基于瞬時彈性成像技術(shù)檢測參數(shù)的非酒精性脂肪性肝病進(jìn)展評估模型的建立

姚明解，文夏杰，王雷婕，何 瓊，羅建文，范建高，謝 青，陳成偉，傅青春，施軍平，楊永峰，徐 蕓，陸倫根，魯鳳民

1 北京大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 a.人體解剖學(xué)與組織胚胎學(xué)系,b.病原生物學(xué)系暨感染病研究中心，北京 100191；2 清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院 生物醫(yī)學(xué)工程系，北京 100084；3 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院 消化內(nèi)科，上海 200092；4 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院 感染科，上海 200025；5 中國人民解放軍第九〇五醫(yī)院 肝病中心，上海 200052；6 杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院 肝病科，杭州 310014；7 南京市第二醫(yī)院 肝病科，南京 210003；8 鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，鄭州 450052；9 上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院 消化科，上海 200080

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是由代謝異常所致的以肝內(nèi)脂肪積蓄為特征的一類肝病。流行病學(xué)調(diào)查[1-2]顯示，我國2016年人群NAFLD患病率已達(dá)17.6%，預(yù)計2030年這一數(shù)字將達(dá)到22.2%。NAFLD主要包括非酒精性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，以及NAFLD相關(guān)肝硬化、肝癌等終末期肝病[3]。研究[3-4]表明，對NAFLD人群的肝病進(jìn)展進(jìn)行準(zhǔn)確評估，進(jìn)而對高風(fēng)險人群進(jìn)行有效的干預(yù)，對減少NAFLD相關(guān)并發(fā)癥及終末期肝病意義重大。

目前，NAFLD患者診斷和疾病進(jìn)展評估的金標(biāo)準(zhǔn)為肝活檢。但由于NAFLD人口基數(shù)大，對所有NAFLD患者實行肝活檢來評估其疾病進(jìn)展及治療療效不具有現(xiàn)實可行性。因此，開發(fā)無創(chuàng)方法對NAFLD進(jìn)行評估是目前研究的熱點和難點。基于瞬時彈性成像的肝硬度值(liver stiffness measurement，LSM)已經(jīng)被廣泛用于各種病因?qū)е碌母卫w維化、肝硬化的診斷。但由于NAFLD人群中，肥胖人群比例較高，肝脂肪變程度、皮下脂肪厚度影響LSM的準(zhǔn)確性，使得LSM在NAFLD人群中應(yīng)用受限[5-7]。基于瞬時彈性成像的檢測技術(shù)可以得到和彈性、超聲信號的幅度、頻率、散射及衰減程度相關(guān)的多參數(shù)，LSM僅為其中一個參數(shù)。本研究擬通過對基于瞬時彈性成像超聲參數(shù)的分析并建立多參數(shù)模型，探索超聲參數(shù)在評估NAFLD疾病嚴(yán)重程度中的用途。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2014年7月—2017年7月在上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院、中國人民解放軍第九○五醫(yī)院、南京市第二醫(yī)院、杭州師范大學(xué)附屬醫(yī)院、鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院就診的184例經(jīng)肝活檢證實的NAFLD患者。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)合并藥物性肝炎者；(2)過度飲酒者(男性>210 g/周或女性>140 g /周)；(3)合并慢性乙型肝炎或HCV感染者；(4)組織學(xué)證據(jù)表明合并其他慢性肝病者；(5)確診為肝細(xì)胞癌者。所有入組的NAFLD患者均在肝活檢的1周內(nèi)行LSM檢測，并在肝活檢當(dāng)天進(jìn)行血液采集及相關(guān)指標(biāo)檢測。

收集基于彈性成像檢測設(shè)備(iLivTouch，無錫海斯凱爾醫(yī)學(xué)技術(shù)有限公司，中國)的超聲相關(guān)參數(shù)，超聲彈性測定得到的彈性、超聲信號的幅度、頻率、散射及衰減程度相關(guān)的多參數(shù)分別命名為P1～P18等15個參數(shù)(P8與P10、P15與P17為同一參數(shù)的不同單位值，P13未命名)，其中P2～10為超聲信號強度相關(guān)參數(shù)；P1、P11～18為超聲信號散射相關(guān)參數(shù)；P1為目前評估肝脂肪變的肝組織超聲衰減參數(shù)(ultrasound attenuation parameter，UAP)，P3為LSM。

