袁宇

彈性技術(shù)對肝纖維化的影像學(xué)評價方法及研究進(jìn)展

袁宇

肝纖維化是各種慢性肝病發(fā)展的必經(jīng)階段。肝纖維化尚屬可逆的過程，早期診斷與及時有效治療可延緩或避免發(fā)展成為不可逆的肝硬化階段。影像學(xué)檢查可以比較準(zhǔn)確的無創(chuàng)性評估肝纖維化程度，隨著新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，彈性技術(shù)在肝纖維化評估中得到廣泛應(yīng)用。本文就彈性技術(shù)在超聲和磁共振方面的應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行綜述。

肝纖維化；肝臟硬度；彈性；超聲檢查；磁共振彈性成像

肝纖維化是各種不同病因的慢性肝臟疾病發(fā)展的共同病理結(jié)局，繼而漸進(jìn)性地發(fā)展為肝硬化。如能采取有效措施，肝纖維化可被逆轉(zhuǎn)，但若診療不及時，則會發(fā)展成為不可逆的肝硬化[1]。因此，肝纖維化程度的準(zhǔn)確評估對于慢性肝病患者疾病發(fā)展程度判斷和治療具有重要意義。目前國際通用Metavia評分方法將肝纖維化分為F0～F4共五級。肝臟穿刺活檢仍然是臨床檢測肝纖維化程度的金標(biāo)準(zhǔn)，但為有創(chuàng)性檢查還有可能出現(xiàn)并發(fā)癥，取材量少容易影響診斷，另外肝纖維化是一個反復(fù)修復(fù)與損傷的動態(tài)過程，反復(fù)穿刺來動態(tài)觀察變化并不可行。因此，無創(chuàng)診斷肝纖維化成為許多學(xué)者的研究目標(biāo),也是患者和臨床的迫切需求。彈性技術(shù)的發(fā)展大大豐富了影像學(xué)檢查的內(nèi)涵，本文對彈性技術(shù)在肝纖維化方面的研究進(jìn)展進(jìn)行簡要綜述。

1　彈性超聲技術(shù)的基本原理及應(yīng)用

生物組織體內(nèi)不同組織結(jié)構(gòu)之間的硬度會存在差異。彈性成像就是利用這種組織特性，通過施加一個內(nèi)部或外部的動態(tài)或靜態(tài)/準(zhǔn)靜態(tài)的刺激，使組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定程度的應(yīng)變響應(yīng),再利用數(shù)字信號或數(shù)字圖像處理技術(shù)評估組織內(nèi)部的響應(yīng)情況，進(jìn)而反映組織內(nèi)部的硬度信息。

超聲彈性成像是應(yīng)用較為廣泛且比較準(zhǔn)確的肝纖維化評估手段。應(yīng)用于臨床診斷肝臟疾病的超聲彈性成像技術(shù)主要分為四類，較早應(yīng)用于臨床的是瞬時彈性成像(transient elastoraphy，TE)技術(shù)，隨著彈性技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)能夠結(jié)合二維超聲圖像的聲脈沖輻射力彈性成像（acoustic radiation force impulse，ARFI）技術(shù)和實時剪切波彈性成像（shear wave elastography，SWE）技術(shù)，還有半定量的實時組織彈性成像（real-time tissue elastography，RTE）技術(shù)。

1.1TE技術(shù)TE技術(shù)是通過探頭的超聲轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生剪切波，剪切波在不同硬度的組織中傳播的速度有差異，再采用脈沖回波超聲捕獲裝置測定其速度，通過剪切波速度可以定量計算出相應(yīng)組織的硬度。剪切波在組織中的傳播速度與硬度呈正比。Chon等[2]進(jìn)行了包括2722名慢性乙肝患者的meta分析，利用TE測量肝臟硬度與病理比較，結(jié)果顯示TE對肝纖維化分期有較好的診斷價值，診斷≥F2、≥F3及F4期的ROC曲線下面積分別為0.859、0.887及0.929，診斷截點分別為7.9 kPa、8.8 kPa、11.7 kPa。此外TE在對肝硬化并發(fā)癥的預(yù)測中也有應(yīng)用價值。Carrion等[3]將TE檢查結(jié)果與肝穿及肝靜脈壓力梯度相對照，結(jié)果顯示肝纖維化病理分型及肝靜脈壓力梯度均與TE有良好的相關(guān)性。Robic等[4]報道肝硬度值＜21.1 kPa者不易出現(xiàn)門靜脈高壓癥狀，TE預(yù)測食道靜脈曲張的靈敏度和特異度分別為87.0%和53.0%[5]。

