影像學(xué)方法評價肝纖維化的研究進(jìn)展

吳越 馮對平

肝纖維化并非獨(dú)立的疾病，只是一種病理生理過程，是指在各種致病因子的作用下，引起肝內(nèi)結(jié)締組織異常增生。任何導(dǎo)致肝臟損傷的疾?。ㄈ缇凭愿窝住⒅卸拘愿螕p傷、非酒精性脂肪性肝炎、病毒性肝炎等），在其損傷修復(fù)愈合過程中或多或少都伴隨著肝纖維化，如果損傷因素持續(xù)存在，纖維化就有可能進(jìn)一步進(jìn)展成肝硬化［1-3］。最近一些研究表明［4,5］，肝纖維化的某些階段可能會發(fā)生一定程度逆轉(zhuǎn)，因此早期準(zhǔn)確評估肝纖維化程度并及時干預(yù)，對于治療或逆轉(zhuǎn)肝纖維化進(jìn)程至關(guān)重要。目前肝活檢組織學(xué)評價仍是評價肝纖維化的金標(biāo)準(zhǔn)［6］，而其中METAVIR 評分是應(yīng)用最廣泛的組織病理學(xué)分期系統(tǒng)。根據(jù)該系統(tǒng)，肝纖維化可分為F0～4：F0（正常肝）、F1（輕度纖維化）、F2（中度纖維化）、F3（重度纖維化）、F4（肝硬化）。然而肝活檢是一種有創(chuàng)的評價方法，會伴隨一些并發(fā)癥，如出血、膽汁性腹膜炎、菌血癥、敗血癥、氣胸、血胸甚至死亡［7］。此外，肝活檢組織學(xué)評價僅能評估全肝的有限區(qū)域，活檢組織只提供了整個肝臟的一小部分纖維化狀況［8］，由于纖維化分布不均一性，意味著活檢組織可能代表不了整個肝臟纖維化程度［9］。隨著影像學(xué)技術(shù)發(fā)展，出現(xiàn)了超聲、MRI 等一系列可用于評價肝纖維化的新型技術(shù)。本文主要對這些影像學(xué)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜述。

超聲彈性成像

超聲彈性成像技術(shù)［10］是一種基于正常組織與病變組織彈性系數(shù)的不同，在接受同等外力作用后引起應(yīng)變（主要為形態(tài)學(xué)上的改變）不同的新技術(shù)。在同等外力作用下，組織的彈性系數(shù)與引起的應(yīng)變成反比（彈性系數(shù)越大，引起應(yīng)變越?。?，故可以根據(jù)應(yīng)變不同，對相應(yīng)組織的彈性系數(shù)進(jìn)行合理判斷。超聲彈性成像技術(shù)根據(jù)推力的不同可分為［11］：瞬時彈性成像技術(shù)（transient elastography，TE）、聲學(xué)輻射力脈沖技術(shù)（acoustic radiation force impulse，ARFI）和應(yīng)變彈性成像技術(shù)。ARFI 又可以細(xì)分為點(diǎn)剪切波彈性成像（point shear wave eleastography，pSWE）和二維剪切波彈性成像（twodimensional shear wave eleastography，2D-SWE）。

1.瞬時彈性成像技術(shù)

TE 是第一種商業(yè)上用于測量肝臟硬度的彈性成像技術(shù)，是通過超聲換能器探頭產(chǎn)生彈性橫波，接著橫波在組織中傳播，最后使用脈沖回波超聲捕獲裝置測定橫波的速度。由于組織硬度不同，故橫波在不同組織中傳播速度亦有所相同，原則上橫波傳播速度與組織硬度成正比（組織硬度越高，橫波傳播速度越快），故可根據(jù)測出的橫波傳播速度來評估相應(yīng)組織硬度［12,13］。早在2003年，Sandrin 等［14］一項(xiàng)前瞻性研究表明，TE是測量肝臟彈性和量化肝纖維化的一種手段，雖然研究的患者數(shù)量有限，但為后來進(jìn)行更大規(guī)模的多中心臨床試驗(yàn)提供了基礎(chǔ)。2008 年，Mirault 等［15］的一項(xiàng)研究顯示，TE 可在輸血后鐵超載情況下準(zhǔn)確評估肝纖維化患者的纖維化程度。與傳統(tǒng)肝活檢組織學(xué)評價相比，TE 具有無創(chuàng)、耗時短、可重復(fù)檢查、能夠在床旁或門診進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)。但在一些嚴(yán)重肥胖或腹腔積液過多的患者中，會導(dǎo)致測量結(jié)果準(zhǔn)確性受到限制［16］。此外，Wong 等［17］一項(xiàng)研究表明，在丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶顯著升高的情況下，使用TE 評價慢性乙型肝炎患者纖維化程度時，會導(dǎo)致其結(jié)果的準(zhǔn)確性受影響。