1.2 評分標(biāo)準(zhǔn) 選用SAF評分系統(tǒng)作為多參數(shù)診斷擬合的金標(biāo)準(zhǔn)[8-9]。SAF具體評分如下：根據(jù)NASH臨床研究網(wǎng)絡(luò)評分系統(tǒng)(CRN)，評估脂肪變性等級(S)、炎癥活動等級(A)和纖維化階段(F)。脂肪變性程度(0～3分)的判定標(biāo)準(zhǔn)如下，以包含大中型胞質(zhì)內(nèi)脂滴的肝細(xì)胞百分比來計算，S0：<5%；S1：5%～33%；S2：34%～66%，S3：>67%。肝細(xì)胞的氣球樣變程度(0～2分)評分如下，0：沒有氣球樣變；1：少數(shù)氣球樣變；2：較多/明顯氣球樣變。小葉炎癥(0～2分)判定標(biāo)準(zhǔn)如下，0級：無小葉炎癥出現(xiàn)；1級：每個小葉<2個病灶；2級：每個小葉>2個病灶。通過將氣球樣變程度和小葉炎癥等級相加來計算炎癥活動等級(A0～4)。纖維化等級(0～4級)定義如下：1級為輕微肝纖維化，2級為顯著肝纖維化，3級為嚴(yán)重肝纖維化，4級為早期肝硬化。

1.3 倫理學(xué)審查 本研究經(jīng)由上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院倫理委員會審批，批號：2014(10號)，所納入患者均簽署知情同意書。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。計量資料采用M(P25～P75)表示。采用Spearman相關(guān)性檢驗描述兩個變量之間的關(guān)聯(lián)。使用線性回歸建立聯(lián)合診斷模型，使用逐步回歸法自動納入變量，變量納入標(biāo)準(zhǔn)為P<0.10，排除標(biāo)準(zhǔn)為P>0.20。建立受試者工作特征曲線(ROC曲線)，根據(jù)曲線下面積(AUC)比較不同指標(biāo)對疾病進(jìn)展的評估價值。P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料 共納入NAFLD患者184例，男性占62%，平均40(26～51)歲，一般資料見表1。

表1 研究對象的一般情況

2.2 超聲參數(shù)對NAFLD相關(guān)脂肪變的診斷價值分析 以肝穿刺病理結(jié)果為金標(biāo)準(zhǔn)，使用Spearman檢驗分析超聲參數(shù)與肝脂肪變的相關(guān)性。在15個參數(shù)中，除了P2、P3外，其余參數(shù)均與肝脂肪變程度顯著相關(guān)(P值均<0.001)(表2)。

使用線性回歸方式建立反映肝脂肪變程度的多參數(shù)聯(lián)合方程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)排除共線性因素后，P1、P12是肝脂肪變程度的獨立預(yù)測指標(biāo)(P值均<0.001)(表3)。根據(jù)線性回歸分析結(jié)果，構(gòu)建脂肪變診斷模型為：Y=0.013×P1+0.055×P12-0.318 5。該診斷模型計算值與脂肪變程度的相關(guān)系數(shù)為r=0.769(P<0.001)。

表3 線性回歸判定對于NAFLD人群脂肪變程度具有預(yù)測價值的參數(shù)

使用ROC曲線對聯(lián)合診斷模型的診斷價值進(jìn)行評估，診斷模型對輕度脂肪變的AUC為0.895(95%CI:0.842～0.936，P<0.001)，使用1.024作為截斷值時，敏感度和特異度分別為82.35%和89.23%。對中度及以上脂肪變的AUC為0.939(95%CI：0.894～0.969)，使用1.532作為截斷值時，敏感度和特異度分別為86.26%和93.27%。單獨使用P1(UAP)診斷輕度脂肪變的AUC為0.805(95%CI:0.774～0.886,P<0.001)，使用245作為截斷值時，敏感度和特異度分別為80.50%和87.69%。診斷中度及以上脂肪變的AUC為0.921(95%CI：0.879～0.964)，使用265作為截斷值時，敏感度和特異度分別為86.25%和88.46%。

