肝纤维化无创诊断的现况分析

李涛　李勇忠　谭敦勇　杨晓萌

[摘要]肝纤维化是各种慢性肝病发展成肝硬化、肝衰竭甚至肝癌的转折点，因此，对其进行早期诊断和干预显得尤为重要。而传统对于肝纤维化诊断的金标准为肝活检，其是根据负压吸引原理，采用快速穿刺方法，从肝内取少量肝组织，进行病理结果分析，但也存在局限性，如对患者的创伤性以及实施条件的高要求性。近些年来，国内外众多学者致力于肝纤维化的无创诊断研究，主要包括两个方面，一是通过血清生化检测，二是通过物理成像技术。本综述旨在系统分析各种非侵入性方法的优劣，以及探讨随着医学的发展，肝纤维化的无创诊断能否接近甚至替代肝脏活检技术。

[关键词]肝纤维化;肝活检;超声波;肝脏弹性成像检测;血清标志物;血清学模型

[中图分类号] R512.62          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-4721（2019）11（b）-0028-04

Current status analysis of noninvasive diagnosis of liver fibrosis

LI Tao1，2   LI Yong-zhong1，2   TAN Dun-yong1   YANG Xiao-meng1，2

1. Department of Clinical Medicine， Jishou University School of Medicine， Hu′nan Province， jishou   416000， China; 2. Department of Infection Disease， the First People′s Hospital of Huaihua City， Hu′nan Province， Huaihua   418000， China

[Abstract] Liver fibrosis is a turning point in the development of various chronic liver diseases into liver cirrhosis， liver failure and even liver cancer. Therefore， early diagnosis and intervention are particularly important. The traditional gold standard for the diagnosis of liver fibrosis is liver biopsy. It is based on the principle of negative pressure attraction， useing a rapid puncture method to take a small amount of liver tissue from the liver for pathological analysis， but it also has limitations， such as the trauma to the patients and the high requirements of the implementation conditions. In recent years， many scholars at home and abroad have devoted themselves to the noninvasive diagnosis of liver fibrosis， which mainly includes two aspects， one is through serum biochemical detection， and the other is through physical imaging technique. This review aims to systematically analyze the pros and cons of various non-invasive methods and to explore whether non-invasive diagnosis of liver fibrosis can approach or even replace liver biopsy techniques with the development of medicine.

[Key words] Liver fibrosis; Liver biopsy; Ultrasound; Liver elastography; Serum markers; Serological model

各種慢性肝病的最终病理结局多是肝纤维化，随着肝纤维化的发展，导致正常的肝脏组织出现广泛的肝细胞坏死，进而形成结节再生，肝组织出现假小叶，肝脏也会开始变形、变硬，最后形成肝硬化（cirrhosis），而机体因为门静脉高压、肝衰竭或肝癌等的发生而出现一系列并发症[1]。从整个过程来看，肝纤维化是病情发展的转折点，所以要对其进行早期诊断和干预。而传统对于肝纤维化诊断的金标准为肝活检（liver biopsy），但其自身也存在创伤性、取样局限性、对患者的选择有高要求等缺点。近些年来，国内外众多学者致力于肝纤维化的无创诊断研究，主要包括两个方面，一是通过血清生化检测（serum biochemical detection），二是通过物理成像技术（physical imaging technique），如肝纤维化血清（直接和间接血清）生化标志物、超声多普勒（ultrasonic Doppler）、肝脏弹性成像检测等物理技术[2]。本文就非侵袭性的肝纤维化诊断方式作一综述。

1血清学诊断指标

1.1直接指标

在正常的肝脏中，肝细胞外基质（ECM）是高度动态的基底层，保持着合成与降解的平衡。当肝脏组织出现持续性的纤维化病变，将会出现ECM的异常累积。有一些血清学指标可以直接反映ECM的代谢，将其称为肝纤维化直接血清学指标，目前研究主要包括四项：透明质酸（HA）、层粘连蛋白（LN）、Ⅲ型前胶原肽（PⅢP）和前胶原Ⅲ（Pcin）、Ⅳ型胶原（C-Ⅳ）[3-5]。

