組織聲學(xué)結(jié)構(gòu)定量技術(shù)在肝纖維化分期診斷中的應(yīng)用價值

萬 穎，鄭 慧，李曉金，王 迪，姚 翀，李朝密

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組織聲學(xué)結(jié)構(gòu)定量技術(shù)在肝纖維化分期診斷中的應(yīng)用價值

萬 穎，鄭 慧，李曉金，王 迪，姚 翀，李朝密

目的 探討組織聲學(xué)結(jié)構(gòu)定量(ASQ)技術(shù)在肝纖維化(HF)分期診斷中的應(yīng)用價值。方法 收集肝臟穿刺活檢明確的HF患者87例和健康志愿者50例,分別對其進(jìn)行腹部常規(guī)超聲及ASQ技術(shù)檢查；收集相應(yīng)二維及ASQ圖像,導(dǎo)出圖像后脫機(jī)分析,圖像選定感興趣區(qū)(ROI)，得出χ2直方圖；軟件計算紅色曲線眾數(shù)(Redmode)、紅色曲線均值(Redave)、紅色曲線標(biāo)準(zhǔn)差(Redsd)、藍(lán)色曲線眾數(shù)(Bluemode)、藍(lán)色曲線均值(Blueave)、藍(lán)色曲線標(biāo)準(zhǔn)差(Bluesd)及紅藍(lán)曲線下面積比(FD ratio)。各參數(shù)與病理HF分期進(jìn)行相關(guān)性分析,進(jìn)而繪制ROC曲線并獲得各期界值。結(jié)果 除Bluesd外其余參數(shù)值均與HF分期呈正相關(guān)性，其中Redmode(rs=0.853，P<0.05)及Redave(rs=0.686，P<0.05)與肝纖維化分期呈正相關(guān)性。ROC曲線提示：S0vsS1期，僅Redmode、Redave參數(shù)曲線偏左上角，曲線下面積(AUC)分別為0.763、0.624，與AUC=0.5比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，靈敏度及特異度較高，可得出臨界值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；S1vsS2期，除Bluesd外所有參數(shù)均位于左上角，余參數(shù)AUC均大于0.5，與AUC=0.5比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，靈敏度、特異度較高，可得出臨界值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)；S2vsS3期，所有參數(shù)均偏左上角，與AUC=0.5比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，靈敏度、特異度較高，可得出臨界值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論 ASQ技術(shù)是一項無創(chuàng)性HF檢查技術(shù)，在HF的準(zhǔn)確分期標(biāo)準(zhǔn)制定方面有較高的臨床應(yīng)用價值及前景。

組織聲學(xué)結(jié)構(gòu)定量技術(shù)；肝纖維化；慢性乙型肝炎；ROC曲線

肝纖維化(hepatic fibrosis，HF)是肝細(xì)胞受損、修復(fù)過程中,細(xì)胞外基質(zhì)合成或降解失去平衡，肝內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)持續(xù)、彌漫性異常沉積，導(dǎo)致肝組織結(jié)構(gòu)和功能破壞,是各種慢性肝臟疾病的病理轉(zhuǎn)歸。而HF長期存在并持續(xù)發(fā)展最終導(dǎo)致肝硬化的發(fā)生,是肝癌的發(fā)生前奏。研究[1]表明，HF的發(fā)生發(fā)展是可逆過程，而發(fā)展至肝硬化后不可逆。組織聲學(xué)結(jié)構(gòu)定量(acoustic structure quantification，ASQ) 技術(shù)是最近出現(xiàn)的評估HF的無創(chuàng)性超聲彈性成像技術(shù)，不受主觀觀察者影響，可重復(fù)性強(qiáng)，對HF的早期診斷及嚴(yán)重程度的評估具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 病例資料 選取2013年9月～2015年2月于安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院經(jīng)肝組織穿刺活檢確診HF的患者87例作為HF組，其中男50例，女37例，年齡17～63(37.91±11.28)歲，排除肝炎合并脂肪肝者及其他肝臟疾病者。我國HF病理分期多采用2000年制定的《病毒性肝炎防治方案》[2]，根據(jù)HF的范圍及肝結(jié)構(gòu)損失的程度將肝組織的病理診斷分為 S0～S4期，S0期無纖維化；S1期匯管區(qū)纖維化擴(kuò)大，局限竇周及小葉內(nèi)纖維化；S2期匯管區(qū)周圍纖維化，纖維隔形成，小葉結(jié)構(gòu)保留；S3期纖維間隔伴小葉結(jié)構(gòu)紊亂，無肝硬化；S4期為早期肝硬化。研究S1～S3期，將HF組按肝臟穿刺結(jié)果分為S1組(n=33)、S2組(n=32)、S3組(n=22)。另選取同期于我院體檢合格的健康者50例作為正常對照組，其中男30例，女20例，年齡24～58(31.21±8.65)歲，無肝病史及肝病臨床表現(xiàn)，血生化指標(biāo)在正常范圍，病毒感染標(biāo)志物陰性。

