超聲剪切波彈性成像對肝纖維化的臨床應用進展*

朱成誠 綜述，丁世蘭 審校

(昆明醫科大學附屬甘美醫院超聲科，云南 昆明 650000)

肝纖維化是指肝細胞受到慢性肝病影響，導致肝細胞外基質在肝內過度累積和異常分布，是肝細胞在反復受到損傷時的病理性過度修復反應[1]。肝纖維化也是慢性肝病發展為肝硬化甚至是肝癌的重要危險因素。有研究結果顯示，肝纖維化及部分肝硬化經過有效治療后是可逆的[2-3]。因此，評估肝纖維化的嚴重程度對阻斷其進一步發展有著至關重要的作用。目前，臨床上明確診斷肝纖維化仍是依靠肝組織病理學檢查，常用的病理學分期標準包括Ishak評分[4]、METAVIR評分[5]及基于Scheuer 評分系統修訂的“北京標準”[6]，將纖維化程度分為F0～F4期(METAVIR評分、北京標準)和F0～F6期(Ishak評分)，其中F0表示肝組織還未發生纖維化，F4或F6表示肝硬化。

肝組織病理學檢查屬于有創性檢查，術后約0.3%患者出現嚴重并發癥，穿刺標本也僅占全肝約1/50 000，存在取樣誤差，而且病理切片觀察者內和觀察者間也存在較大變異性[1]，部分慢性肝病患者需要進行多次肝組織活檢以監測病變的發展。此外，有研究結果顯示，對顯著肝纖維化(≥F2期)患者進行肝組織活檢可能增加發展為肝硬化的風險[7]。超聲彈性成像技術近年來發展迅速，作為評估組織硬度的超聲新技術，已經成為一種定量成像方式用于無創評估肝纖維化。本文將對超聲彈性成像技術對不同病因的肝纖維化中的診斷效能及不足進行綜述。

1 超聲彈性成像原理及分類

目前，超聲彈性成像包括應變彈性成像(SE)和剪切波彈性成像(SWE)，SE依賴人為施加壓力使組織產生形變，將其形變前后的差異用作評估組織硬度的檢查手段[8],因此用于評估肝纖維化少見，更常用于淺表組織。SWE可細分為瞬時彈性成像(TE)、點剪切波彈性成像(pSWE)和實時二維彈性成像(2D-SWE)。本文綜述將詳細闡述剪切波彈性成像在各種病因導致肝纖維化的研究及臨床應用進展。

1.1TE TE技術是否應用于肝臟的研究早在2003年就已開始，目前TE技術應用于肝纖維化評估已經較為成熟，主要運用于FibroScan檢測儀。其原理是通過探頭產生機械激動向肝臟傳導剪切波脈沖，并垂直收集剪切波脈沖在肝臟內部傳導的速度等信息，從而反映肝臟硬度，以彈性模量值(kPa)表示。研究表明，TE在中-重度乙型肝炎、丙型肝炎等慢性肝病纖維化診斷中準確度較高，且對中度肝纖維化的診斷敏感度和特異度良好[9]。TE作為評估肝臟纖維化程度的無創檢查方法之一，已經被國內外臨床廣泛認可并普遍應用，其對肝纖維化分期的診斷效能已經獲得臨床認可[10-12]。然而，近年來也有學者提出，TE需要專業的FibroScan檢測儀進行檢測，缺少二維圖像指導從而無法準確定位檢查部位[13]，而且只能檢測肝右葉而無法檢測肝左葉。

1.2pSWE pSWE原理是通過聲脈沖輻射力產生單個剪切波，通過傳感器聚焦在肝臟，同時檢測剪切波傳播速度反映肝臟的硬度[13]。pSWE是在二維超聲的基礎上對感興趣區域進行檢測，可以實時顯示肝臟組織，能避開血管、肋骨陰影、膽管和膽囊等區域。肝臟硬度以剪切波速度(m/s)或轉換為彈性模量值(kPa)表示，其速度越快，即彈性模量值越大，表示肝組織硬度越大。