1.1.1肝纤维化直接血清学指标  肝脏内皮细胞可以对血液系统中的HA进行摄取，再经特异的HA酶水解，最后从肾脏排出。利用HA的这一代谢特性可以反映出肝内皮细胞的功能，分析患者血清HA含量，进而对肝脏纤维化程度作出预测。LN聚集在细胞基底膜的透明层，紧贴基质部，参与基底膜骨架的构成，可调节细胞的生长。当肝脏发生纤维化时，LN会沉积于肝窦内，促使肝窦毛细血管化。PⅢP反映肝内Ⅲ型胶原合成，其广泛存在于上皮组织及结缔组织中，在活动性肝纤维化中可有显著的变化，与病变程度密切相关，在病变早期即可明显增高，另外，持续性的PⅢP升高可提示病情恶化，而其将至正常可预示病情好转。C-Ⅳ是基底膜的主要胶原成分，主要在肝脏中合成与代谢，正常肝脏中C-Ⅳ含量极少，随着肝脏炎症及纤维化的进展表现为逐渐升高趋势。C-Ⅳ对早期诊断有参考价值，能反映肝纤维化程度，也可评估药物疗效以及患者预后，血清C-Ⅳ水平与肝组织学改变一致，但是在急性肝炎期，体内C-Ⅳ合成与健康人基本相同。李莉等[6]对135例慢性乙肝患者使用多元Logistic回归分析，建立回归方程，筛选预测肝纤维化影响因素，结果表明，HA、LN、PⅢP、Pcin、C-Ⅳ是肝纤维化的影响因素（P<0.05），且其预测率与肝纤维化分期成正相关。王晓娜[7]对50例患者研究发现在各类肝病患者中，上诉的肝纤维化指标浓度均高于正常人，其对肝病患者早期的肝纤维化具有较好的诊断价值。

1.1.2壳多糖酶3样蛋白1（CHI3L1）  近年来，微陣列技术的成熟使得全基因组的基因表达模式能够被分析识别，从而区分出组织特异性和广泛表达的非特异性基因。有研究发现，CHI3L1又称为YKL-40，也是一种较为优秀的无创肝纤维化分期指标。Dezso等[8]通过对32位受试者进行试验，检测了31个人类组织的全基因组表达，鉴定出所有组织中表达的2374个管家基因，发现CHI3L1在肝中表达水平最高。各项数据显示，CHI3L1在肝细胞中大量表达，是肝脏组织的特异性表达基因。李洪等[9]收集165例慢性肝病患者资料，均进行肝组织病理学检查，检测血清CHl3L1浓度、肝纤维化四项、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）与血小板（PLT）比值指数（APRI）、基于4因子的肝纤维化（fibrosis 4，FIB-4）评分，以肝穿刺病理结果为依据，比较血清CHI3L1与其他几种方法对显著肝纤维化和肝硬化诊断的优劣，结果显示，血清CHI3Ll水平随着纤维化分期增加而增加，并在肝硬化期最高，在S0～S1期、S2～S3期和S4期的水平分别为62.82（41.40～87.20）、70.94（48.47～122.60）和141.06（78.18～197.40），组间比较，差异均有统计学意义（P<0.001）。利用多因素逻辑分析矫正混杂因素后，结果表明，CHI3L1是显著纤维化和肝硬化的独立预测指标。此外，CHI3L1联合无创诊断模型能够进一步提高诊断效能。

1.2间接指标

随着对肝纤维化的更深入研究，将单个血清学指标进行组合，并结合患者的年龄、性别等因素，国内外研究建立了多个肝纤维化数学模型，经临床对比研究证实，部分参数模型对于肝纤维化有一定的诊断效能。

1.2.1 APRI评分  APRI由Wai等[10]在2003年针对丙肝患者设计了一系列参数模型，研究纳入年龄、性别、种族等一般资料以及血清生化相关指标，然后筛选出具有价值的独立预测因子，对比分析不同预测因子联合的结果，最终发现由AST/PLT组合的最简单的模型，精确度却是最高，其计算公式为：APRI=（AST/正常上限值）/PLT×100%。赵文[11]选择337例慢性肝病患者，签署知情同意后行肝穿刺活检，并于操作前抽取血液作生化检查，根据生化结果，计算FIB-4。应用受试者工作特征曲线（ROC）对比分析，发现APRI评分对于肝纤维化的预测与肝穿刺活组织检查结果具有良好的一致性。

