胡 捷， 張翔宇， 王 征*， 周 儉,2*

1. 復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院肝腫瘤外科；復(fù)旦大學(xué)肝癌研究所；教育部癌變與侵襲原理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200032 2. 復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院，上海 200032

肝硬化是肝臟在長(zhǎng)期慢性炎癥過(guò)程中產(chǎn)生的一種不可逆病理學(xué)改變，對(duì)肝臟的合成、代謝等生理功能造成嚴(yán)重影響。在中國(guó)，慢性乙型肝炎引起的肝硬化較為常見(jiàn)，而西方國(guó)家以丙型肝炎性肝硬化或酒精性肝硬化多見(jiàn)[1]。肝硬化失代償期患者可出現(xiàn)多種嚴(yán)重并發(fā)癥，如腹水、上消化道出血、肝性腦病、肝衰竭等[2]，同時(shí)肝硬化也大大增加了患者發(fā)生肝癌的風(fēng)險(xiǎn)。肝硬化是不可逆的病理改變，因此對(duì)高危人群進(jìn)行早期評(píng)估干預(yù)是防控的關(guān)鍵[3]。肝穿刺病理學(xué)檢查結(jié)果是目前評(píng)估肝纖維化或肝硬化程度的金標(biāo)準(zhǔn)[4]。但穿刺活檢為侵入性檢查不適合動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)、存在取樣誤差，嚴(yán)重限制了其臨床應(yīng)用[5]。本研究擬通過(guò)收集患者血液學(xué)指標(biāo)及肝臟彈性超聲數(shù)據(jù)，采用套索(LASSO) logistic回歸算法建立肝硬化的評(píng)估模型。同時(shí)與已報(bào)道的無(wú)創(chuàng)肝硬化評(píng)估方法天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶/血小板比率指數(shù)(APRI)、基于4因子的纖維化評(píng)分(FIB-4)指數(shù)、King評(píng)分和 Forns指數(shù)比較。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2015年7月至2016年11月在復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院肝臟外科手術(shù)治療的患者460例。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)年齡≥18歲；(2)若為肝臟占位性病變，占位直徑小于5 cm；(3)具有完整的血液學(xué)結(jié)果及彈性超聲檢查結(jié)果；(4)所有病例術(shù)后標(biāo)本均經(jīng)過(guò)肝臟組織病理學(xué)檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)膽道梗阻或其他因素引起的肝臟淤膽或肝臟水腫；(2)接受過(guò)肝移植手術(shù)；(3)藥物性肝炎或自身免疫性肝炎的患者。本研究通過(guò)了復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院倫理委員會(huì)審查(B2020-326R)。所有患者按照入院時(shí)間分為建模組(n=308)和驗(yàn)證組(n=152)。

1.2 彈性超聲及病理診斷 采用Aixplorer 超聲圖像系統(tǒng) (Supersonic Imagine公司)進(jìn)行肝臟彈性超聲檢查，超聲探頭置于肝臟實(shí)質(zhì)，距離大血管、膽囊或肝臟占位等肝內(nèi)其他組織至少2 cm。在患者平靜狀態(tài)下屏住呼吸的3～5 s內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，重復(fù)5次，取平均值。所有病理切片均由2位有經(jīng)驗(yàn)的病理科醫(yī)生讀片，根據(jù)Scheuer評(píng)分系統(tǒng)將肝臟纖維化程度分為5級(jí)(S0～S4)：S0為無(wú)纖維化、S4為肝硬化。

1.3 血液學(xué)指標(biāo) 納入與肝臟纖維化及肝硬化潛在相關(guān)的指標(biāo)22個(gè)，如血小板計(jì)數(shù)、Ⅲ型前膠原、Ⅳ型膠原，γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶(GGT)、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)、透明質(zhì)酸等。已報(bào)道的無(wú)創(chuàng)肝硬化診斷模型APRI、Forns指數(shù)、 King評(píng)分 及FIB4計(jì)算公式如下。APRI= [AST (U/L)×正常值上限 (一般設(shè)為40 U/L) × 100]/血小板計(jì)數(shù) (×109/L)[6]。Forns 指數(shù) = 7.811-3.131 × ln[血小板計(jì)數(shù) (× 109/L)] + 0.781 × ln[γ-GT (U/L)] + 3.467 × ln[年齡(歲)]-0.014×ln[膽固醇 (mg/dL)][7]。King評(píng)分 =年齡 (歲)×AST(U/L) × 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化比值/血小板計(jì)數(shù)(×109/L)[8]。FIB-4=年齡 (歲) × AST (U/L)/[ALT (U/L)1/2×血小板計(jì)數(shù)(× 109/L)][9]。