2.聲學(xué)輻射力脈沖技術(shù)

由于TE 主要基于一維超聲技術(shù)，故測量時不能實(shí)時動態(tài)地顯示肝臟二維聲像圖。近十年來，研發(fā)出ARFI 技術(shù)，與TE 不同的是，ARFI 可以獲取肝臟灰度圖像，能實(shí)時動態(tài)顯示肝臟二維聲像圖，且pSWE［18］和2D-SWE［19］表現(xiàn)出與TE 相當(dāng)，甚至更好的診斷效能。此外，pSWE 和2D-SWE 具有集成在傳統(tǒng)超聲系統(tǒng)中的優(yōu)勢，能使用常規(guī)腹部掃描探頭進(jìn)行彈性成像，測量的興趣區(qū)可在B 型超聲視野下定位，遠(yuǎn)離血管或膽囊等干擾結(jié)構(gòu)［12］。

（1）點(diǎn)剪切波彈性成像：pSWE 利用聚焦超聲束的輻射力在肝臟內(nèi)產(chǎn)生剪切波，通過超聲測量剪切波在組織中的速度，剪切波速度以米/秒（m/s）表示。檢查時囑患者屏氣，在離Glisson 囊至少1.5 cm 的無血管區(qū)域測量，且對每位患者連續(xù)進(jìn)行10 次測量。最近，Wong 等［20］進(jìn)行了一項(xiàng)pSWE應(yīng)用于酒精性肝病的研究，納入251 例韓國酒精性肝病患者，首先讓所有患者行肝活檢，間歇72 h后行pSWE。結(jié)果提示144 例（57%）患有肝硬化，146 例（58%）患有中度到重度脂肪性肝炎?？傮w而言，pSWE 對纖維化各個階段有較好的診斷效能（ROC 曲線下面積0.90～0.93）。以約登指數(shù)和最大陽性似然比為臨界值，pSWE 診斷各纖維化階段的靈敏度85%～97%，特異度94%～96%。在非肝硬化患者中，pSWE 應(yīng)用于脂肪性肝炎的ROC 曲線下面積為0.93（以1.49 m/s 為界值，敏感度68%，特異度93%）。同樣，在肝硬化患者中，脂肪性肝炎的ROC 曲線下面積為0.92（以2.52 m/s 為臨界值，靈敏度61%，特異度97%）。同期，Jiang 等［18］評估了pSWE 和TE 對非酒精性脂肪性肝病患者肝纖維化分期的符合率，這是第一次通過薈萃分析來評估pSWE 對非酒精性脂肪性肝病患者從嚴(yán)重纖維化到肝硬化的診斷效能，結(jié)果顯示pSWE 和TE 都是可行的影像學(xué)技術(shù)，能夠?qū)Ψ蔷凭灾拘愿尾』颊撸ㄌ貏e是重度纖維化和肝硬化患者）纖維化程度進(jìn)行準(zhǔn)確的分期，但由于皮下脂肪厚度對TE 的影響，pSWE 似乎比TE 診斷性能更佳。

（2）二維剪切波彈性成像

2D-SWE 是近期興起的一種基于超聲非侵入性評估肝纖維化技術(shù)，與成熟的pSWE 相比，應(yīng)用2D-SWE 評估肝纖維化的研究相對較少。2017 年，Schellhaas 等［21］對40 例患者（肝硬化患者20 例、健康者20 例）和一個彈性成像模體進(jìn)行2D-SWE和pSWE 檢查，比較2D-SWE 和pSWE 的診斷效能，結(jié)果顯示2D-SWE 在彈性成像模體和肝硬化患者中具有與pSWE 相同的診斷效能，但在健康個體中2D-SWE 相對于pSWE 測出的硬度值略高，且與pSWE 相比，2D-SWE 花費(fèi)時間更多。同期，Bende 等［22］以TE 為參照評估了2D-SWE 對肝纖維化的診斷效能，其結(jié)果提示2D-SWE 具有與TE 相當(dāng)?shù)脑\斷價值，且診斷F≥2、F≥3 和F=4的臨界值分別為6.7、8.2 和9.3 kPa。2018 年，Abe等［23］評估了2D-SWE 在診斷慢性丙型肝炎肝纖維化方面的準(zhǔn)確性，該研究納入233 例慢性丙型肝炎患者，以肝活檢組織學(xué)評價及血清學(xué)評價作為標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果顯示2D-SWE 對大于等于F1、F2、F3和F4 的診斷符合率（95%可信區(qū)間）分別為0.888（0.85～0.93）、0.915（0.88～0.95）、0.94（0.91～0.97）和0.949（0.92～0.97）。該研究表明了2D-SWE 的診斷效能與肝活檢組織學(xué)評價相當(dāng)，且與肝纖維化程度呈正相關(guān)。

