超声弹性成像与弥散定量分析评估肝纤维化程度

刘雪芹　骆雁翎　张迎春　刘晓灵　冀建峰

肝纤维化是慢性肝病向肝硬化、肝癌进展的中间环节[1]。已有大量研究显示，肝纤维化属可逆性病变[2]。当前临床诊断与评估肝纤维化的金标准为病理组织学检查，存在创伤大、可重复性差、风险高等弊端[3]。近年来，超声弹性成像及弥散定量技术的发展，为肝纤维化程度的无创评估提供了新的思路[4]。为验证这一技术的临床参考价值，我科进行了前瞻性分析。

1　对象与方法

1.1　研究对象

194例慢性肝炎患者就诊时间2015年2月至2017年4月，病理检查结果肝纤维化分级（S分级）[5]，男137例，女57例，年龄18～74岁，平均（41.36±10.58）岁，病程8个月～27年，中位病程9年。

1.2　超声检查

使用EUB-preirus彩色超声诊断仪（日本日立公司）行超声弹性成像及弥散定量分析。超声弹性成像使用L-52探头，探头频率3～7 MHz，患者取仰卧位，首先探查右前叶肝脏组织，而后启动弹性成像模式，将探头置于距肝表面1 cm处，取样范围设定为（2.5×2.5）cm2，嘱患者屏气，选择与穿刺活检相同的区域性弹性成像检查，待弹性图稳定后保存图像并启动弥散定量分析，记录相关参数，重复操作3次并取平均值。弥散定量分析参数包括应变均值（MEAN）、标准偏差（SD）、蓝色区域百分比（PA）、复杂度（COMP）、峰度（KURT）、偏度（SKEW）、对比度（CONT）、均等性（ENT）、杂乱度（IDM）、一致性（ASM）及相关性（CORR），并计算弹性指数，弹性指数=-0.09MEAN-0.05SD+0.023PA+0.025COMP+0.775SKEW-0.281KURT+2.08 3ENT+3.042IDM+39.979ASM-5.542。

1.3　病理组织活检

患者均于超声检查后接受超声引导下肝组织活检。于200倍显微镜下观察活检标本肝纤维化程度[6]。肝纤维化分期标准参照中华医学会传染病与寄生虫病学分会制定的病毒性肝炎防治方案[7]：S0期：无肝纤维化；S1期：汇管区纤维化扩大，局限窦周及小叶内纤维化；S2期：汇管区周围纤维化，纤维隔形成，小叶结构保留；S3期：纤维间隔伴小叶结构紊乱，无肝硬化；S4期：早期肝硬化。

1.4　分析方法

比较S0～S4期各组患者肝脏弹性图像差异以及各弥散定量参数分布特征，运用Spearman相关性分析，计算肝纤维化分期与弥散定量参数的相关性，并使用ROC曲线，以相关性显著的参数为诊断参数，探索其截断值及诊断效能。

2　结果

病理检查共检出S0期患者45例，S1期41例，S2期40例，S3期17例，S4期51例，194例患者中，149例（76.80%）合并肝纤维化。

S0期患者超声弹性图以绿色为主，随着肝纤维化分期的加剧，患者超声弹性图蓝色比例逐渐上升，且直方图由正态分布转为偏态分布，见图1。

图1　S0-S4期肝脏纤维化超声弹性图像

随着患者肝纤维化程度的加剧，其MEAN、KURT、ENT逐渐降低，SD、PA、COMP、SKEW、CONT、IDM、ASM及弹性指数逐渐升高，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1　各组患者弥散定量分析参数比较（±s）