2 結(jié) 果

2.1 臨床資料 根據(jù)入排標(biāo)準(zhǔn)，在2015年7月至2016年11月，共460例患者入組(表1)。男性368例，女性92例，年齡(59.0±11.6)歲, 乙型肝炎表面抗體陽(yáng)性患者244例(46.5%)，彈性超聲值為(11.48±4.82) kPa。460例患者中S0期29例、S1期78例、S2期76例、S3期69例、S4期208例。所有入組病例按照時(shí)間順序分為訓(xùn)練集(n=308)和驗(yàn)證集(n=152)。

表1 建模組及驗(yàn)證組患者臨床特征

2.2 血液學(xué)指標(biāo)與肝硬化的相關(guān)性 建模組308例患者分析結(jié)果(表2)顯示：肝硬化患者(S4)的彈性超聲值[(13.60±4.98) kPavs(9.67±3.68) kPa,P<0.01]、HBsAg陽(yáng)性率(63.5%vs30.4%,P<0.01)、Ⅳ型膠原[ (74.23±45.57) ng/mLvs(61.30±41.22) ng/mL,P=0.01]、堿性磷酸酶[(84.21±30.94) U/Lvs(98.49±68.30) U/L,P=0.02]、凝血酶原時(shí)間[(11.75±0.89) svs(11.39±0.78) s,P<0.01]、透明質(zhì)酸[ (152.71±143.36) ng/mLvs(99.64±71.08) ng/mL,P<0.01]顯著高于非肝硬化患者(S0～S3)，而血小板計(jì)數(shù)[ (150.94±70.28) × 109/Lvs(195.39±67.99) × 109/L，P<0.01]顯著低于非肝硬化患者。單個(gè)指標(biāo)診斷肝硬化的AUC值為0.537～0.768。

表2 臨床病理參數(shù)與肝硬化的相關(guān)性

2.3 模型的建立及驗(yàn)證 在308例建模組的患者中，首先利用LASSO篩選模型相關(guān)變量。LASSO 回歸復(fù)雜度調(diào)整的程度由參數(shù) λ來(lái)控制，λ越大，對(duì)變量較多的線性模型的懲罰力度越大，從而獲得一個(gè)變量較少的模型。經(jīng)過(guò)10次交叉驗(yàn)證后，對(duì)于每一個(gè)λ值，可得到一個(gè)目標(biāo)參量的置信區(qū)間。經(jīng)過(guò)交叉驗(yàn)證后，可得2個(gè)λ值，即lambda.min和lambda.1se。λ值達(dá)到一定大小之后，增加自變量個(gè)數(shù)無(wú)法顯著提升模型性能，而lambda.1se恰好給出的是具備優(yōu)良性能且自變量最少的模型，最終篩選出3個(gè)參數(shù)(圖1A)，并經(jīng)logistic回歸得出最優(yōu)預(yù)測(cè)模型即：模型= -2.068 2+0.211 7×彈性超聲值-0.006 6×血小板計(jì)數(shù)+1.357 1×[1(HBsAg陽(yáng)性)或0(HBsAg陰性)]。預(yù)測(cè)肝硬化的概率可由公式[exp(Model)]/[1+exp(Model)]計(jì)算得出。采用病理學(xué)診斷作為金標(biāo)準(zhǔn)，ROC分析(表2、圖1B)顯示，建模組病例中本模型AUC可達(dá)0.823，靈敏度為82.86%,特異度為69.64%, 顯著優(yōu)于APRI(AUC=0.667，P<0.001)、FIB-4 (AUC=0.626，P<0.001)、Forns指數(shù) (AUC=0.648，P<0.001)、King評(píng)分 (AUC=0.650，P<0.001) 。進(jìn)一步在驗(yàn)證集隊(duì)列中分析發(fā)現(xiàn)，本模型AUC可達(dá)0.860(0.795～0.911)，靈敏度83.82%,特異度77.38%，顯著優(yōu)于APRI、FIB-4、Forns 指數(shù)、King評(píng)分 (P<0.001)。

表3 無(wú)創(chuàng)檢測(cè)模型判斷肝硬化的效能分析

圖1 預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建及驗(yàn)證A：模型變量篩選。使用glmnet函數(shù)擬合LASSO回歸模型，選取最優(yōu)λ值。2條虛線分別表示2個(gè)特殊的λ值：左側(cè)為lambda.min，右側(cè)為lambda.1se。lambda.1se是指lambda.min在方差范圍內(nèi)得到模型最簡(jiǎn)單的λ值。最終篩選出3個(gè)參數(shù)，進(jìn)行l(wèi)ogistic回歸建模；B：建模組ROC分析，3指標(biāo)模型AUC面積為0.823，顯著優(yōu)于其他模型(P<0.01)；C：驗(yàn)證組ROC分析，模型AUC曲線下面積為0.860, 顯著優(yōu)于其他模型(P<0.01)。