2.3 超聲參數(shù)對NAFLD相關(guān)肝臟炎癥活動情況的診斷價值分析 臨床應(yīng)用SAF評分時，為了評估脂肪性肝炎的炎癥活動度，通常會將氣球樣變和小葉炎癥合并計算，將評分≥2分記為顯著活動，需要進(jìn)行密切關(guān)注。因此，在本研究分析了多參數(shù)指標(biāo)對NAFLD相關(guān)肝臟炎癥活動度的診斷價值。結(jié)果顯示P1、P2、P3、P5、P6與肝臟炎癥活動度相關(guān)(r值分別為0.154、0.161、0.241、0.186、0.271，P值均<0.05)(表2)。

表2 超聲參數(shù)與NAFLD人群脂肪變程度、炎癥活動度及肝纖維化程度相關(guān)性分析

使用線性回歸進(jìn)行擬合，結(jié)果顯示，P1、3、6、11是肝臟炎癥活動度的獨立預(yù)測指標(biāo)(P值均<0.05)(表4)?；跇?gòu)建的肝臟炎癥活動度線性回歸方程診斷模型為：Y=0.008×P1+0.030×P3+0.029×P6-1.875×10-4×P11+0.416。

表4 線性回歸判定對于NAFLD人群肝臟炎癥活動度具有預(yù)測價值的參數(shù)

使用ROC曲線評估該模型對炎癥活動度的診斷能力，結(jié)果顯示該模型診斷早期炎癥(≥A1)的AUC為0.828(95%CI：0.793～0.865,P<0.001)，以2.74為截斷值，敏感度及特異度分別為70.6%和85.7%(P<0.001)；診斷顯著炎癥活動(≥A2)的AUC達(dá)到0.874(95%CI：0.817～0.918,P<0.001)，以2.75為截斷值，其診斷敏感度和特異度分別為73.96%和93.33%(P<0.001)。ALT診斷早期炎癥(≥A1)的AUC為0.638(95%CI：0.534～0.741)，診斷顯著炎癥活動(≥A2)的AUC達(dá)到0.788(95%CI：0.637～0.939)。

2.4 超聲相關(guān)多參數(shù)診斷模型對NAFLD相關(guān)肝纖維化的診斷價值分析 相關(guān)性分析結(jié)果顯示，在15個參數(shù)中P2、P3與肝纖維化程度顯著相關(guān)(r值分別為0.510、0.476，P值均<0.001)(表2)。

在建立多因素回歸方程時，為了達(dá)到更好的回歸效果對P2、P3分別與纖維化等級進(jìn)行曲線擬合，進(jìn)行對數(shù)變換后納入線性回歸方程，建立診斷模型。最終P1、P2、P3、P15進(jìn)入方程(表5)。用于肝纖維化程度判斷的回歸模型公式為Y=-0.003×P1+0.601×(lnP2)+0.285×(lnP3)+0.036×P15+0.078。

表5 線性回歸判定對于NAFLD人群纖維化程度具有預(yù)測價值的參數(shù)

使用ROC曲線對多指標(biāo)診斷模型進(jìn)行評估，結(jié)果顯示，聯(lián)合診斷模型診斷顯著肝纖維化的AUC為0.805(95%CI：0.740～0.869,P<0.001)，以2.00為截斷值，敏感度及特異度分別為72.27%和79.69%。對診斷嚴(yán)重肝纖維化的AUC為0.767(95%CI：0.699～0.827,P<0.001)，以2.02為截斷值，敏感度及特異度分別為77.63%和66.42%。對診斷早期肝硬化的AUC為0.803(95%CI：0.701～0.906)，以2.24為截斷值，敏感度及特異度分別為90.00%和66.47%。P3(LSM)診斷顯著肝纖維化的AUC為0.762(95%CI：0.692～0.832)，診斷嚴(yán)重肝纖維化的AUC為0.743(95%CI：0.670～0.815)，診斷早期肝硬化的AUC為0.745(95%CI：0.633～0.856)。