表1　各组患者弥散定量分析参数比较（±s）

注：与S0期比较，*P＜0.05；与S1期比较，aP＜0.05；与S2期比较，bP＜0.05；与S3期比较，cP＜0.05

参数 S0期（n=45） S1期（n=41） S2期（n=40）MEAN 115.39±35.26 108.26±7.75* 94.31±6.20*a SD 40.89±5.52 46.75±6.62* 53.26±6.47*a PA 1.04±0.22 10.31±2.26* 17.68±4.03*a COMP 11.26±2.31 16.17±3.08* 27.64±4.25*a KURT 2.71±0.52 2.50±0.39* 2.34±0.25*a SKEW 0.22±0.05 0.29±0.08* 0.35±0.04*a CONT 158.26±40.64 169.35±40.48* 177.62±52.95*a ENT 3.81±0.26 3.54±0.31* 3.09±0.45*a IDM 0.13±0.02 0.16±0.03* 0.20±0.04*a ASM 0.01±0.00 0.03±0.01* 0.06±0.01*a CORR 0.92±0.14 0.89±0.11 0.88±0.13弹性指数 2.64±0.44 2.99±0.41* 3.15±0.53*a参数 S3期（n=17） S4期（n=51） P值MEAN 89.21±7.66*ab 76.59±6.74*abc ＜0.05 SD 55.83±7.76*ab 68.25±7.84*abc ＜0.05 PA 26.51±5.70*ab 38.85±5.22*abc ＜0.05 COMP 33.19±5.25*ab 38.01±6.14*abc ＜0.05 KURT 2.10±0.33*ab 1.95±0.24*abc ＜0.05 SKEW 0.40±0.07*ab 0.45±0.06*abc ＜0.05 CONT 185.43±50.44*ab 197.05±52.59*abc ＜0.05 ENT 2.76±0.33*ab 2.52±0.39*abc ＜0.05 IDM 0.28±0.05*ab 0.39±0.02*abc ＜0.05 ASM 0.10±0.02*ab 0.15±0.03*abc ＜0.05 CORR 0.79±0.10 0.80±0.12 ＞0.05弹性指数 3.88±0.66*ab 4.26±0.58*abc ＜0.05

Spearman相关性分析MEAN(r=-0.635)、ENT(r=-0.568)与肝纤维化分期呈负相关，SD(r=0.529)、PA(r=0.671)、COMP(r=0.482)、SKEW(r=0.529)、CONT(r=0.557)、IDM(r=0.525)、ASM(r=0.623)及弹性指数(r=0.699)与肝纤维化分期呈正相关（P＜0.05）。以相关性分析中相关系数最大的参数弹性指数（r=0.639）为依据，其诊断肝纤维化分期的截断值及效能见表2、图2。

表2　弹性指数评估肝纤维化程度的截断值及效能分析

图2　弹性指数评估肝纤维化程度的ROC曲线

3　讨论

作为肝纤维化诊断的金标准技术，穿刺活检属有创检查，存在风险较高、可重复性低、患者耐受度差的弊端，且肝内纤维化组织的不均匀分布也会因标本差异造成误判[8-10]。既往有研究发现实验室检查虽然对于肝纤维化的在早期诊断有着一定参考价值，但繁多的检查项目以及有限的精确性均使其难以成为肝纤维化的首选[11]；CT、MRI等影像学技术诊断早期肝纤维化的灵敏度与特异性也难以满足临床需求[12]。超声弹性成像以其可直接评估肝脏质地及硬度的特性，且可提供定量分析[13]。

上文的超声图像显示随着患者肝纤维化程度分期的上升，弹性图蓝色比例逐渐上升且呈偏态分布趋势，由蓝色区域的增多意味着肝脏质地由软向硬的变化趋势，与肝纤维化程度的加剧具有一致性[14-15]。

在弥散定量分析参数的分析中，可以发现，除CORR外，其余11项参数均在肝纤维化不同分期中呈现相应变化趋势，如MEAN与组织弥散分析区域内肝组织在受力情况下平均应变程度有关，随着肝纤维化的进展，患者MEAN逐渐下降，说明肝纤维化面积的增加可导致肝组织硬化、应变程度受限[16]；而肝纤维化分期由S0向S4期演变时，其COMP逐渐上升，反映出超声弹性图像由均一绿色分布向杂乱无序蓝色分布转化的趋势[17]。弹性指数是综合多项弥散定量分析弹性特征量所得到的参数，能够为肝组织软硬程度的区分提供全面参考。有学者将该指数用于脂肪肝的分级评估与肝脏良恶性肿瘤的无创鉴别，得到了满意的结果[18]。此次研究也得出以2.97为截断值时，弹性指数区分是否发生肝硬化的灵敏度、特异性分别达到84.35%、88.19%，而以3.93为截断值时，弹性指数评估S4期肝纤维化的特异性高达100.00%，均显现出该技术在评估肝纤维化程度中的良好效能。需要注意的是，参照弹性指数难以区分S3期与S4期肝纤维化，考虑与本研究S3期病例数有限所致弥散定量分析参数变异度较高有关，关于S3期、S4期肝纤维化的无创鉴别，仍有待进一步深入研究加以明确。

[1] SHI Y, WANG X H, ZHANG H H, et al. Quantitative analysis of real-time tissue elastography for evaluation of liver fibrosis[J].Int J Clin Exp Med, 2014, 7(4): 1014.