雖然，TE、pSWE 和2D-SWE 被廣泛用于肝纖維化程度的無創(chuàng)評估，但這些成像技術(shù)對活體組織特性進(jìn)行定量化，有其固有的局限性，如生物組織的多變性（包括不同的幾何形狀）、組織分布不均勻性等。此外，呼吸運(yùn)動引起的組織移位，都是一些大挑戰(zhàn)，特別是對于低齡患者。最近，Hudert團(tuán)隊(duì)［24］報道了一種新的超聲彈性成像技術(shù)——時間諧波彈性成像，該成像技術(shù)使用床式致動器裝置對連續(xù)的多頻振動進(jìn)行刺激和實(shí)時分析。該技術(shù)可探查深達(dá)14 cm 范圍內(nèi)的整個肝臟硬度，且規(guī)避了TE、pSWE 和2D-SWE 成像的固有局限性。

3.應(yīng)變彈性成像技術(shù)

應(yīng)變彈性成像技術(shù)根據(jù)是否需要加壓可細(xì)分為以下兩種類型：（1）操作者用超聲換能器對組織進(jìn)行手動加壓［25］，手動加壓對乳房和甲狀腺等淺層器官效果好，但對于較深部位的器官（如肝臟）效果較差［26］；（2）超聲換能器保持穩(wěn)定不動，通過測量患者內(nèi)部生理運(yùn)動（如呼吸）所產(chǎn)生的組織位移來評估被測器官的組織彈性。由于這種方法不依賴于表面施加的壓力，故可用于評估較深部位器官的組織彈性［27］。目前無任何研究表明應(yīng)變彈性成像技術(shù)具有與其他技術(shù)相當(dāng)?shù)脑\斷價值，故不推薦應(yīng)用于肝纖維化程度的評估。

磁共振成像（MRI）

相比于超聲，MRI 具有較高的軟組織分辨率，可通過特定序列來獲取疾病信息。MRI 不僅可應(yīng)用于肝纖維化的定性診斷，隨著新序列及對比劑的研發(fā)，可進(jìn)一步探索肝纖維化微觀層面。目前使用的技術(shù)主要包括彈性成像、擴(kuò)散加權(quán)成像、灌注成像、T1ρ 成像等。

1.磁共振彈性成像（magnetic resonance elastography，MRE）

MRE 主要原理：首先在肝臟內(nèi)產(chǎn)生機(jī)械剪切波；通過具有運(yùn)動編碼梯度的特殊序列對剪切波成像；最后用反演算法處理圖像中的信息，以生成機(jī)械特性定量圖［28,29］。早在2010 年，Motosugi 等［30］就MRE 評估肝臟纖維化程度是否可靠這一問題進(jìn)行了一項(xiàng)臨床研究，研究包括10 名正常志愿者和110 例慢性肝病患者，其中21 例患者有肝活檢組織學(xué)評分，以該評分作為患者肝纖維化的參考標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果提示MRE 是評價肝臟纖維化程度的可靠方法。2016 年，Singh 等［31］評估了MRE（60～62.5 Hz）對非酒精性脂肪性肝病患者纖維化分期的準(zhǔn)確性，該研究中0、1、2、3、4 期纖維化診出率分別為33.6%、32.3%、10.8%、12.9%和10.4%；對于纖維化分期大于等于F1、F2、F3 和肝硬化期ROC 曲線下面積（和95%的置信區(qū)間）分別為0.86（0.82～0.90）、0.87（0.82～0.93）、0.90（0.84～0.94）和0.91（0.76～0.95）。隨后，Morisaka 等［32］的一項(xiàng)研究得出，在肝纖維化分期上MRE 與肝活檢組織學(xué)評價相當(dāng)。

