超声弹性成像诊断儿童慢性肝病研究进展

2024-05-25许凤麟李日娜王偲蕴胡彩辉余明珠陈镜宇

中国医学影像技术 2024年3期

许凤麟,张琪,李日娜,王偲蕴,胡彩辉,余明珠,陈镜宇*

[1.重庆医科大学附属儿童医院超声科国家儿童健康与疾病临床医学研究中心儿童发育疾病研究教育部重点实验室儿科学重庆市重点实验室,重庆 400014;2.富士胶片医疗系统(广州)有限公司北京分公司,北京 100006;3.重庆医科大学第二临床学院,重庆 400016]

儿童慢性肝病与遗传、环境及生活习惯密切相关[1],且可持续至成年期,近年其发病率呈增长趋势;重视早期筛查及诊治有助于延缓疾病进展[2]。对于评估肝坏死、炎症和纤维化,活检病理为“金标准”,但有创且增加胆瘘和出血风险;血清生物标志物缺乏组织特异性,且受多种因素影响,用于肝病分级存在局限性[3-5]。超声具有经济、简便、无创等优势,已广泛用于诊断肝病;随着弹性成像等新技术的广泛开展,超声不仅可反映肝脏形态学及血流动力学信息,还能量化评估肝纤维化程度、炎症活动度及进行脂肪变性分级[6]。本文就超声弹性成像诊断儿童慢性肝病研究进展进行综述。

1 超声弹性成像诊断肝纤维化

超声弹性成像通过监测组织对声波能量的反应而观察其力学特性,已用于评估成人病毒性肝炎、酒精性肝病、自身免疫性肝病、代谢相关性肝病及门静脉高压等[7-8],近年亦逐渐用于儿童肝脏、颅脑、睾丸、附睾、肌肉和血管等相关疾病。

1.1 实时组织弹性成像(real-time tissue elastography,RTE) 人体不同组织结构存在弹性差异。杨氏模量E为最常用的弹性模量参数,计算公式为E=应力σ/应变ε。压力应变弹性成像可基于杨氏模量反映组织生物力学特性,尤以基于相对弹性应变测量RTE法应用较广。相比瞬时弹性成像(transient elastography,TE)和声脉冲辐射力弹性成像(acoustic radiation force impulse elastography,ARFI),RTE ROI大小可调、参数更多,反映组织硬度更为全面且不受腹腔积液限制,可由经过专业培训的医师进行操作,但易受血流及气体等物理因素干扰,用于过瘦或肥胖者诊断准确率欠佳[9-10]。SCHENK等[11]采用RTE组织弥散定量技术评估肝病患儿肝纤维化程度,发现应变平均值(mean value of strain,MEAN)和蓝色编码区域%(blue color-coded area%,AREA)与肝纤维化程度呈中度相关(r=-0.575～-0.645、0.545～0.607,P均<0.05)。唐永丽等[12]认为RTE用于诊断成人肝纤维化的效能低于剪切波弹性成像(shear wave elastography,SWE);也有学者[13]提出RTE与SWE联合可提高判断肝纤维化分期效能。

1.2 TE 基于肝脏纤维化与肝脏弹性存在相关性,TE以切变弹性探测仪瞬时测定并评估组织位移,获取皮肤表面下方25～40 mm处的低频剪切波传播速度。LI 等[14]发现肝硬度值(liver stiffness measurement,LSM)与年龄呈正相关。TRAN等[15]对101例慢性肝病患儿行TE及2D-SWE,2种方法所测肝脏弹性测值(r=0.70)具有较强相关性,尤其在6岁以上患儿(r=0.79)更为明显,提示可交替以TE和SWE评估慢性肝病患儿肝纤维化程度。TE存在以下不足:①不适用于肥胖及肝前腹腔积液患者[16];②仅能提供一维信息,无法识别检查路径中的干扰因素;③炎症或胆汁合成及排泄障碍均可影响测值准确性而致高估肝纤维化程度。

1.3 SWE SWE可基于声脉冲辐射力向人体组织发射低频脉冲波,通过检测ROI组织产生的剪切波而得到剪切波速度(shear wave velocity,SWV)并最终转换将其为组织弹性模量值,主要方式包括点式SWE(point SWE,p-SWE)和2D-SWE;组织密度越高,则硬度越大,剪切波传播速度亦越快。SWE操作简单、耗时少,但易受肝前腹腔积液和肥胖等因素影响[17]。