1.2.2 FIB-4评分  该模型由Sterling等[12]于2006年首先提出，纳入了AST、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、PLT和年龄等变量，计算公式为：FIB-4=（年龄×AST）/（PLT×ALT1/2）。其可较灵敏地反映肝脏的纤维化程度，对慢性肝病患者的病情评估（condition assessment）以及治疗的预后具有指导价值。何丽华等[13]通过分析218例乙型肝炎病毒（HBV）感染患者，评估FIB-4与APRI评分对肝纤维化严重程度的预测价值，结果表明，两者均与患者肝纤维化的严重程度成正相关，且FIB-4对于病变早期患者的评估价值更高。

1.2.3 FibroTest评分  是2001年由MULTIVIRC研发小组[14]针对丙型肝炎病毒（HCV）感染患者首次提出，他们通过PCR检测出丙型肝炎患者均进行肝脏活检并通过病理结果分期，所以患者在操作前均采集血样，通过纳入多项生化指标设计纤维化指数，采用Logistic回归分析、ROC分析，最终结果发现，纳入的α2巨球蛋白、α2球蛋白（或触珠蛋白）、γ球蛋白、载脂蛋白A1、γ谷氨酰转肽酶、和总胆红素的FibroTest指数最有诊断价值。2006年，法国国家卫生局（French National Health Service）首次提出FibroTest可作为慢性丙肝患者肝纤维化的一线评估工具[15]。且目前认为FibroTest对肝纤维化的评估准确性略优于APRI和FIB-4等[16]。

1.2.4 GP模型  为Liu等[17]结合常规的实验室变量组成建立的一个的简单数学模型，由常规的实验室变量组成，计算公式：球蛋白（Glo）（g/L）×10/PLT（×109/L）。Li等[18]对316例患者探索研究GP模型对慢性乙肝患者肝纤维化的诊断效能，结果发现，在预测肝硬化方面，GP模型比APRI和FIB-4更准确，可用于评估HBV-DNA高和ALT轻度升高的慢性乙肝患者的肝纤维化。

1.2.5 Forns指数  是由Forns等[19]将PLT、谷氨酰转肽酶（GGT）、总胆固醇（TC）和年龄4个独立因素组成设计成数学模型，计算公式：Forns=7.811-3.131×ln[PLT计数（×109/L）]+0.781×ln[GGT（U/L）]+3.467×ln[年龄（岁）]-0.014×TC（mg/dl）。Kayadibi等[20]回顾性分析了202例行肝穿刺活检丙肝患者，收集肝活检病理结果，然后采用METAVIR分级法对病理结果进行肝纤维化分期，根据血清学诊断公式计算出APRI、Forns指数、FIB-4的数值。通过多重线性回归分析得出结论，使用Forns指数预测肝纤维化和肝硬化的准确性分别为82%和89%，且该纤维化指数可能降低76%和83%的患者对肝脏活检的需求。Dong等[21]通过活组织检查确定81例诊断为乙型肝炎患者的肝纤维化程度，同时采集Forns、声辐射力脉冲成像（ARFI）和FibroScan数据，同时将受试者依据炎症等级的不同（G<2和G≥2）分为两组，结果发现，肝纤维化的程度与Forns、ARFI和肝脏弹性测量值（LSM）结果之间显著相关，且联合运用血清学模型和物理检测技术可以提高肝纤维化诊断的准确性。但炎症反应等级和Forns指数结果亦存在显著相关性，表明炎症反应对检测结果可存在干扰。

1.2.6新型血清模型  近年来也有研究设计了一些新型的血清模型，如新VAP评分系统、自分泌运动因子（autotaxin，ATX）、microRNA、血管生成指数（angio-index）、FIB-5、RPR-HBVDNA算法、血清长非编码RNA（lncRNA）、FV评分模型、Comp评分、CH-NISF评分系统等新型血清标志物，或许随着众多参数模型的应用，可以减少临床对于肝活检的需求。