[2] VAN BEERS B E, DAIRE J L, GARTEISER P. New imaging techniques for liver diseases[J]. J Hepatol, 2015, 62(3): 690-700.

[3] BATALLER R, BRENNER D A. Liver fibrosis[J]. J Clin Invest,2005, 115(2):209.

[4] TANG A, CLOUTIER G, SZEVERENYI N M, et al. Ultrasound elastography and MR elastography for assessing liver fibrosis:part 1, principles and techniques[J]. Am J Roentgenol, 2015,205(1): 22-32.

[5] VENKATESH S K, EHMAN R L. Magnetic resonance elastography of liver[J]. Magn Reson Imaging Clin N Am, 2014,22(3): 433-446.

[6] 郭静文, 陈越峰, 周瑞莉, 等. 实时超声弹性定量参数与肝纤维化分期的相关性[J]. 循证医学, 2016, 16(6): 352-354.

[7] COELHO R, RIBEIRO H, MACONI G. Bowel Thickening in Crohn’s Disease: Fibrosis or Inflammation? Diagnostic Ultrasound Imaging Tools[J]. Inflamm Bowel Dis, 2017, 23(1):23-34.

[8] WANG L, XIA P, LV K, et al. Assessment of renal tissue elasticity by acoustic radiation force impulse quantification with histopathological correlation: preliminary experience in chronic kidney disease[J]. Eur Radiol, 2014, 24(7): 1694-1699.

[9] BARR R G, FERRAIOLI G, PALMERI M L, et al. Elastography assessment of liver fibrosis: society of radiologists in ultrasound consensus conference statement[J]. Radiology, 2015, 276(3):845-861.

[10] 骆战辉, 申志扬, 郭琦, 等. 组织弥散定量分析在大鼠肝纤维化分级中的应用研究[J]. 中华超声影像学杂志, 2015, 24(11):1000-1004.

[11] 李萍, 王丽, 胡蓉,等. 血清纤维化标志物和肝功能指标在慢性乙型肝炎患者肝纤维化诊断中的价值[J]. 疑难病杂志, 2017,16(6):575-578.

[12] TANG A, CLOUTIER G, SZEVERENYI N M, et al.Ultrasound elastography and MR elastography for assessing liver fibrosis: part 2, diagnostic performance, confounders, and future directions[J]. Am J Roentgenol, 2015, 205(1): 33-40.

[13] RONOT M, DI RENZO S, GREGOLI B, et al. Characterization of fortuitously discovered focal liver lesions: additional information provided by shearwave elastography[J]. Eur Radiol,2015, 25(2): 346-358.

[14] LU Q, LING W. Ultrasound Elastography in the Assessment of Liver Fibrosis[M]// Springer Netherlands, 2016.

[15] TANG Y, ZHAO J, LIU D, et al. Evaluation of Early Kidney Damage Caused by Brain Death Using Real-Time Ultrasound Elastography in a Bama Pig Model[J]. Ultrasound Med Biol,2017, 43(10): 2395-2401.

[16] HONJO M, MORIYASU F, SUGIMOTO K, et al. Relationship between the liver tissue shear modulus and histopathologic findings analyzed by intraoperative shear wave elastography and digital microscopically assisted morphometry in patients with hepatocellular carcinoma[J]. J Ultrasound Med, 2014, 33(1): 61-71.

[17] FRIEDRICH-RUST M, POYNARD T, CASTERA L. Critical comparison of elastography methods to assess chronic liver disease[J]. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2016, 13(7): 402-411.

[18] HAO L, TU J Z, WANG X H, et al. Effect of Inflammation on Fibrosis Staging Measured by Quantitative Elasticity Parameters in Rats With Immune Hepatitis[J]. J Ultrasound Med, 2016,35(6): 1223-1231.