1.2 儀器 采用日本東芝Aplio500彩色多普勒超聲診斷儀, 凸陣探頭, THI 5.0 MHz，內(nèi)置ASQ成像技術(shù)軟件。

1.3 方法

1.3.1 圖像采集 受檢者空腹，仰臥位或左側(cè)臥位，充分暴露上腹部，雙手置于頭頂以增寬肋間隙。首先行肝臟常規(guī)二維超聲檢查，觀察肝臟大小形態(tài)、內(nèi)部回聲及包膜是否光滑。隨后將探頭置于右肋間逐一肋間掃查，囑患者深吸氣使肝臟位置下移[3]，分別于肝右葉第5、6肋間[4]，避開Glisson’s系統(tǒng)，于S7、S8段處凍結(jié)存儲二維圖像，開啟ASQ成像技術(shù)，深度調(diào)至6 cm，存儲動態(tài)影像3～4 s。行ASQ檢查后當(dāng)天于同一部位行肝穿刺組織病理活檢。

1.3.2 圖像分析 導(dǎo)出二維及ASQ圖像，脫機(jī)分析，每幅圖像選取感興趣區(qū)(region of interest，ROI)，ROI盡可能與該切面肝包膜垂直，置于肝包膜下3～6 cm處，,取樣框不小于3.0 cm×2.0 cm，焦點4.0 cm，軟件計算獲得紅、藍(lán)兩色χ2直方圖和紅色曲線眾數(shù)(Redmode)、紅色曲線均值(Redave)、紅色曲線標(biāo)準(zhǔn)差(Redsd)、藍(lán)色曲線眾數(shù)(Bluemode)、藍(lán)色曲線均值(Blueave)、藍(lán)色曲線標(biāo)準(zhǔn)差(Bluesd)及紅藍(lán)曲線下面積比(FD ratio)。同一受檢者選取3處ROI，去極值，取3次平均值進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用Spearman秩相關(guān)檢驗，分析各參數(shù)與肝纖維化分期之間的相關(guān)性。另以ASQ各參數(shù)作為檢驗變量，以肝穿診斷結(jié)果作為狀態(tài)變量，分別對各參數(shù)繪制ROC曲線，計算曲線下面積(area under roc curve,AUC)并確定各參數(shù)的各期界值。檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 各參數(shù)定量相關(guān)分析 Redmode(rs=0.853，P<0.05)及Redave(rs=0.686,P<0.05)與肝纖維化分期呈顯著正相關(guān)性，且相關(guān)性系數(shù)較高。Redsd、Bluemode、Blueave、Bluesd及FD ratio的相關(guān)系數(shù)分別為0.124、0.299、0.213、-0.123、0.479，P值分別為0.212、0.031、0.000、0.216、0.000。

2.2 ASQ相關(guān)參數(shù)的ROC曲線 繪制ROC曲線，計算AUC，確定界值，并比較不同參數(shù)的敏感性和特異性。見圖1。

2.2.1 ASQ相關(guān)參數(shù)的AUC 經(jīng)SPSS軟件分析計算， S0vsS1期，僅Redmode、Redave AUC大于0.5，見表1。S1vsS2期，除Bluesd外，所有參數(shù)AUC大于0.5，見表2。S2vsS3期，所有參數(shù)AUC大于0.5，見表3。

2.2.2 ASQ相關(guān)參數(shù)的界值、靈敏度和特異度 按照SPSS輸出表中的統(tǒng)計結(jié)果，選取約登指數(shù)[5](靈敏度+特異度-1)值最大時，即ROC曲線上最靠近左上方的點所對應(yīng)的參數(shù)值為最佳診斷界值。S0vsS1期，Redmode、Redave參數(shù)界值分別為102.40及106.90，靈敏度及特異度分別為64%、88%及58%、75%，見表1。S1vsS2期，Redmode、Redave參數(shù)所得界值靈敏度及特異度較高，各參數(shù)界值、靈敏度及特異度見表2。S2vsS3期，各參數(shù)所得界值均有較高的靈敏度或特異度，見表3。