TE技術(shù)具有快速、無創(chuàng)、可定量及重復(fù)性好等優(yōu)點，而且取樣體積范圍大，較之穿刺活檢術(shù)更能反映肝臟的整體彈性硬度。但目前TE也有其局限性，因其測量時不能實時顯示肝臟二維聲像圖，故無法避開肝內(nèi)管道系統(tǒng)對測量的影響，肋骨，肺氣、腹水、皮下脂肪過厚等都會影響結(jié)果的準(zhǔn)確性[6]，文獻(xiàn)報道測量失敗或不可靠的患者比例占16.3%[7]。

1.2ARFI技術(shù)ARFI技術(shù)利用聲脈沖輻射力成像及剪切波傳播原理，通過特定系統(tǒng)測量被測組織與周圍組織的剪切波速度，進(jìn)而用剪切波傳播速度來估測組織硬度。剪切波速度越大，組織硬度越大。Friedrich-Rust等[8]對518例慢性肝炎患者的meta分析顯示，ARFI診斷肝纖維化≥F2、≥F3期及F4期的平均曲線下面積分別達(dá)到0.87、0.91、0.93。Nierhoff等[9]對3951例肝纖維化患者進(jìn)行研究顯示，ARFI對肝纖維化程度的診斷具有較好的診斷意義,尤其是F4期。

ARFI技術(shù)操作簡便快捷，可重復(fù)性好，剪切波的傳播不受肝前腹腔積液的影響，可應(yīng)用于腹水、肋間隙窄以及重度肥胖患者，可以避開膽囊及肝內(nèi)管系結(jié)構(gòu)的影響，可使檢測的成功率明顯增高。ARFI技術(shù)也存在一些限制因素，如ARFI技術(shù)測量結(jié)果直接受檢測深度的影響，不同的測量深度會致結(jié)果出現(xiàn)顯著性差異，包膜下1～2、2～3 cm的測量值與病理肝纖維分級有較好的相關(guān)性，而包膜下1 cm以內(nèi)區(qū)域測量相關(guān)性較差[8]，此外取樣容積和取樣深度還會受到設(shè)備本身的限制。

1.3SWE技術(shù)SWE技術(shù)利用超聲探頭高速發(fā)射多點聚焦的脈沖至體內(nèi)，使沿聲束方向不同深度的組織幾乎同時發(fā)生位移，產(chǎn)生前端類似圓錐形的平面剪切波，即“馬赫錐”現(xiàn)象，同時采用超高速的圖像處理技術(shù)檢測剪切波的傳播速度并成像，可以得到定量生物組織彩色彈性圖，并可定量測量肝臟楊氏模量，楊氏模量值越大，肝纖維化程度越重。國外學(xué)者報道肝臟正常SWE測值為（5.5±0.7）kPa[10]，國內(nèi)報道健康人肝臟楊氏模量為（5.10±1.02）kPa[11]，較為一致。一項對國內(nèi)303例慢性乙型肝炎患者進(jìn)行的較大樣本量的研究結(jié)果顯示SWE判斷慢性乙型肝炎肝纖維化程度準(zhǔn)確性較高[12]，診斷≥F2、≥F3及F4期的ROC曲線下面積分別為0.917、0.945及0.945，診斷截點分別為7.2 kPa、9.1 kPa、11.7 kPa。Jeong等[13]通過研究證明SWE準(zhǔn)確程度可以與血清學(xué)檢查相媲美。

SWE診斷效能較高，操作簡便、可重復(fù)性較好，而且同樣可用于腹腔積液患者[14]，與同原理的ARFI技術(shù)相比，SWE的生物安全性更高，因取樣區(qū)域方便調(diào)節(jié)，取樣面積較大，所以能減少取樣誤差，ROI最好取直徑20～30 mm，以使取樣更有代表性。

1.4RTE技術(shù)RTE技術(shù)屬于壓迫性的超聲彈性成像，即檢查者用探頭對組織施加一定的壓力使組織受壓發(fā)生形變，將受壓組織的位移信息轉(zhuǎn)化為實時彩色圖像，通過可視化的彩色編碼反映所測組織的硬度。RTE是二維圖像中解剖結(jié)構(gòu)相對彈性的定性的顯示，不能進(jìn)行硬度的定量評估。RTE技術(shù)可結(jié)合組織彌散定量分析功能，可以通過自身心血管搏動形成的組織形變進(jìn)行成像，減少了手動加壓的人為因素影響，可重復(fù)性較好[15]。