2.擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）

DWI 是一種測量水分子熱運(yùn)動或布朗運(yùn)動的成像技術(shù)，DWI 成像可測量組織內(nèi)水分子的擴(kuò)散運(yùn)動，而在纖維化組織中水分子擴(kuò)散運(yùn)動受到阻礙。最近，一些學(xué)者提出一種基于DWI 成像的新型肝纖維化評價方法［33］，通過將所謂的表觀擴(kuò)散系數(shù)轉(zhuǎn)換為組織彈性，進(jìn)而來評估纖維化程度。2016 年，Jiang 等［34］的一項(xiàng)薈萃分析結(jié)果顯示，DWI是一種可靠的無創(chuàng)性檢查方法，對肝纖維化分期具有良好的診斷效能。傳統(tǒng)DWI 采用單指數(shù)模型探索自由水的高斯擴(kuò)散分布，可能不能準(zhǔn)確反映微結(jié)構(gòu)中水分子的擴(kuò)散運(yùn)動。例如細(xì)胞膜、細(xì)胞器，特別是纖維化中過剩的細(xì)胞外基質(zhì)，會導(dǎo)致水的非自由運(yùn)動，即非高斯分布。最近Yang 等［35］應(yīng)用擴(kuò)散峰度成像技術(shù)評估慢性肝病患者的肝纖維化程度，并與傳統(tǒng)DWI 比較，以肝活檢組織學(xué)結(jié)果作為肝纖維化分期的參考標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)研究證實(shí)，擴(kuò)散峰度成像技術(shù)用于評估慢性肝病患者肝纖維化程度是可行的。

3.灌注成像（perfusion imaging）

灌注成像［36,37］基于流動效應(yīng)，是一種使用對比劑（主要使用以釓為基礎(chǔ)的對比劑）測量肝臟的定量或半定量灌注參數(shù)的成像技術(shù)。由于肝纖維化會導(dǎo)致血管結(jié)構(gòu)異常，進(jìn)而引起血流動力學(xué)異常，可通過測量肝纖維化患者的灌注參數(shù)，對肝纖維化患者進(jìn)行早期診斷及評估。早在2013 年，Ou等［38］就動脈強(qiáng)化分?jǐn)?shù)（動脈強(qiáng)化分?jǐn)?shù)定義為肝動脈灌注量與肝總灌注量的比值）與肝活檢組織學(xué)評價肝纖維化程度的一致性進(jìn)行了一項(xiàng)研究，納入114 例患者（男69 例，女45 例；中位年齡52.5歲），根據(jù)患者的肝活檢METAVIR 評分被分成F0～4，F(xiàn)0～4 的平均動脈強(qiáng)化分?jǐn)?shù)分別為24.2%±11.6%、35.2%±18.7%、30.2%±12.5%、37.5%±16.4%、59.8%±16.6%，統(tǒng)計學(xué)結(jié)果提示平均動脈強(qiáng)化分?jǐn)?shù)與METAVIR 評分之間差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001），且與METAVIR 評分呈正相 關(guān)（r=0.693；P＜0.001）。該研究認(rèn)為動脈平均強(qiáng)化分?jǐn)?shù)大于等于32.96%可診斷為輕度纖維化，大于等于33.33%可診斷為中度纖維化，大于等于38.43%可診斷為重度纖維化，大于等于45.76%可診斷為肝硬化。

4.T1ρ 成像（T1ρ imaging）

T1ρ 弛豫主要反映水分子與周圍大分子之（例如蛋白質(zhì)分子）間相互作用引起的弛豫，可用于疾病早期病理機(jī)制探查。最近一些學(xué)者提出將該技術(shù)應(yīng)用于肝纖維化評估。早在2011 年，Wang等［39］在大鼠膽管結(jié)扎模型中應(yīng)用T1ρ 成像技術(shù)評價了肝纖維化程度，發(fā)現(xiàn)T1ρ 值隨纖維化分期的增加而增加。2015 年，Singh 等［40］評估了T1ρ 成像技術(shù)在人類肝纖維化患者中的潛力，該研究共納入14 例受試者，其中包含7 例健康受試者（年齡27～65 歲）和7 例肝纖維化患者（年齡40～70 歲），結(jié)果顯示肝纖維化組T1ρ 值明顯高于正常組（P＜0.0 5），肝纖維化分期與T1ρ 值呈顯著正相關(guān)（r=0.99，P＜0.0 5）。2017 年，Xie 等［41］研究發(fā)現(xiàn)，在非酒精性脂肪性肝炎性中，注射Gd-EOB-DTPA 可有助于纖維化早期診斷。

