双模态磁共振氢质子密度脂肪分数对非酒精性脂肪性肝病分级的诊断价值

梁 珊，齐 石，王欣欣，仇丽霞，范作鹏，刘晓慧，韦新焕，马丽霞，柳雅立，张 晶

非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD）已成为我国第一大慢性肝病和常规健康体检者肝脏生化酶学异常的首要原因[1]，严重危害人民群众生命健康。肝脏穿刺病理活检是诊断和评估NAFLD的最佳手段，尤其是区分单纯性脂肪肝与非酒精性脂肪性肝炎（non-alcoholic steatohepatitis, NASH）的“金”标准。但因有创、取样偏差以及重复肝穿较难实现等原因，限制了其在临床的应用。近年，磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）众多序列算法技术的快速迭代，使得氢质子密度脂肪分数（1H proton density fat fraction, PDFF）在多种模态下均较易获得，可用于半定量或定量评价肝脏脂肪含量。基于MRI和磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy, MRS）2种模态下测量PDFF已逐渐应用于临床诊断和临床药物试验。本研究纳入一组临床确诊的脂肪肝病例，结合其中部分患者肝脏病理学检查结果，对MRI及MRS双模态下PDFF对NAFLD分级诊断的价值进行评价。

1 对象与方法

1.1 对象 本研究为单中心、前瞻性、非干预性研究。将2015年3月—2020年1月于首都医科大学附属北京佑安医院脂肪肝门诊就诊，经肝脏B超、FibroScan、血液及肝脏生化学检查，初步符合《非酒精性脂肪性肝病诊疗指南（2010年修订版）》[2]中诊断标准的173例患者纳入研究。患者均进行基于MRI、MRS估算的双模态（MRI-PDFF、MRS-PDFF）检查、常规临床检查。随后遵循患者意愿，其中55例患者行肝脏穿刺病理学检查。排除标准：合并肝炎病毒感染、HIV-1感染、长期大量饮酒、自身免疫性肝病、合并恶性肿瘤等。所有患者均签署知情同意书，本研究经首都医科大学附属北京佑安医院伦理委员会通过。具体筛选流程如图1所示。

图1 研究对象筛选流程图Figure 1 The flow chart of research object screening process

1.2 方法 详细问询患者病史，包括既往有无慢性肝病史、高血压、高血脂症、Ⅱ型糖尿病、高尿酸血症；入组前有无特殊药物用药史；记录入组患者年龄、性别、身高、体质量信息，计算身体质量指数（body mass index,BMI）。完善如下检查：常规实验室检查包括血常规，生化检查包括肝功能、肾功能、血脂等（Olympus AU 5400，日本奥林巴斯公司）；肝脏瞬时弹性成像系统（FibroScan，法国Echosens公司）检测受控衰减指数（controlled attenuation parameter, CAP）等。通过年龄、ALT、AST及PLT等资料计算获得肝纤维化相关指标APRI和FIB-4。

1.2.1 双模态（MRI及MRS）条件下测定PDFF 本研究使用SIEMENS Magnetom TRIO 3.0T超高场磁共振扫描仪（德国西门子公司），所有检查均由同一放射科主治医师施行。采用SIEMENS LiverLAB®专利序列软件包，8通道体线圈，多回波DIXON序列，具体DIXON 参数为FOV 380 mm×285 mm，矩阵256×192，层厚 5 mm，TR 200 ms，TE 2.46、6.15、9.84、12.30、14.76、17.22 ms，屏 气扫描，MRI-PDFF测量在肝内选取8个感兴趣区（避开大血管和主要胆管），每个感兴趣区面积约225 mm2，结果取平均值。MRS参数（HISTO）为单体素MRS成像感兴趣区，避开大血管和肝内胆管，感兴趣区容积30 mm×30 mm×30 mm，TR 3000 ms，TE 12、24、36、48、72 ms，带宽 1200 Hz，屏气扫描一次完成。如图2所示。

图2 典型病例的MRI-PDFF和MRS-PDFF示意图Figue 2 Diagram of MRI-PDFF and MRS-PDFF of A Typical Case

1.2.2 病理学检查及分级与评分标准 遵从患者意愿，于MRI检查当天至14 d内行B超引导下肝穿病理穿刺检查（Bard穿刺针，16 G×130 mm）。标本长约1.0～2.0 cm，10%甲醛溶液固定，制作石蜡包埋切片，分别行HE、Masson等染色。由1名病理科主任医师专门负责本研究阅片。根据细胞脂肪变性占所获取肝组织标本量的范围计算脂肪百分比，参照《非酒精性脂肪性肝病诊疗指南（2010年修订版）》[2]中的标准分为S0级（＜5%）、S1级（5%～33%）、S2级（34%～66%）和S3级（＞67%）共4级。常规进行NAFLD活动度评分（NAFLD activity score, NAS）：即依照肝细胞脂肪变（0～3分）、小叶内炎症（0～3分）和肝细胞气球样变（0～2分），3项总分为0～8分。NAS＜3分排除NASH，NAS＞4分则诊断为NASH，介于2者之间则不能肯定为NASH[3]。