由于不是定量測量組織彈性，通過對兩處所選區(qū)域的應(yīng)變程度計算彈性比值，可以減少主觀影響因素。Ochi等[16]選用含有小靜脈血管的肝實質(zhì)為參照物，Xie等[17]選擇肋間肌肉作為參照物，結(jié)果顯示彈性比率越高代表肝實質(zhì)彈性越低，即纖維化程度越高。利用彌散定量分析軟件可以比較準(zhǔn)確地定量分析彈性圖像的參數(shù)分級。曾婕等[18]研究顯示以藍(lán)色區(qū)域面積百分比與病理分期相關(guān)性最高，并具有較好的診斷價值。RTE和TE一樣，也會受到肥胖、肋間隙窄、腹水等因素限制[19]，另外彈性圖ROI定位時應(yīng)至少在肝被膜下10 mm[20]。

1.5幾種彈性成像技術(shù)診斷價值的比較上述幾種彈性技術(shù)在診斷肝纖維化分期中均有較好的診斷效能，但是不同學(xué)者研究的結(jié)果并不統(tǒng)一。Sporea等[21]對332例肝臟分別采用ARFI、TE和SWE技術(shù)評估其纖維化程度，發(fā)現(xiàn)ARFI技術(shù)的可靠性最高，特別是在肥胖人群中，TE和SWE的可靠性近似。Bota等[22]對13項研究1163例肝纖維化的meta分析發(fā)現(xiàn)，雖然TE檢測不成功可能性是ARFI的三倍，但是兩者總體診斷效能相當(dāng)。另有學(xué)者通過對SWE、TE和ARFI比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)≥F3時SWE診斷優(yōu)于TE，當(dāng)≥F2時SWE診斷優(yōu)于ARFI，其余分期三者診斷效能類似[7]。Chung等[23]研究表明TE、ARFI、RTE均是評價肝纖維化的有效方法，但是在顯著纖維化時TE、ARFI的診斷效能略高于RTE。

2　磁共振彈性成像技術(shù)的基本原理及應(yīng)用

磁共振彈性成像（magnetic resonance elastography，MRE） 1995年首次被報道，近年來在國外得到迅速發(fā)展，國內(nèi)對MRE的研究相對較少。MRE是通過機(jī)械波來定量測量組織彈性剪切力的動態(tài)彈力，可以對肝纖維化程度做出準(zhǔn)確評估。MRE的三個基本步驟是首先由外界的彈力裝置產(chǎn)生低頻剪切波；再由連接裝置將聲波傳遞至肝臟，產(chǎn)生肝臟內(nèi)質(zhì)點的微小位移；通過檢測質(zhì)點位移計算剪切波速度，從而得到組織彈性特征[24]。

目前對于MRE診斷肝纖維化的研究中多數(shù)文獻(xiàn)報道正常肝臟實質(zhì)的硬度低于3.0 kPa[25]，當(dāng)肝臟硬度大于該數(shù)值時診斷肝纖維化的靈敏度為80%～90%，特異度為90%～100%，準(zhǔn)確率為89%～99%[26]。Ichikawa等[27]報告隨著肝纖維化的進(jìn)展，肝臟的平均硬度值也會增加：F0=(2.10±0.10)kPa；F1=(2.42±0.29)kPa；F2=(3.16±0.32)kPa；F3=(4.21±0.78) kPa；F4=(6.20±1.08)kPa。Lee等[28]對361名乙肝患者進(jìn)行MRE檢查，成功率為92.5%，不成功的原因為12例機(jī)械波傳導(dǎo)不良，12例肝內(nèi)鐵質(zhì)沉積過多，3例呼吸運動偽影嚴(yán)重，與組織學(xué)檢查相對照，MRE具有較高的診斷準(zhǔn)確性。

根據(jù)力學(xué)方程及波動理論，肝臟體積大、均質(zhì)且體表距離近有利于波的傳播和計算，是MRE體內(nèi)應(yīng)用最理想的臟器。與超聲彈性成像相比，MRE能反映肝臟的全貌，無需選擇聲窗，且不受皮下脂肪、脂肪肝、腹水、肋間隙過窄、測量范圍有限及診斷醫(yī)生主觀性等因素的干擾[29]。因此MRE能夠得到全肝和肝臟不同區(qū)域彈性的量化指標(biāo)，相比肝穿刺活檢及超聲彈性成像更全面，且對各期肝纖維化分級的準(zhǔn)確性更高，是目前最有前景的無創(chuàng)性肝纖維化定量方法。Ichikawa等[30]報告對比肝穿刺活檢結(jié)果，MRE的準(zhǔn)確性高于TE。Yoon等[31]報告雖然MRE和SWE對肝纖維化的診斷結(jié)果呈中度相關(guān)，但是MRE所得數(shù)據(jù)的可靠性要高于SWE。一項包含了3110名患者的meta分析表明，MRE對肝纖維化診斷的敏感性和特異性均高于ARFI，尤其是在F≤2的早期診斷中效果更好[32]。