1.3.1 p-SWE p-SWE优势在于支持实时二维超声成像、可视性强,能避开非目标结构,适用于定量评估慢性肝病;不足之处为取样范围较小,可能出现抽样误差。

1.3.2 2D-SWE 2D-SWE一般以对取样范围行多点激励方式进行剪切波二维平面成像,可获取剪切波声传播平均速度和弹性模量值,根据不同组织密度和硬度进行彩色编码并最终以二维形式呈现。2D-SWE诊断儿童肝纤维化的准确率为98.2%～98.9%,高于TE,且对>F2级肝纤维化的敏感度及特异度亦高于TE[15]。YANG等[18]报道,学龄期儿童肝脏弹性模量值为(6.3±1.1)kPa,且不同性别和不同肝脏节段之间硬度差异均无统计学意义。CHEN等[19]以2D-SWE评估疑似胆道闭锁(biliary atresia,BA)患儿肝纤维化分期,结果显示2D-SWE值与肝纤维化分期相关(r=0.789),以2D-SWE评估肝纤维化分期的曲线下面积(area under the curve,AUC)为0.869～0.941,且其预测严重纤维化和肝硬化的效能优于天冬氨酸氨基转移酶与血小板比值指数(aspartate aminotransferase to platelet ratio index,APRI)等血清标志物。另一方面,肝纤维化与肝硬化涉及炎症、坏死及纤维化等的相互作用可致肝脏黏性、弹性升高而造成高估。ZENG等[20]发现,成人F4级肝硬化患者中,2D-SWE测值在不同谷丙转氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT)水平者之间存在差异,GPT>2倍正常值时,肝脏硬度明显升高。多项相关指南亦明确提出,GPT水平升高时,需考虑肝脏炎症导致高估SWE测值的可能。此外,胆汁淤积、肝内血容量增加、长期饮酒、脂肪变性甚至检查前短时间内进食和运动亦可影响测量准确性。

1.4 联合弹性成像(combinational elastography,CE) CE是将SWE与应变弹性成像结合而形成的多因素多参数综合定量分析技术,可同时获取剪切波和应变弹性数据,并通过主机内置的慢性肝病模型计算2种弹性的综合评分——F指数。一项针对成年慢性肝病纤维化和炎症活动度的连续分级研究[21]结果表明,CE诊断效能明显优于单一SWE和应变弹性成像。目前对CE用于评估儿童慢性肝病的价值尚不完全明确,有待进一步观察。

2 超声弹性成像诊断肝脏炎症活动度

2.1 剪切波频散成像(shear wave dispersion,SWD) SWD可通过评估组织黏性而间接反映其内的炎症活动度[22]。SUGIMOTO等[23]分别以SWD和SWE检测大鼠肝脏,发现前者可更好地预测坏死性炎症程度。CETINIC等[24]采用SWD评估儿童肝脏炎症程度,结果显示中/重度炎症肝脏SWD值明显高于无/轻度炎症。SCHULZ等[25]认为SWD评估成年患者原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cholangitis,PBC)炎症程度可与碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)相媲美。然而SWD为新兴技术,相关临床研究较少,有待进一步观察。

2.2 CE 利用CE不仅能得到与肝纤维化分期相关的F指数,还可同时获得与炎症活动度相关的A指数。YADA等[21]报道,随肝脏炎症活动度升高,A指数呈明显上升趋势,且A指数用于评估成人肝脏炎症的效能高于其他常规参数。目前以A指数评估肝脏炎症活动度的文献较少,更罕见针对儿童者,有待更多研究。

3 超声弹性成像诊断肝脂肪变性

3.1 声衰减成像(attenuation imaging,ATI) ATI可显示超声波随传播距离增加而发生的衰减,由此量化评估肝脏脂肪浸润程度;其评估成人肝脏脂肪变性的效能与MRI-质子密度脂肪分数(proton density fat fraction,PDFF)相近[26]。BAE等[27]以ATI评估成人肝脏,发现脂肪变性程度为测值的影响因素,而纤维化程度和炎症均非其影响因素;陈洁等[28-29]亦得到相同结论。SONG等[30-31]认为ATI定量评估儿童脂肪变性具有较高准确率。

3.2 超声脂肪分数(ultrasound-derived fat fraction,UDFF) UDFF基于肝衰减系数和肝背向散射系数进行复杂分析、提取及二次拟合等,最终得到单位与MRI-PDFF测值相同(脂肪分数百分比)的量化指标以评估肝脏脂肪变性程度;其评估成人肝脏脂肪变性的效能与MRI-PDFF高度一致[32-34]。

3.3 超声引导衰减参数(ultrasound-guided attenuation parameter,UGAP) UGAP检查是新兴非侵入性量化脂肪变性技术,可不受血管及肝外结构等因素影响。已有研究[35]表明,UGAP与MRI-PDFF高度相关,其评估成人肝脏脂肪变性均具有较高效能,而其诊断轻度脂肪变性的敏感度均明显高于其他常用成像参数。YOON等[36]利用高频凸面换能器及频率2～9 MHz探头对脂肪肝患儿行UGAP检查,认为其诊断效能较高。

3.4 衰减系数(attenuation coefficient,ATT) 基于超声探头发射和接收2个不同频率的超声波进行计算可得出ATT[37],不受检查路径中的血管和肝管影响;其分级评估肝脂肪变性的效能与受控衰减参数(controlled attenuation parameter,CAP)相近,并能定量评估脂肪面积且不受肝纤维化和炎症影响[38]。WANG等[39]报道,ATT诊断儿童肝脏脂肪变性的敏感度为89.47%。目前相关临床研究均较少,仍需大样本量研究进一步验证。