1.3 统计学处理 使用IBM SPSS 22.0软件包进行统计分析，部分统计图由Graphpad Prism 8.0版绘制。Kolmogorov-Smirnov检验计量资料是否符合正态分布，符合正态分布的计量资料用±s表示。组间总体比较用单因素方差分析，组间两两比较用SNK q检验；计数资料用频数和百分率表示，3组间比较用 R×C χ2检验，两两比较用χ2检验。采用Pearson相关性分析，分析MRS-PDFF、MRIPDFF分别与BMI、相关生化指标等相关性。采用Spearman相关分析，分析2种PDFF与肝脏脂肪变性程度、NAS评分的相关性。采用ROC曲线分析MRI-PDFF、MRS-PDFF对NAS评分的诊断效能。P值＜0.05表示差异具有统计学意义。

2 结 果

2.1 一般资料和实验室检查结果 173例患者中，男性占多数（约60%）；55例患者行肝穿病理检查，年轻患者、肝脏损伤程度较重患者较易接受肝穿刺检查。按照肝脏脂肪变性严重程度将55例患者分为S1组、S2组和S3组，3组患者在年龄、CAP、ALT、GLU、LDL-C、TG、脂肪变性等方面比较，差异均无统计学意义（P均＞0.05），而HDL-C，尿酸、PLT水平比较差异均有统计学意义（P均＜0.05）。见表1。

表1 患者一般信息Table 1 General information of all patients

2.2 MRI-PDFF及MRS-PDFF的获取及其与其它指标的相关性分析 173例患者均完成双模态PDFF测量。MRS-PDFF和MRI-PDFF的最小值～最大值范围分别为0.55～45.36，2.85～68.90。在与各生化指标线性相关分析中，比较相关系数r及其95%CI，可见2种PDFF水平与ALT、LDL-C、TG、TC、尿酸水平均呈正相关，与HDL-C水平则呈负相关。MRI-PDFF与PLT水平呈正相关，MRS-PDFF则显示无线性关系。在与代表纤维化的APRI指数和FIB-4指数相关性分析中，2者均未提示线性相关关系。详见表2。

表2 MRI-PDFF、MRS-PDFF与常规肝脏生化检查、CAP、APRI、FIB-4相关性分析Table 2 Correlation analysis between PDFF and routine blood biochemical index, CAP, APRI, FIB-4

2.3 肝脏病理分析 55例肝穿病理标本，评价肝脂肪变性时，S0级（＜5%脂变）0例，S1级为20例，S2和S3级分别为16例和19例。NAS评分最低为3分，故将0～3分合并为1组，该组共14例，4分为9例，＞4分为32例；亦即本研究当中，经肝穿病理证实为NASH的病例数32例，不能确证为NASH的病例数23例，占41.8%（表3）。MRS-PDFF和MRI-PDFF与肝脂肪变性程度线性相关度良好，r值分别为0.602和0.606，差异有统计学意义（图3）。MRIPDFF与MRS-PDFF之间相关性好，r=0.804（95%CI：0.744～ 0.855），P=0.001（图 4）。MRI-PDFF、MRS-PDFF诊断NASH（NAS＞4分）时，2者AUC分别为0.884和0.866（图5）。

表3 55例患者的肝脏病理NAS评分状况Table 3 Fifty-five patients' liver biopsy NALFD activity score (NAS) and other features

图3 不同肝脂肪变性分级的MRS-PDFF（A）、 MRI-PDFF（B）水平Figure 3 MRS-PDFF (A) and MRI-PDFF (B) are related to the corresponding steatosis grade of the liver

图4 2种模态MRI-PDFF、MRS-PDFF的相关性Figure 4 The MRI-PDFF and MRS-PDFF of the 2 modes showed a good correlation

图5 双模态MRI-PDFF、MRS-PDFF对NAS＞4分（符合NASH诊断）的ROC曲线Figure 5 Diagnostic efficacy diagram of bimodal MRIPDFF and MRS-PDFF for NAS ＞ 4 (in accordance with NASH criteria)