1.32D-SWE 2D-SWE相對于pSWE是一種新型的剪切波彈性成像技術，其原理是探頭產生多個局部聲脈沖輻射力，使沿聲軸方向不同深度的組織同時發生位移，在肝內誘導產生的多個剪切波形成類圓柱形的剪切波錐剪，即“馬赫錐”現象，并由超高速成像技術捕捉剪切波，通過彩色編碼技術實時反映組織彈性，肝臟硬度多以楊氏模量值(kPa)表示[13]，組織越硬，其楊氏模量值就越大。

2 健康人群的肝臟彈性值范圍

歐洲生物醫學超聲學會聯盟(EFSUMB) 在《肝臟超聲彈性成像的臨床應用指南(2017年)》[11]中提出：TE在健康人群的楊氏模量值范圍為4.4～5.5 kPa，通常男性肝臟彈性值(LSM)大于女性，其測值可能會受到脂肪變性的影響，而與年齡無關；pSWE在健康人群中的參考范圍為1.01～1.59 m/s，但在另外相當部分研究結果也提出參考范圍為1.07～1.16 m/s，除個別研究外，其他研究均認為無性別差異，與體重指數(BMI)亦無明顯相關性；2D-SWE在健康人群的LSM范圍為4.5～5.5 kPa，也認為男性比女性有更高的LSM。健康人群的LSM可能超過參考范圍，但若是受檢者LSM處于正常范圍內，且無其他臨床或實驗室肝纖維化證據，則可以大概率排除顯著肝纖維化可能。

3 超聲彈性對肝纖維化的應用

3.1病毒性肝炎 我國仍是病毒性肝炎的高發國家，僅2020年病毒性肝炎的發病例數就超過110萬人[12-14]。其中乙型肝炎(HBV)和丙型肝炎(HCV)表現為慢性肝炎，極易發展為肝硬化，甚至是肝癌，及時的抗病毒治療具有重要臨床意義，評估肝纖維化程度是進行抗病毒治療和判斷疾病預后的重要指標之一[15]。目前，關于病毒性肝炎肝纖維化的研究較多且臨床應用相對成熟，歐洲肝病協會[11]及中華醫學會肝病學分會[1]發表的臨床指南中均建議將TE作為評估肝纖維化程度的非侵入性檢查方式。

TE在測量HBV患者LSM時，谷草轉氨酶(AST)和總膽紅素(TBil)的異常將會引起LSM水平的升高，因此TE臨床應用共識專家委員會建議[16]：對于HBV患者，在AST及TBil正常的情況下，TE確定顯著肝纖維化(≥F2)的LSM為7.0～8.5 kPa，敏感度和特異度分別是76%、82%，確定肝硬化(=F4)的LSM 為11.0～14.0 kPa，敏感度和特異度分別是86%、87%；對于HCV患者，確定大于或等于F2期肝纖維化的LSM為7.0～8.5 kPa，敏感度和特異度分別是79%、83%，確定F4期肝纖維化的LSM 為11.0～14.0 kPa，敏感度和特異度分別是89%、91%。2項meta分析表明TE在HBV患者中具有良好的診斷效能，TE預測大于或等于F2期肝纖維化的平均曲線下面積(AUROC)分別為0.88[17]、0.82[18]；預測F4期肝纖維化的平均AUROC分別為0.93[17]、0.91[18]，由此可見，TE對于肝硬化的診斷效能明顯優于顯著肝纖維化；其中一項meta分析[19]建議：≥F2期肝纖維化的臨界值設為5.8～8.8 kPa，其敏感度與特異度為81%、82%，F4期的臨界值設為9.0～16.9 kPa，敏感度和特異度為86%、88%。

