the quantitative evaluation of liver lesion caused by chemotherapeutic agents.

fatty liver; ultrasonography; acoustic radiation force impulse imaging

2017-03-28；

2017-05-09

河北省医学科学研究重点课题(20160044)

王艳林(1986-)，女，河北邯郸人，河北大学研究生学院医学硕士研究生，从事超声医学诊断研究。

*通讯作者。E-mail：lijianhui_1966@sina.com

R575.5

A

1007-3205(2017)05-0579-06

10.3969/j.issn.1007-3205.2017.05.019