3 讨 论

针对NAFLD，尤其是NASH的诊断，肝脏病理检查仍是金标准，但病理活检因有创性等诸多原因，不能满足临床诊疗和药物临床评估的需求亦是临床现实。众多潜在NASH患者因无法进行肝脏病理检查，可能延误诊治时机，或不能正确进行疾病危险分层管理。因此，寻找合适的替代方法是肝病本领域研究的持续热点。

传统核磁成像受到T1偏频、T2*衰减、脂肪和涡流中质子多频段信号干扰等因素限制，无法准确定量肝脏脂肪。但近年来新兴的多种序列技术消除了传统MRI偏倚，可以提供MRI-PDFF。这种新生物学标志物，与MRS-PDFF具有很好的相关性和等效性[4]。在本研究中，2者相关系数r=0.8022（95%CI：0.789～ 0.817）。MRI-PDFF可对全部肝脏的肝段测量脂肪，并基本可应用于目前主要临床MRI平台（飞利浦、GE、西门子等），而MRS-PDFF则通过生物化学方法测量小块区域感兴趣的脂肪，2者分别从大体和部分2个角度来评估肝脏脂肪含量，具有较好的互补性。

NAFLD与代谢异常相关早已是共识，故新近有更名为代谢相关性脂肪性肝病的倡议[5]，以便更精确定义该疾病的基本特征。本组研究病例中，男性病例占比稍多，病史资料中显示临床确诊糖尿病病例的占比不高（5.8%），这可以解释双模态PDFF与HDL呈负相关，与TG、TC和尿酸呈正相关，而与血糖水平未呈相关性的原因。一般认为血清酶学或血脂等指标与病理学分级诊断相关性并不可靠，且受到患者体质量、服用药物、共患疾病等多种因素制约。值得注意的是，PDFF与肝纤维化程度未显示关联。与APRI评分相关性检验中，2种模态PDFF的P值均在0.60左右，显示无线性相关；与FIB-4评分相关性检验中，P值在0.05左右，也未见明显相关性。一般认为NASH患者的肝脏脂肪变性程度与纤维化进展呈负相关或不相关，故本研究未展示和讨论包含纤维化（F）的SAF病理评分系统与PDFF的关系。

NASH患者占NAFLD人群的20%～25%，约有20%的NASH患者将发展为进展期肝纤维化和肝硬化，比例显著高于单纯性脂肪肝患者（4%），因此NASH患者是NAFLD诊断和治疗的重点人群[6]。NASH诊断很大程度上仍依据病理检查，然其缺点如前述及。尽管经过充分沟通，本研究亦仅约30%患者行肝穿刺检查，表明多数患者对病理活检仍存顾虑，这也是磁共振等技术为代表的无创诊断能够获得长足进展的重要动因[7-8]。

B超和FibroScan检查是当前应用最多的脂肪肝诊断方法，成本低廉，可重复性较好。CAP被多个国内外指南推荐，可用于诊断10%以上的脂肪变性，与脂肪变性分级的相关性可达0.8以上，然而肥胖和超重患者检测失败率高，存在腹水时常难以施行[9]。磁共振则可以克服以上缺点，但成本较高，基层医院尚待开展。尽管NAS评分包括脂肪变、小叶内炎症和气球样变3部分，但2种MR模态下测定所得PDFF对于NAS评分仍有很好的预测价值。在本研究中，随着脂肪变性等级（S）增加，2种模态测量的PDFF亦增加，r值分别为0.602和0.606，组间比较提示P值＜0.001，表明核磁影像学与病理形态学上对于肝脏脂肪变的诊断效能一致。当NAS＞4分时，MRI-PDFF和MRS-PDFF的AUC分别为0.884和0.866，提示2者在判别患者是否存在NASH时均有较高诊断效能，且效能相仿。MRS-PDFF已应用于几项大型流行病学研究，可准确分类肝脏脂肪变性和量化肝脏脂肪含量[10]；一系列多中心研究表明，MRI-PDFF用于24周或48周内对肝脏脂肪含量变化的纵向评估时，与相应肝脏组织学比较，MRI-PDFF在评估肝脂肪变化方面可能比后者更加敏感，预期未来有更多临床试验将其做为主要研究终点的评价指标[11-12]，进一步推动整体NASH的药物研发。

本研究尚存在不足之处。首先是样本量偏少，这也是临床诊断试验中的截断值不稳定的重要原因。关于多种MR模态条件下所测定的PDFF，受制于厂商不同的算法序列，目前尚无统一截断值用于鉴别脂肪变严重程度，各级之间截断值差异亦无统计学意义[13]。其次在评价小叶炎症、气球样变和纤维化时，尚有待结合MRE（磁共振弹性成像检查）做进一步深入分析和数据积累。