在pSWE和2D-SWE方面的研究相對較少，現有的研究已經顯示2種方式在檢測肝顯著纖維化和肝硬化方面均具有良好的診斷效能。BUCSICS等[19]使用pSWE對慢性病毒性肝炎患者進行診斷研究，得到大于或等于F2期肝纖維化的AUROC為0.843，臨界值為6.68 kPa，敏感度80.7%，特異度70.4%，F4期肝纖維化的AUROC為0.933，臨界值為11.28 kPa，敏感度86.0%，特異度60.5%。UDOMPAPN等[20]對慢性病毒性肝炎患者分別進行了 TE、pSWE 檢測，并與肝組織病理學檢查進行對比研究，在診斷大于或等于F2期肝纖維化時，TE與pSWE的AUROC分別為0.771、0.700，在診斷F4期肝纖維化時，TE與pSWE的AUROC分別為0.974、0.929，雖然結果表明TE(r= 0.71,P<0.001)、pSWE(r=0.61,P<0.001)與肝纖維化分級均具有明顯相關性，但TE對于大于或等于F2期肝纖維化和F4期肝纖維化的診斷效能均優于pSWE。

中華醫學會超聲醫學分會[21]進行多中心研究后發現：對于HBV患者，2D-SWE的診斷效能與TE相當甚至更高，建議大于或等于F2期肝纖維化的臨界值為7.1～7.6 kPa，敏感度為84.7%～92.0%，特異度為74.3%～92.1%，F4期肝纖維化的臨界值為10.1～11.7 kPa，敏感度為84.8%～97.4%，特異度為89.7%～94.6%。HERRMANN等[22]將 TE和2D-SWE分別應用于病毒性肝炎患者并進行比較，也認為2D-SWE較TE具有更高的診斷效能，2種方式診斷肝大于或等于F2期肝纖維化的 AUROC 分別為 0.863、0.906，診斷F4期肝纖維化的AUROC分別為0.929、0.955。ZHOU等[23]則將71項研究共11 345例患者納入meta分析，對2D-SWE與pSWE進行比較分析發現，2D-SWE和pSWE對肝大于或等于F2期肝纖維化的合并敏感度之間差異有統計學意義(84%vs.76%，P<0.001)，在F4期肝纖維化時，2D-SWE和pSWE之間的合并敏感度之間則無明顯差異性(89%vs.85%，P=0.090)；在合并特異性方面；2D-SWE和pSWE在對大于或等于F2期纖維化(81%vs.79%,P=0.753)和F4期(87%vs.84%，P=0.294)均無顯著差異；因此認為在大于或等于F2期肝纖維化時2D-SWE的診斷效能優于pSWE。

此外，有研究顯示，TE易受到皮下脂肪厚度及腹水的影響，pSWE和2D-SWE比TE具有更高的成功率[24-25]，而且2D-SW和pSWE可以實時顯示肝臟解剖，從而避開血管、膽管等結構，確定評估時的深度，增加可重復性，避免影響診斷效能和檢測結果的可靠性[26]，但現有研究表明TE對病毒性肝炎肝纖維化患者的診斷效能優于pSWE，雖然2D-SWE診斷效能優于TE，但目前相關研究樣本量仍然較少，還需要更進一步驗證。

3.2非酒精性脂肪性肝病(NAFLD) NAFLD可以分為2類：簡單脂肪變性(NAFL)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，前者是指無炎性反應的肝過量脂肪累積，后者則是指伴有炎性反應的肝過量脂肪累積，并造成組織損傷、肝纖維化和肝硬化[27]。歐洲肝病協會建議應該對NAFLD患者進行肝纖維化篩查[15]，目前大量研究已經表明TE、pSWE和2D-SWE在評估NAFLD患者肝纖維化方面均具有較好的診斷效能。