2.4 模型的可視化及臨床決策分析 為了便于臨床應(yīng)用，本研究對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行可視化并建立了諾莫圖(圖2A)。驗(yàn)證集校準(zhǔn)曲線圖及Hosmer-Lemeshow(擬合優(yōu)度檢驗(yàn))分析顯示，諾莫圖預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)吻合性良好(P=0.66)，擬合優(yōu)秀(圖2B)。同時(shí)，為了評(píng)價(jià)模型的臨床有效性，本研究繪制了決策曲線(圖2C)。分析表明，該評(píng)分預(yù)測(cè)模型相比較于既往的肝硬化無(wú)創(chuàng)診斷模型，有顯著的凈獲益(20%～90%)，提示該預(yù)測(cè)模型臨床應(yīng)用價(jià)值高，滿足臨床決策的實(shí)際需要。

圖2 模型的可視化及臨床決策分析A：將模型用可視化列圖展示，更適合臨床應(yīng)用；B：利用外部數(shù)據(jù)構(gòu)建校準(zhǔn)曲線圖驗(yàn)證Nomogram預(yù)測(cè)效果的準(zhǔn)確性，擬合優(yōu)度檢驗(yàn)分析顯示其預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)吻合性良好(P=0.66)，擬合優(yōu)秀；C：決策曲線表明，該評(píng)分預(yù)測(cè)模型相比較于既往的肝硬化無(wú)創(chuàng)診斷模型，有顯著的凈獲益(20%～90%)，提示該模型臨床應(yīng)用價(jià)值高。

3 討 論

肝活檢組織病理學(xué)檢查仍是肝硬化診斷的金標(biāo)準(zhǔn)。但腹水、凝血功能異?；騊LT<60×109/L等無(wú)法肝穿刺的患者則缺乏準(zhǔn)確有效的診斷方法[4]。此外，在組織病理學(xué)診斷方面尚存在觀察者內(nèi)和觀察者間的差異。血清學(xué)指標(biāo)的變化能夠在一定程度上反映出肝硬化患者病情的進(jìn)展[10]。因此，涌現(xiàn)出一些以血清學(xué)指標(biāo)為參數(shù)的肝硬化無(wú)創(chuàng)診斷模型，如APRI、FIB-4、King評(píng)分、Forns指數(shù)等。這些模型對(duì)肝硬化的判斷準(zhǔn)確性不盡如人意，且存在一定的局限性[11]。如APRI的構(gòu)建源于慢性丙型肝炎患者，該指數(shù)對(duì)慢性乙型肝炎人群的肝硬化診斷價(jià)值并不高。超聲彈性成像可測(cè)量肝組織硬度，從而間接判斷肝硬化程度。但是在肝臟一過(guò)性炎癥水腫、膽道梗阻、肝臟淤膽時(shí)，其硬度也會(huì)增高，單純采用彈性超聲判斷肝臟硬化也存在一定的假陽(yáng)性。因此，不管是彈性超聲還是血液學(xué)檢測(cè)，單一指標(biāo)與金標(biāo)準(zhǔn)病理學(xué)結(jié)果的相關(guān)性均不高，無(wú)法用于診斷。

本研究在篩選21項(xiàng)血清學(xué)指標(biāo)的同時(shí)，納入了肝臟的瞬時(shí)彈性成像數(shù)據(jù)，增加了評(píng)估維度，從而可更準(zhǔn)確地判斷肝硬化的程度。肝臟的瞬時(shí)彈性成像可通過(guò)探頭震動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)低頻脈沖激勵(lì)，使肝組織產(chǎn)生瞬間位移和剪切波，從而判斷肝臟的硬度。本研究將血液學(xué)指標(biāo)與彈性超聲相結(jié)合，使得二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高了模型的準(zhǔn)確性。既往也有研究[12-16]嘗試將彈性超聲和/或血清學(xué)指標(biāo)建立診斷模型，但受限于樣本量少、無(wú)獨(dú)立的驗(yàn)證隊(duì)列、病種局限化、建模方法缺陷、模型過(guò)于復(fù)雜等因素影響，未在臨床廣泛應(yīng)用。 此外，相較于既往研究[17]所采用的穿刺活檢，本研究采用切除的部分肝臟進(jìn)行病理診斷，組織量更大，診斷準(zhǔn)確度更高，從而增加了模型的準(zhǔn)確性。

隨著乙型肝炎疫苗接種的推廣，我國(guó)非病毒肝炎性肝硬化，如酒精性肝硬化和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)相關(guān)性肝硬化的比例不斷提高。因此，本研究納入了近246例非病毒肝炎性的患者，以增加該模型在不同病種的適用性。本模型適用于只須評(píng)估肝硬化程度，無(wú)須評(píng)估肝臟炎癥狀態(tài)的肝病患者，尤其是凝血功能障礙、門(mén)脈高壓、有出血傾向的患者。