MRE同時也具有一定的局限性：（1）肝臟內(nèi)過高的鐵含量會導(dǎo)致信噪比受限；（2）相比于彈性超聲檢測時間更長；（3）需要專門的設(shè)備安裝；（4）缺乏不同參數(shù)儀器，如1.5T和3.0T MRI機(jī)以及不同品牌的產(chǎn)品間的可比性的研究。因此，對于肝纖維化診斷和分期絕對截斷值并沒有定論，還需要進(jìn)行更多的研究。

3　小結(jié)

肝纖維化是一個動態(tài)過程，定期評價肝纖維化程度可以為治療提供依據(jù)。影像學(xué)檢查具有安全、無創(chuàng)、可重復(fù)性強等無可比擬的優(yōu)勢。超聲彈性成像和磁共振彈性成像的不斷發(fā)展提高了對肝纖維化程度檢測的準(zhǔn)確性，是對傳統(tǒng)影像檢查的一個重要補充。隨著影像技術(shù)的不斷完善，將會有更多技術(shù)能夠在減少病人痛苦基礎(chǔ)上為臨床提供更多更準(zhǔn)確的診斷信息。

[1]Ismail MH,Pinzani M.Reversal of liver fibrosis[J].Saudi J Gastro?enterol.2009,15(1):72-79.

[2]Chon YE,Choi EH,Song KJ,et al.Performance of transient elas?tography for the staging of liver fibrosis in patients with chronic hepatitis B:a meta-analysis[J].PLoS One,2012，7(9):e44930.

[3]Carrión JA,Torres F,Crespo G,et al.Liver stiffness identifies two different patterns of fibrosis progression in patients with hepatitis C virus recurrence after liver transplantation[J].Hepatology,2010, 51(1):23-34.

[4]Robic MA,Procopet B,Métivier S,et al.Liver stiffness accurately predicts portal hypertension related complications in patients with chronic liver disease:a prospective study[J].J Hepatol,2011,55 (5):1017-1024.

[5]Shi KQ,Fan YC,Pan ZZ,et al.Transient elastography:a me?ta-analysis of diagnostic accuracy in evaluation of portal hyperten?sion in chronic liver disease[J].Liver Int,2013,33(1):62-71.

[6]Kanamoto M,Shimada M,Ikegami T,et al.Real time elastography for noninvasive diagnosis of liver fibrosis[J].J Hepatobiliary Pan?creat Surg,2009,16(4):463-467.

[7]Cassinotto C,Lapuyade B,Mouries A,et al.Non-invasive assess?ment of liver fibrosis with impulse elastography:comparison of Su?personic Shear Imaging with ARFI and FibroScan?[J].J Hepatol, 2014,61(3):550-557.

[8]Friedrich-Rust M,Nierhoff J,Lupsor M,et al.Performance of Acoustic Radiation Force Impulse imaging for the staging of liver fibrosis:a pooled meta-analysis[J].J Viral Hepat,2012,19(2): e212-e219.

[9]Nierhoff J,Chávez Ortiz AA,Herrmann E，et al.The efficiency of acoustic radiation force impulse imaging for the staging of liver fi?brosis:a meta-analysis[J].Eur Radiol,2013,23(11):3040-3053.

[10]Leung VY,Shen J,Wong VW,et al.Quantitative elastography of liver fibrosis and spleen stiffness in chronic hepatitis B carriers: comparison of shear-wave elastography and transient elastography with liver biopsy correlation[J].Radiology,2013,269(3):910-918.

[11]Huang Z,Zheng J,Zeng J,et al.Normal Liver Stiffness in Healthy Adults Assessed By Real-Time Shear Wave Elastography and Fac?tors That Influence This Method[J].Ultrasound Med Biol,2014,40 (11):2549-2555.

[12]Zeng J,Liu GJ,Huang ZP,et al.Diagnostic accuracy of two-di?mensional shear wave elastography for the non-invasive staging of hepatic fibrosis in chronic hepatitis B:a cohort study with internal validation[J].Eur Radiol,2014,24(10):2572-2581.

[13]Jeong JY,Kim TY,Sohn JH,et al.Real time shear wave elastogra?phy in chronic liver diseases:accuracy for predicting liver fibrosis, in comparison with serum markers[J].World J Gastroenterol，2014，20(38):13920-13929.