一項關于TE和pSWE對于NAFLD患者肝纖維化診斷效能的meta分析(9項pSWE研究，982例患者，11項TE研究中1 753例患者)顯示[25]：TE對于檢測大于或等于F2期肝纖維化、大于或等于F3期肝纖維化和F4期肝纖維化的ROC下AU分別為0.85、0.92和0.94，合并敏感度分別為77%、79%和90%，合并特異度分別為80%、89%和91%；pSWE對于檢測大于或等于F2期肝纖維化、≥F3期肝纖維化和F4期肝纖維化的AUROC分別為0.86、0.94和0.95，合并敏感度分別為70%、88%和89%，合并特異度分別為84%、88%和91%；表明pSWE和TE對NAFLD患者進行肝纖維化分期均具有良好的診斷效能，尤其對于大于或等于F3期肝纖維化和F4期肝纖維化的患者。然而LEONG等[28]則認為TE在大于或等于F2期肝纖維化和大于或等于F3期肝纖維化的診斷效能明顯優于pSWE，他們對100例NAFLD患者分別進行TE和pSWE檢查后發現，TE診斷大于或等于F1期肝纖維化、≥F2期肝纖維化、≥F3期肝纖維化和F4期肝纖維化的ROC下AU分別為0.89、0.83、0.83和0.89，pSWE對應的ROC下AU分別為0.80、0.72、0.69和0.79。目前，關于2D-SWE對NAFLD的診斷效能的研究相對較少，一項對pSWE和2D-SWE的診斷效能進行比較的初步研究表明，2D-SWE在診斷大于或等于F2期肝纖維化的準確性優于pSWE(P=0.004)[29]。CASSINOTTO等[30]則是將進行過TE與2D-SWE檢查的NAFLD患者進行回顧性分析，發現2D-SWE與TE在診斷大于或等于F3期肝纖維化時具有相似的準確性。

3.3酒精性肝病(ALD) ALD根據其是否發生炎性反應和纖維化，可以分為單純性脂肪、酒精性肝炎、肝纖維化乃至肝硬化[31]。關于TE診斷ALD患者纖維化的meta分析顯示，≥F3期肝纖維化的臨界值約為9.5 kPa，合并敏感度為92%，合并特異度為70%(包含8項研究)；F4期的臨界值約為 12.5 kPa，合并敏感度為95%，合并特異度為71%(包含7項研究)，認為TE在排除大于或等于F3期肝纖維化和F4期肝纖維化方面是可靠的，對較輕程度的肝纖維化(≤F2期)的診斷是不確定的。后續VOICAN等[32]則使用TE對217例ALD患者進行研究分析，也得到相似的結論，結果表示TE值與肝纖維化程度(r=0.73；P<0.000 1)明顯相關，診斷大于或等于F3期肝纖維化和F4期肝纖維化的ROC下AU分別為0.90和0.93，且TE的診斷效能與TE聯合血清學的診斷效能之間無明顯差異。CHO等[33]使用pSWE對251例ALD患者進行研究表明，肝彈性值隨著肝纖維化分期的增高而增加(P<0.000 1)；他們認為，用于診斷大于或等于F2期肝纖維化、≥F3期肝纖維化和F4期肝纖維化的ROC下AU分別為：0.93(臨界值：1.46 m/s)、0.90(臨界值：1.47 m/s)和0.91(臨界值：1.66 m/s)，診斷效能均明顯優于血清學檢查，差異有統計學意義(P<0.001)。截至目前，關于2D-SWE對ALD的診斷效能的研究少見，THIELE等[34]進行單中心研究，將TE與2D-SWE進行比較，根據Ishak評分系統，發現兩者對顯著纖維化(Ishak評分大于或等于3分)和肝硬化(Ishak評分大于或等于5分) 的診斷效能無顯著差異。

現有大量研究顯示，炎性反應會導致ALD患者的肝臟硬度增加，從而導致假陽性，當AST>100 IU/L時，相同纖維化程度的ALD患者肝臟硬度顯著升高[33-36]。另外，BARDOU-JACQUET等[37]和MUELLER等[38]表示大量飲酒將會明顯增加肝臟硬度值，而酒精戒掉后則會顯著降低肝臟硬度值，這表明肝彈性成像是潛在的檢測患者是否遵守禁酒醫囑的客觀指標之一。