3 討論

作為各種慢性肝病的共同病理轉(zhuǎn)歸和肝硬化的必經(jīng)途徑[6],HF的早期診斷、定期監(jiān)測、治療指導(dǎo)及預(yù)后評估均建立在HF分期準(zhǔn)確評估的基礎(chǔ)上，基于肝硬化、上消化道出血、肝性腦病等一系列隨之而來的嚴(yán)重并發(fā)癥，HF分期的準(zhǔn)確評估刻不容緩。目前肝臟穿刺活檢為“金標(biāo)準(zhǔn)”[7-8]，但其為有創(chuàng)性，穿刺結(jié)果的準(zhǔn)確性受到病灶大小、部位、取樣誤差及觀察者變異的影響，且可重復(fù)性差，難以在人群中普遍開展及監(jiān)測隨訪。

圖1 各期肝纖維化的ROC曲線

項目面積標(biāo)準(zhǔn)誤P值95%置信區(qū)間下限上限界值靈敏度(%)特異度(%)Redmode0．7630．0680．0030．6300．896102．406488Redave0．6240．0830．0460．4600．788106．905875Redsd0．4210．0930．0370．2390．60413．918825Bluemode0．4770．0860．0430．3090．646119．243669Blueave0．4110．0870．0320．2400．582125．163963Bluesd0．3260．0870．0500．1560．49514．568813FDratio0．4790．0890．0390．3050．6530．095556

表2 肝纖維化S1 vs S2期ASQ相關(guān)參數(shù)的ROC曲線參數(shù)匯總

表3 肝纖維化S2 vs S3期ASQ相關(guān)參數(shù)的ROC曲線參數(shù)匯總

ASQ技術(shù)是一項無創(chuàng)性定量評價HF的超聲新技術(shù)，其將ASQ軟件采集到的肝組織回聲信號ROI的振幅進(jìn)行兩次χ2檢驗，并將其與系統(tǒng)內(nèi)置的正常肝組織回聲信號的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)差異分析，得出紅藍(lán)曲線及其χ2直方圖、7個定量參數(shù)。7個參數(shù)：Redmode、Redave、Redsd、Bluemode、Blueave、Bluesd和FD ratio。Mode值(ROI內(nèi)出現(xiàn)次數(shù)最多的χ2值)、Ave值(ROI內(nèi)所有取樣點χ2值均值)、SD值(ROI內(nèi)取樣點的離散度)。本研究中，所有參數(shù)與肝纖維化病理分期具有一定的正相關(guān)性；其中，Redmod、Redave參數(shù)的相關(guān)性最高，提示所選病例所得ASQ圖像中，ROI內(nèi)出現(xiàn)次數(shù)最多的χ2值及所有取樣點χ2值的均值最能代表該區(qū)域內(nèi)HF的嚴(yán)重程度；Redave參數(shù)與程蕾 等[9]研究結(jié)果相一致，并且有研究[10]證實S0、S1、S2、S3組二者參數(shù)差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。

ROC曲線[5]是一種全面、準(zhǔn)確評價診斷性實驗的工具，反映隨診斷臨界值變化而變化的敏感性、特異性曲線。其以每個檢測結(jié)果作為可能的診斷界值，靈敏度為縱坐標(biāo)，1-特異度為橫坐標(biāo)繪制曲線，診斷的準(zhǔn)確性大小用AUC表示，認(rèn)為AUC介于0.5～0.7時表示診斷的準(zhǔn)確性較低；介于0.7～0.9時表示診斷的準(zhǔn)確性中等；0.9以上時表示診斷的準(zhǔn)確性較高。且靈敏度+特異度-1值(約登指數(shù))最大時，即ROC曲線上最靠近左上方的點所對應(yīng)的參數(shù)值為最佳診斷界值。