2物理技术

目前无创检测肝纤维化的物理方法主要有瞬时弹性成像（TE）、剪切波弹性成像（SWE）、ARFI和磁共振弹性成像（MRE）等[22]。

2.1 TE

以剪切波对肝脏作出测量，组织各区的纤维化程度不同，那么剪切波可表现出不同的机械形变与速度衰减，根据相应的测值分析肝脏纤维化程度，一般来说，弹性测值越高，提示肝脏组织纤维化程度越严重。欧晓娟等[23]收集了221例慢性乙型肝炎、肝硬化代偿期患者的临床资料，通过比较FibroScan和FibroTouch两种仪器检测肝纤维化的结果，發现两种测定仪的成功率分别为97%和100%，从结果可以看出两者对于肝脏的肝纤维化评估均有很高的价值，且FibroTouch的准确性更优。然而，TE的应用亦有诸多局限，如受试者腹部脂肪组织过厚、肋间隙狭窄以及腹水的干扰，所以对于早期纤维化的预测并不理想，当纤维化程度加重以及肝硬化时，评估价值更高。

2.2 SWE

SWE剪切波是一种横波，它的传播速度与介质的硬度或者说是弹性直接相关，在弹性介质里，其传播速度越快，对应介质硬度越高，反之则越低。它的声辐射力是通过剪切波诱导机械震动产生，这一特性与以往物理成像技术存在差异。在操作过程无须操作者手动施压，SWE以急速超声波跟踪技术联合杨氏模量公式，根据实时显像的颜色来区分不同组织的硬度，实现肝脏硬度的检测，通过有效避开肝内管道结构对肝脏组织弹性模量检测的干扰，从而提高结果的准确性。吴越等[24]对2010年1月～2016年12月多个数据库中有关SWE评价肝纤维化分级的中、英文文献进行荟萃分析，共纳入11篇英文文献，总病例数为1560例，结果提示，SWE技术对肝脏纤维化分级的诊断价值较高，可以用于临床的肝纤维化分期。

2.3 ARFI

ARFI技术[25]是超声弹性成像技术（UE）的一种，其是利用超声发出激励信号给组织施加压力，同时产生横向剪切波，组织内剪切波速度可一定程度反映组织的弹性特征。传统的成像技术无法对深部组织进行有效地施压，而ARFI克服了这一局限性，有更广的应用范围，且在操作过程不需要手动施压，可以减少成像的伪影。ARFI技术可用于慢性肝病的诊断和病情评估方面，如慢性肝炎导致的肝纤维化、非酒精性脂肪肝等。Friedrich-Rust等[26]通过让86例慢性病毒性肝炎患者接受了TE、ARFI成像和血清纤维化标志物检测，然后将结果与肝活检进行比较，最终结果显示其与肝纤维化分期显著相关，而且诊断的准确性优于TE和血清纤维化标志物，是一种很有前景的用于评估慢性病毒性肝炎肝纤维化的物理技术。

2.4 MRE

MRE通过磁共振技术检测组织或器官在外力作用下产生的质点位移，并通过运动敏感梯度而获得磁共振相位图像，再通过对弹性力学的逆行求解，得出组织或器官内部各点的弹性，其对于脂肪变性和纤维化的诊断精度很高。Huwart等[27]对88例患者行肝穿刺做病理活检，同时用MR弹性成像及APRI检测方法评估肝纤维化程度，结果表明，MR弹性成像对肝纤维化分期更加准确。Cui等[28]通过125例患者（54.4%的女性）比较了MRE和ARFI对经活检证实的非酒精性脂肪性肝病患者肝纤维化的诊断，利用受试着工作特性曲线下面积（AUROCs）评估MRE和ARFI诊断纤维化的性能，结果发现，两者有较好的一致性，且MRE诊断的准确性更加高。随着科技的进一步发展，MRE或许会是一种安全的、可靠的、无创的、甚至代替肝脏活的新型技术。

3總结与展望

目前肝纤维化诊断的金标准虽然依旧是肝活检，但其自身存在的局限性有目共睹。本文介绍的新型血清生化检测及物理成像技术等无创诊断方法可能具备更多优势。多变量联合尤其是阶梯联合是今后发展趋势。随着国内外众多学者进一步致力于肝纤维化的无创诊断研究，各种非侵入性方法或许能够接近甚至替代肝脏活检技术。

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（收稿日期：2019-05-13  本文编辑：任秀兰）