其他影像學(xué)方法

目前用于評價肝纖維化的影像學(xué)方法除了上述的超聲和MRI 技術(shù)外，還包括CT、核醫(yī)學(xué)等。

1.CT 灌注成像（computed tomography perfusion，CTP）

與普通CT 檢查有所不同，CTP 是指在患者靜脈內(nèi)快速注入對比劑，且對觀察區(qū)域進(jìn)行連續(xù)掃描，從而可獲取每個時間點(diǎn)的密度曲線，計算出相應(yīng)各種灌注參數(shù)，因此CTP 有效反映局部組織血流灌注量的改變。當(dāng)肝臟受到損傷發(fā)生纖維化時，肝內(nèi)膠原纖維增生和降解失衡，進(jìn)而假小葉形成，最終導(dǎo)致肝臟血供紊亂，門靜脈對肝臟的灌注減少，肝動脈灌注代償性增加。在肝纖維化疾病早期，普通CT 并不能發(fā)現(xiàn)這些改變，而CTP 在肝臟形態(tài)學(xué)尚未改變之前，就可準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)血供改變。早在2010 年，Ronot等［42］前瞻性研究了CT灌注成像診斷輕、中度肝纖維化的可靠性，該研究納入了52 例未經(jīng)治療的慢性丙型病毒性肝炎患者，在行CTP 前，對所有患者行肝活檢組織學(xué)評價。研究結(jié)果提示慢性丙型病毒性肝炎患者纖維化早期會出現(xiàn)灌注改變，且CTP 可檢測到這種改變。2015 年，Wang 等［43］進(jìn)行了一項(xiàng)動物實(shí)驗(yàn)，研究了CTP 評價肝纖維化程度的可行性。該研究將四氯化碳溶液注入45 只家兔腹膜，建立兔肝纖維化模型，分別于注射后4、8、12、16 周行CTP，測量灌注圖上血流、血容量、肝動脈灌注、門靜脈灌注和肝灌注指數(shù)等參數(shù)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示肝纖維化早期門靜脈灌注隨肝纖維化進(jìn)展而降低，肝灌注指數(shù)、肝動脈灌注、血流隨肝纖維化進(jìn)展而升高，血容量無明顯變化。

2.核醫(yī)學(xué)

目前一些學(xué)者提出應(yīng)用正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層顯像和單光子發(fā)射計算機(jī)斷層成像來評價肝纖維化患者的纖維化程度。Shao 等［44］研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)位蛋白18 kDa、半乳糖基人血清白蛋白和去唾液酸糖蛋白受體可作為分子探針，用于評估非酒精性脂肪性肝炎性患者的纖維化程度。蘇舒等［45］的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)18F-FDG 可用于肝纖維化患者診斷及分期，且可動態(tài)評估纖維化進(jìn)程及治療效果。最近，Shao 等［46］再一次報道了新分子探針（整合素avβ3），且該分子探針進(jìn)行纖維化程度的評估優(yōu)于以往。

總結(jié)與展望

日常使用的影像學(xué)方法只能定性的診斷肝纖維化，不能進(jìn)一步對纖維化程度進(jìn)行評價，上述的超聲彈性成像、磁共振彈性成像等新技術(shù)可以準(zhǔn)確地對其進(jìn)行評價。相比于傳統(tǒng)的肝活檢組織學(xué)評價來說，超聲彈性成像具有操作簡單、速度快、無創(chuàng)等優(yōu)勢，但腹腔積液過多或肥胖患者不宜行該檢查。相比于傳統(tǒng)的肝活檢組織學(xué)評價來說，磁共振彈性成像可以評估患者全肝的纖維化情況，且不受腹腔積液和肥胖影響，但相比于超聲彈性成像來說，有幽閉恐懼癥和鐵超載者不適宜行該檢查。正電子發(fā)射型計算機(jī)斷層顯像因使用特異性的分子探針，對肝纖維化的早期診斷效能高，但與其他影像學(xué)方法相比，昂貴且耗時。目前臨床上使用較為廣泛的是超聲彈性成像和磁共振彈性成像技術(shù)，其他影像學(xué)方法尚還在研究階段，未能廣泛推廣。相信隨著分子影像學(xué)技術(shù)的發(fā)展，未來會出現(xiàn)一些新的技術(shù)應(yīng)用于肝纖維化的早期診斷及分期。