超聲彈性成像診斷兒童慢性肝病研究進展

許鳳麟,張 琪,李日娜,王偲蘊,胡彩輝,余明珠,陳鏡宇*

[1.重慶醫科大學附屬兒童醫院超聲科 國家兒童健康與疾病臨床醫學研究中心 兒童發育疾病研究教育部重點實驗室 兒科學重慶市重點實驗室,重慶 400014;2.富士膠片醫療系統(廣州)有限公司北京分公司,北京 100006;3.重慶醫科大學第二臨床學院,重慶 400016]

兒童慢性肝病與遺傳、環境及生活習慣密切相關[1],且可持續至成年期,近年其發病率呈增長趨勢;重視早期篩查及診治有助于延緩疾病進展[2]。對于評估肝壞死、炎癥和纖維化,活檢病理為“金標準”,但有創且增加膽瘺和出血風險;血清生物標志物缺乏組織特異性,且受多種因素影響,用于肝病分級存在局限性[3-5]。超聲具有經濟、簡便、無創等優勢,已廣泛用于診斷肝病;隨著彈性成像等新技術的廣泛開展,超聲不僅可反映肝臟形態學及血流動力學信息,還能量化評估肝纖維化程度、炎癥活動度及進行脂肪變性分級[6]。本文就超聲彈性成像診斷兒童慢性肝病研究進展進行綜述。

1 超聲彈性成像診斷肝纖維化

超聲彈性成像通過監測組織對聲波能量的反應而觀察其力學特性,已用于評估成人病毒性肝炎、酒精性肝病、自身免疫性肝病、代謝相關性肝病及門靜脈高壓等[7-8],近年亦逐漸用于兒童肝臟、顱腦、睪丸、附睪、肌肉和血管等相關疾病。

1.1 實時組織彈性成像(real-time tissue elastography,RTE) 人體不同組織結構存在彈性差異。楊氏模量E為最常用的彈性模量參數,計算公式為E=應力σ/應變ε。壓力應變彈性成像可基于楊氏模量反映組織生物力學特性,尤以基于相對彈性應變測量RTE法應用較廣。相比瞬時彈性成像(transient elastography,TE)和聲脈沖輻射力彈性成像(acoustic radiation force impulse elastography,ARFI),RTE ROI大小可調、參數更多,反映組織硬度更為全面且不受腹腔積液限制,可由經過專業培訓的醫師進行操作,但易受血流及氣體等物理因素干擾,用于過瘦或肥胖者診斷準確率欠佳[9-10]。SCHENK等[11]采用RTE組織彌散定量技術評估肝病患兒肝纖維化程度,發現應變平均值(mean value of strain,MEAN)和藍色編碼區域%(blue color-coded area%,AREA)與肝纖維化程度呈中度相關(r=-0.575～-0.645、0.545～0.607,P均<0.05)。唐永麗等[12]認為RTE用于診斷成人肝纖維化的效能低于剪切波彈性成像(shear wave elastography,SWE);也有學者[13]提出RTE與SWE聯合可提高判斷肝纖維化分期效能。

1.2 TE 基于肝臟纖維化與肝臟彈性存在相關性,TE以切變彈性探測儀瞬時測定并評估組織位移,獲取皮膚表面下方25～40 mm處的低頻剪切波傳播速度。LI 等[14]發現肝硬度值(liver stiffness measurement,LSM)與年齡呈正相關。TRAN等[15]對101例慢性肝病患兒行TE及2D-SWE,2種方法所測肝臟彈性測值(r=0.70)具有較強相關性,尤其在6歲以上患兒(r=0.79)更為明顯,提示可交替以TE和SWE評估慢性肝病患兒肝纖維化程度。TE存在以下不足:①不適用于肥胖及肝前腹腔積液患者[16];②僅能提供一維信息,無法識別檢查路徑中的干擾因素;③炎癥或膽汁合成及排泄障礙均可影響測值準確性而致高估肝纖維化程度。

1.3 SWE SWE可基于聲脈沖輻射力向人體組織發射低頻脈沖波,通過檢測ROI組織產生的剪切波而得到剪切波速度(shear wave velocity,SWV)并最終轉換將其為組織彈性模量值,主要方式包括點式SWE(point SWE,p-SWE)和2D-SWE;組織密度越高,則硬度越大,剪切波傳播速度亦越快。SWE操作簡單、耗時少,但易受肝前腹腔積液和肥胖等因素影響[17]。