本研究中，分別繪制ASQ技術(shù)的7個參數(shù)的ROC曲線，確定界值，比較不同參數(shù)的靈敏度及特異度。得出的AUC與隨機(jī)情況下獲得的AUC=0.5進(jìn)行非參數(shù)檢驗，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。將各參數(shù)縱向?qū)Ρ?，表明無論在哪兩組比較中，Redmode及Redave的AUC均較大，即診斷性較高，是較為可靠的診斷依據(jù)，兩者三期診斷界值分別為Redmode(102.40、105.98、111.96)Redave(106.90、108.31、113.26)。而隨著S0vsS1期至S2vsS3期的過渡，余各參數(shù)診斷性也逐漸提高，可得出相應(yīng)界值，S2vsS3期時，所有參數(shù)具有較高診斷性，均可得出診斷界值。說明肝組織的回聲差異性隨病理分期的增高越來越大。由于樣本含量較小尚不能完全證實各參數(shù)的診斷價值，并且以肝臟活檢穿刺所得病理分期為狀態(tài)變量，其僅能評估1/50 000[7]的肝實質(zhì)，對于較小的或碎片狀的病灶尚難以準(zhǔn)確評估其病理分期，可能造成分析結(jié)果的誤差。S0～S1及S1期患者HF的ASQ技術(shù)評估，由于所選病例均為輕度HF，其纖維化病灶較小且分布范圍較小，雖為B超引導(dǎo)下穿刺活檢，但其準(zhǔn)確性仍受一定影響，可能造成僅有Redmode及 Redave參數(shù)診斷價值較高，而余各參數(shù)AUC均為達(dá)到意想中的高診斷性。當(dāng)然，其余參數(shù)的診斷性不能斷然否定，需要進(jìn)一步增大樣本量、改進(jìn)實驗方法等進(jìn)一步證實。

綜上所述，ASQ技術(shù)對HF準(zhǔn)確分期的標(biāo)準(zhǔn)制定具有很大參考價值，所得各參數(shù)各期臨界值均具有一定的診斷價值，尤其是Redmode、Redave參數(shù)，在HF準(zhǔn)確分期方面有著光明前景及應(yīng)用價值。

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Wan Ying, Zheng Hui, Li Xiaojin, et al

(DeptofMedicalUltrasonics,TheFirstAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei230022)

The value of diagnosis of acoustic structure quantification in grading liver fibrosis

Objective To discuss the value of diagnosis of acoustic structure quantification technology in grading liver fibrosis. Methods 50 healthy volunteers and 87 patients with liver fibrosis were examined by B-Mode ultrasound with ASQ software.Images were collectted, ROIs in each image were selected. Then ROIs were analyzed by ASQ software offline so as to get their χ2histograms,then, χ2histograms were calculated and Mode,Ave,SD and FD Ratio of red and blue curves were obtained. After that, the correlation between ASQ parameters and the pathological results of liver fibrosis was evaluated.At last, the ROC curves were drawn and the cut-off points of each grade were calculated. Results Expect for Bluesd,the other six parameters of ASQ were positively correlated to liver fibrosis grade,in which, Redmode(rs=0.853，P<0.05)and Redave(rs=0.686，P<0.05) were most chosely correlated to histological fibrosis grade. In ROC curve, S0vsS1: only the curves of Redmode and Redave were in the upper left corner. The AUCs of each were 0.763 and 0.624,compared with AUC=0.5,statistically significant differences were found between them (P<0.05). The sensitivities and specificities were relatively high.The values of cut-offs were obtained, all of them had statistical significance(P<0.05). S1vsS2: Except for the curve of Bluesd,curves of other six parameters were in the upper left corner. The AUCs of each were all larger than 0.5, compared with AUC=0.5,statistical significant differences were found between them (P<0.05).The sensitivities and specificities were relatively high.The values of cut-offs were obtained, all of them had statistical significance(P<0.05). S2vsS3:curves of all parameters were in the upper left corner. The AUCs were all larger than 0.5, compared with AUC=0.5,statistical significant differences were found between them (P<0.05).The sensitivities and specificities were relatively high.The values of cut-offs were obtained, all of them had statistical significance(P<0.05). Conclusion ASQ technology is a non-invasive method of detecting liver fibrosis, which has high clinical value and bright prospect in formulating standard for grading liver fibrosis precisely.

acoustic structure quantification; hepatic fibrosis; hepatitis B chronic；ROC curve

時間：2015-12-30 14:38

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20151230.1438.056.html

安徽高校省級自然科學(xué)研究項目(編號：KJ2013A166)

安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院超聲科，合肥 230022

萬 穎，女，碩士研究生；

鄭 慧，女，教授，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，責(zé)任作者，E-mail:zhenghuiayfycsk@163.com

R 512.6；R 445.1

A

1000-1492(2016)01-0118-04

2015-10-20接收