[14]Hudson JM,Milot L,Parry C,et al.Inter-and intra-operator reli?ability and repeatability of shear wave elastography in the liver:a study in healthy volunteers[J].Ultrasound Med Biol,2013,39(6): 950-955.

[15]Morikawa H,Fukuda K,Kobayashi S,et al.Real-time tissue elas?tography as a tool for the noninvasive assessment of liver stiffness in patients with chronic hepatitis C[J].J Gastroenterol,2011,46(3): 350-358.

[16]Ochi H,Hirooka M,Koizumi Y,et al.Real-time tissue elastogra?phy for evaluation of hepatic fibrosis and portal hypertension in nonalcoholicfattyliverdiseases[J].Hepatology,2012,56(4): 1271-1278.

[17]Xie L,Chen X,Guo Q,et al.Real-time elastography for diagnosis of liver fibrosis in chronic hepatitis B[J].J Ultrasound Med,2012, 31(7):1053-1060.

[18]曾婕,鄭榮琴,蘇中振,等.彈性成像定量分析與肝纖維化分期的相關(guān)性研究[J].中華超聲影像學(xué)雜志,2011,20(4):311-313.

[19]Tsochatzis EA,Gurusamy KS,Ntaoula S,et al.Elastography for the diagnosis of severity of fibrosis in chronic liver disease:a me?ta-analysis of diagnostic accuracy[J].J Hepatol,2011,54(4): 650-659.

[20]Orlacchio A,Bolacchi F,Antonicoli M,et al.Liver elasticity in NASH patients evaluated with real-time elastography(RTE)[J].Ul?trasound Med Biol,2012,38(4):537-544.

[21]Sporea I,Bota S,Jurchis A,et al.Acoustic radiation force impulse and supersonic shear imaging versus transient elastography for liv?er fibrosis assessment[J].Ultrasound Med Biol,2013,39(11): 1933-1941.

[22]Bota S，Herkner H，Sporea I，et a1．Meta-analysis：ARFI elastogra?phy Versus transient elastography for the evaluation of liver fibrosis [J].Liver Int，2013，33（8）：1138-1147．

[23]Chung JH,Ahn HS,Kim SG,et al.The usefulness of transient elastography,acoustic-radiation-force impulse elastography,and real-time elastography for the evaluation of liver fibrosis[J].Clin Mol Hepatol,2013,19(2):156-164.

[24]Mariappan YK,Glaser KJ,Ehman RL.Magnetic resonance elastog?raphy:a review[J].Clin Anat,2010，23(5):497-511.

[25]Venkatesh SK,Yin M,Ehman RL.Magnetic resonance elastogra?phy of liver:technique,analysis,and clinical applications[J].J Magn Reson Imaging,2013,37(3):544-555.

[26]Venkatesh SK,Yin M,Ehman RL.Magnetic resonance elastogra?phy of liver:clinical applications[J].J Comput Assist Tomogr, 2013,37(6):887-896.

[27]Ichikawa S,Motosugi U,Ichikawa T,et al.Magnetic resonance elastography for staging liver fibrosis in chronic hepatitis C[J]. Magn Reson Med Sci,2012,11(4):291-297.

[28]Lee JE,Lee JM,Lee KB,et al.Noninvasive assessment of hepatic fibrosis in patients with chronic hepatitis B viral infection using magnetic resonance elastography[J].Korean J Radiol,2014，15(2): 210-217.

[29]Godfrey EM，Mannelli L，Griffin N，et a1．Magnetic resonance elastography in the diagnosis of hepatic fibrosis[J].Semin Ultra?sound CT MRI，2013，34（1）：81-88.

[30]Ichikawa S,Motosugi U,Morisaka H,et al.Comparison of the diag?nostic accuracies of magnetic resonance elastography and transient elastography forhepatic fibrosis[J].Magn Reson Imaging，2015，33 (1):26-30.

[31]Yoon JH,Lee JM,Joo I,et al.Hepatic fibrosis:prospective com?parison of MR elastography and US shear-wave elastography for evaluation[J].Radiology,2014，273(3):772-782.

[32]Guo Y,Parthasarathy S,Goyal P,et al.Magnetic resonance elas?tography and acoustic radiation force impulse for staging hepatic fi?brosis:a meta-analysis[J].Abdom Imaging，2015，40(4):818-834.

（收稿：2016-02-06修回：2016-03-28）

（責(zé)任編輯王光霞）

R445.1

A

1007-6948(2016)02-0204-03

10.3969/j.issn.1007-6948.2016.02.030

天津市天津醫(yī)院超聲科（天津 300211）

袁宇,E-mail：pang5466@sina.com