1.3.1 p-SWE p-SWE優勢在于支持實時二維超聲成像、可視性強,能避開非目標結構,適用于定量評估慢性肝病;不足之處為取樣范圍較小,可能出現抽樣誤差。

1.3.2 2D-SWE 2D-SWE一般以對取樣范圍行多點激勵方式進行剪切波二維平面成像,可獲取剪切波聲傳播平均速度和彈性模量值,根據不同組織密度和硬度進行彩色編碼并最終以二維形式呈現。2D-SWE診斷兒童肝纖維化的準確率為98.2%～98.9%,高于TE,且對>F2級肝纖維化的敏感度及特異度亦高于TE[15]。YANG等[18]報道,學齡期兒童肝臟彈性模量值為(6.3±1.1)kPa,且不同性別和不同肝臟節段之間硬度差異均無統計學意義。CHEN等[19]以2D-SWE評估疑似膽道閉鎖(biliary atresia,BA)患兒肝纖維化分期,結果顯示2D-SWE值與肝纖維化分期相關(r=0.789),以2D-SWE評估肝纖維化分期的曲線下面積(area under the curve,AUC)為0.869～0.941,且其預測嚴重纖維化和肝硬化的效能優于天冬氨酸氨基轉移酶與血小板比值指數(aspartate aminotransferase to platelet ratio index,APRI)等血清標志物。另一方面,肝纖維化與肝硬化涉及炎癥、壞死及纖維化等的相互作用可致肝臟黏性、彈性升高而造成高估。ZENG等[20]發現,成人F4級肝硬化患者中,2D-SWE測值在不同谷丙轉氨酶(glutamic pyruvic transaminase,GPT)水平者之間存在差異,GPT>2倍正常值時,肝臟硬度明顯升高。多項相關指南亦明確提出,GPT水平升高時,需考慮肝臟炎癥導致高估SWE測值的可能。此外,膽汁淤積、肝內血容量增加、長期飲酒、脂肪變性甚至檢查前短時間內進食和運動亦可影響測量準確性。

1.4 聯合彈性成像(combinational elastography,CE) CE是將SWE與應變彈性成像結合而形成的多因素多參數綜合定量分析技術,可同時獲取剪切波和應變彈性數據,并通過主機內置的慢性肝病模型計算2種彈性的綜合評分——F指數。一項針對成年慢性肝病纖維化和炎癥活動度的連續分級研究[21]結果表明,CE診斷效能明顯優于單一SWE和應變彈性成像。目前對CE用于評估兒童慢性肝病的價值尚不完全明確,有待進一步觀察。

2 超聲彈性成像診斷肝臟炎癥活動度

2.1 剪切波頻散成像(shear wave dispersion,SWD) SWD可通過評估組織黏性而間接反映其內的炎癥活動度[22]。SUGIMOTO等[23]分別以SWD和SWE檢測大鼠肝臟,發現前者可更好地預測壞死性炎癥程度。CETINIC等[24]采用SWD評估兒童肝臟炎癥程度,結果顯示中/重度炎癥肝臟SWD值明顯高于無/輕度炎癥。SCHULZ等[25]認為SWD評估成年患者原發性膽汁性膽管炎(primary biliary cholangitis,PBC)炎癥程度可與堿性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)相媲美。然而SWD為新興技術,相關臨床研究較少,有待進一步觀察。

2.2 CE 利用CE不僅能得到與肝纖維化分期相關的F指數,還可同時獲得與炎癥活動度相關的A指數。YADA等[21]報道,隨肝臟炎癥活動度升高,A指數呈明顯上升趨勢,且A指數用于評估成人肝臟炎癥的效能高于其他常規參數。目前以A指數評估肝臟炎癥活動度的文獻較少,更罕見針對兒童者,有待更多研究。

3 超聲彈性成像診斷肝脂肪變性

3.1 聲衰減成像(attenuation imaging,ATI) ATI可顯示超聲波隨傳播距離增加而發生的衰減,由此量化評估肝臟脂肪浸潤程度;其評估成人肝臟脂肪變性的效能與MRI-質子密度脂肪分數(proton density fat fraction,PDFF)相近[26]。BAE等[27]以ATI評估成人肝臟,發現脂肪變性程度為測值的影響因素,而纖維化程度和炎癥均非其影響因素;陳潔等[28-29]亦得到相同結論。SONG等[30-31]認為ATI定量評估兒童脂肪變性具有較高準確率。

3.2 超聲脂肪分數(ultrasound-derived fat fraction,UDFF) UDFF基于肝衰減系數和肝背向散射系數進行復雜分析、提取及二次擬合等,最終得到單位與MRI-PDFF測值相同(脂肪分數百分比)的量化指標以評估肝臟脂肪變性程度;其評估成人肝臟脂肪變性的效能與MRI-PDFF高度一致[32-34]。

3.3 超聲引導衰減參數(ultrasound-guided attenuation parameter,UGAP) UGAP檢查是新興非侵入性量化脂肪變性技術,可不受血管及肝外結構等因素影響。已有研究[35]表明,UGAP與MRI-PDFF高度相關,其評估成人肝臟脂肪變性均具有較高效能,而其診斷輕度脂肪變性的敏感度均明顯高于其他常用成像參數。YOON等[36]利用高頻凸面換能器及頻率2～9 MHz探頭對脂肪肝患兒行UGAP檢查,認為其診斷效能較高。

3.4 衰減系數(attenuation coefficient,ATT) 基于超聲探頭發射和接收2個不同頻率的超聲波進行計算可得出ATT[37],不受檢查路徑中的血管和肝管影響;其分級評估肝脂肪變性的效能與受控衰減參數(controlled attenuation parameter,CAP)相近,并能定量評估脂肪面積且不受肝纖維化和炎癥影響[38]。WANG等[39]報道,ATT診斷兒童肝臟脂肪變性的敏感度為89.47%。目前相關臨床研究均較少,仍需大樣本量研究進一步驗證。

4 小結及展望

超聲彈性成像不僅具有傳統超聲的無創、簡便、安全性高、重復性佳及價格低廉等優點,還能定量評估肝纖維化、炎癥程度及脂肪變性,但用于兒童慢性肝病經驗尚不充足。未來應通過大樣本臨床研究確定相關參考值及截斷值,為臨床診斷兒童慢性肝病提供更多參考。

利益沖突:全體作者聲明無利益沖突。

作者貢獻:許鳳麟查閱文獻、撰寫和修改文章;張琪、陳鏡宇修改和審閱文章、指導;李日娜和王偲蘊撰寫文章;胡彩輝和余明珠查閱文獻。