3 討論

研究[5,10]表明，NASH為NAFLD人群疾病發(fā)展的重要階段，NASH患者在10～15年的肝硬化發(fā)生率高達(dá)15%～25%，遠(yuǎn)高于NAFL人群的0.6%～3%。因此，及早發(fā)現(xiàn)NASH患者及NAFLD相關(guān)肝纖維化患者并通過飲食、運動等干預(yù)措施對及早控制疾病進(jìn)展、延緩甚至逆轉(zhuǎn)疾病進(jìn)程、減少NAFLD相關(guān)終末期肝病發(fā)生具有重要意義。

臨床上，NAFLD通常使用腹部影像學(xué)檢查如超聲、MRI檢查進(jìn)行評估。但目前所用超聲技術(shù)僅能粗略評估NAFLD患者的脂肪變情況，其敏感度較低，對于NAFLD相關(guān)肝纖維化及肝臟炎癥的評估效能有限，因此亟需新的、無創(chuàng)的脂肪肝疾病進(jìn)程定量評估手段。基于瞬時彈性成像的UAP用于NAFLD肝脂肪變的相對定量檢測，但有研究[11-12]發(fā)現(xiàn)當(dāng)BMI>30 kg/m2，皮膚至肝包膜距離>25 mm，UAP診斷脂肪肝的準(zhǔn)確性會下降，并且UAP對相鄰等級的脂肪變程度鑒定能力仍不十分理想。在本研究中，基于包含UAP等參數(shù)建立的肝脂肪變評估回歸模型對中度及以上脂肪變的AUC可達(dá)0.939，優(yōu)于單獨使用UAP，且增加了穩(wěn)定性，為NAFLD人群肝脂肪變評估提供了一種可能手段。對于NAFLD患者肝臟炎癥活動度的判斷，常用ALT、AST等生化指標(biāo)，然而，這些指標(biāo)在NAFLD患者中既不能排除、也不能確證NASH的存在[8]。CK-18是目前反應(yīng)NAFLD相關(guān)肝炎最有潛力的指標(biāo)，但其AUC僅在0.7左右，遠(yuǎn)不能達(dá)到替代指標(biāo)的要求[13]。本課題組的前期研究[14]表明，LSM對慢性乙型肝炎患者及NASH患者相關(guān)的肝臟炎癥具有較好的評估價值?；诖?，本研究建立了肝臟炎癥活動度評估模型，該模型對早期炎癥(≥A1)及顯著炎癥活動(≥A2)的AUC均在0.8以上，優(yōu)于ALT。此外，本研究還建立了肝纖維化評估模型，其評估顯著肝纖維化的AUC為0.805(95%CI：0.740～0.859)，而LSM對顯著肝纖維化、嚴(yán)重肝纖維化、早期肝硬化的AUC均在0.75左右。但其對診斷嚴(yán)重肝纖維化特異度較低，這可能與樣本的選擇有關(guān)，在以后的研究中還需進(jìn)一步優(yōu)化。

綜上所述，本研究通過對肝彈性檢測設(shè)備相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)的分析和篩選，構(gòu)建了分別用來評價NAFLD人群肝脂肪變程度、炎癥活動度及肝纖維化程度的3個模型，這對于判斷NAFLD人群疾病進(jìn)程，及時給與干預(yù)具有重要意義。盡管本研究按照嚴(yán)格的納排標(biāo)準(zhǔn)對研究對象進(jìn)行了篩選，但仍可能存在一定的局限性。因此，在臨床應(yīng)用前仍需要更大樣本量的驗證。

利益沖突聲明：本研究不存在研究者、倫理委員會成員、受試者監(jiān)護人以及與公開研究成果有關(guān)的利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：魯鳳民、陸倫根、姚明解負(fù)責(zé)課題設(shè)計，擬定寫作思路，指導(dǎo)撰寫文章；姚明解、文夏杰、王雷婕負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)，資料分析與撰寫論文；何瓊、羅建文負(fù)責(zé)超聲參數(shù)解析及技術(shù)指導(dǎo)；范建高、謝青、陳成偉、傅青春、施軍平、楊永峰、徐蕓負(fù)責(zé)提供臨床數(shù)據(jù)并指導(dǎo)分析；魯鳳民、姚明解負(fù)責(zé)修改論文并最后定稿。