3.4自身免疫性肝病(AILD) AILD是因自身免疫功能紊亂導致肝臟組織損傷、肝纖維化和肝硬化的病變。但是關于檢測肝彈性成像對于AILD患者肝纖維化分期準確性的文獻報道較少。一項包含11項研究報道1 041例AILD患者的meta分析顯示[39]，TE診斷肝顯著纖維化的ROC下AU、合并敏感度、合并特異度分別為91%、81%、87%，診斷嚴重肝纖維化的ROC下AU、合并敏感度、合并特異度分別為92%、81%、90%，診斷肝硬化的ROC下AU、合并敏感度和特異度分別為96%、87%、93%；可見TE對AILD患者在顯著肝纖維化、嚴重肝纖維化和肝硬化的診斷效能是可觀的。PARK等[40]對102例AILD患者進行pSWE檢查，使用病理檢查作為參考，使用pSWE評估纖維化分期的診斷效能優于已建立的血清學指標(APRI和FIB-4)。YANG等[41]回顧性研究2D-SWE對AILD患者纖維化診斷的準確性，得到了相似的結論，2D-SWE不僅對肝纖維化分期具有較好的診斷效能，各個分期遠均高于APRI和FIB-4，差異均有統計學意義(P<0.05)。

4 SWE的局限性

肝臟彈性值會受到諸多因素的影響，可能使相同纖維化程度的患者表現出截然不同的LSM，導致研究結果不可靠。研究顯示，進食、運動[42]、轉氨酶水平升高[43]均可以引起LSM變化。雖已明確脂肪變性可以導致剪切波衰減，但是否對肝彈性值造成影響仍然存在爭議[44]，這對于研究超聲彈性成像對NAFLD和ALD患者的診斷效能是十分重要的。肝臟的充血狀態也對LSM也有很大影響[45]。國外學者在動物實驗研究中發現，中心靜脈壓與LSM具有相關性，用LSM評估肝臟纖維化程度時應考慮肝臟充血狀態[46]。有研究表明，大多數急性充血性心力衰竭患者的肝臟LSM較高，因此對于布加綜合征、心力衰竭等患者應考慮肝臟充血狀態對LSM的影響[47-48]。目前，關于超聲彈性成像診斷效能影響因素的研究樣本量較少，還需要更大樣本量、多中心研究進行驗證。上述研究顯示，對于不同的病因，肝纖維化分期的臨界值可能不同，但目前研究的樣本大多數為混合病因或為病毒性肝炎患者，對NAFLD、ALD、AILD進行的研究相對較少。指南也提出，不同的技術、不同設備、不同的病因需要制定不同的臨界值，且單一的臨界值并不能同時兼顧敏感度和特異度，對于使用時應注意區分。由于肝左葉容易受到心臟搏動的影響，因此，大多數研究選擇肝右葉進行測量[49]。現有指南與共識也建議同一位置進行3～5次測量，取中位數。相關研究也表明，初學者經過至少50例操作練習后，具有很好的操作者內和操作者間的重復性，組間相關系數(ICC)均在0.9以上，肝臟的檢測成功率可達99.2%、97.5%[50]。

5 小 結

超聲彈性成像是一種經濟有效且評估各種病因導致肝纖維化程度的非侵入性檢查方法，擴大了現有超聲醫學在臨床診斷的應用領域。近年來，國內外關于肝纖維化的超聲彈性成像的研究多以pSWE和2D-SWE為主，雖然不同彈性成像技術的影響因素仍然存在一定爭議，但超聲彈性成像對顯著肝纖維化和肝硬化的診斷效能均優于血清學指標(APRI和FIB-4)。對于不同病因的纖維化程度臨界值的建立，還需要控制病因，以病理結果為參照進行更進一步研究。希望通過更多的研究分析，將剪切波彈性成像技術運用于評估肝硬化代償期肝臟硬度，指導臨床治療，并為今后肝臟纖維化評估提供一種新的無創方法。