脾脏硬度检测在慢性肝病无创诊断中的应用*

曾 静 综述，范建高 审校

慢性肝病时肝脏损伤持续存在可导致肝纤维化进展，如不能早期发现并有效干预则最终会发生肝硬化乃至肝细胞癌，出现门脉高压（portal hypertension，PH）和肝功能衰竭相关并发症。食管静脉曲张（esophageal varices，EV）的发病率在初诊肝硬化患者中高达50%[1]，致死率高达20%～35%[2]。肝活检虽然是肝纤维化诊断及分期的金标准，但系有创性以及严重的并发症[3]使其无法常规开展；筛查EV的上消化道内镜对技术要求较高，可作为常规筛查手段但过于昂贵；监测PH的肝静脉压力梯度（hepatic venous pressure gradient，HVPG）只能在专门机构进行，限制条件较多无法普及；现今迫切需要找到一个简便易行且准确性高的手段来及时监测患者肝纤维化进展以及并发症的发生。当前的研究越来越多地聚焦于肝纤维化和PH的无创诊断领域，其中以肝硬度和脾硬度测定的前景最为看好。本文综述脾硬度的研究现况，着重探讨不同的脾硬度测量手段及其发展方向。

1 脾脏硬度与肝病

弹性是人体组织器官重要的物理特性之一，组织器官不同则弹性迥异，同一组织器官的弹性在不同的个体中也存在一定差异。各个组织在疾病进展期间也会出现一系列病理改变，在此基础上，依赖于分子组成及微观结构的组织弹性就会发生相应的变化。因此，通过一定技术量化特殊组织的弹性特征，可以用于疾病诊断并监测疾病转归。

在慢性肝病肝纤维化的发生发展过程中，全身各个组织器官的弹性都会受到影响，其中以肝脏和脾脏的弹性变化最为显著。Yeh et al[4]通过离体压缩测试和解剖分析发现，反映肝脏硬度的弹性值与肝组织学纤维化程度密切相关。至今通过肝脏硬度无创评估肝纤维化的有无及其程度，已在慢性丙型肝炎、慢性乙型肝炎、病毒性肝炎合并艾滋病病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染、非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）、酒精性肝病（alcoholic liver disease，ALD）及原发性胆汁性肝硬化等肝病患者中得到很好的临床验证[5～12]。然而，肥胖症及其相关脂肪肝、肝内外胆汁淤积、血清谷丙转氨酶（alanine aminotransferase，ALT）显著增高以及充血性心力衰竭和食物摄入都可能导致肝脏硬度偏高，从而影响肝脏弹性值反映肝纤维化的准确性[13～18]。鉴于肝脏硬度主要反映肝脏纤维化，难以反映门脉高压及其严重程度，而门脉高压与食管胃底静脉曲张破裂出血等严重并发症关系密切。

脾肿大是肝硬化和门脉高压患者常见体征。门脉高压引起脾脏充血、动静脉结构变化以及脾脏纤维化导致脾肿大。脾肿大又可通过增加脾动脉血流量而使门脉高压和脾肿大进一步加剧。随着肝病迁延不愈，脾脏弹性通常发生相应变化。脾脏的解剖及微循环特征决定了脾脏大小及其硬度与门脉高压、食管胃底静脉曲张以及腹水等并发症密切相关。大量临床研究显示，由于个体差异以及脾肿大的评估标准不同等影响因素干扰，脾脏大小并不能准确反映门脉高压的有无及其程度；而综合了脾充血、组织增生以及门脉高压等多种参数的脾脏硬度，更能反映慢性肝病的进展状态。为此，量化并监测脾硬度变化可能有助于反映慢性肝病及其并发症的发生风险，进而通过有创措施筛查高危人群肝硬化食管胃静脉曲张，以便采取针对性的干预措施，从而改善患者的预后。

2 脾硬度的测量方法

随着影像医学技术的迅速发展，用于肝纤维化无创诊断的新技术越来越多，其中以弹性成像技术在临床应用最为广泛。弹性成像技术通过采取一定方式向组织发出低频机械波，组织弹性会直接影响波在其中的传播速度，所以通过监测特定区域的波速再整合特殊的转换算法就可以得到感兴趣区域的组织硬度值。近年来，检测人体脾脏的弹性技术经历了从瞬时弹性成像到实时动态弹性成像的发展，研究较多的方法主要包括一维的瞬时弹性成像（transient elastography，TE）、二维的声辐射能脉冲成像（acoustic radiation force impulse imaging，ARFI）以及三维的磁共振弹性成像（magnetic resonance elastography，MRE）。

2.1 瞬时弹性成像 TE是2003年开始出现的一种建立在超声诊断技术上测定组织弹性的无创技术，TE通过多普勒超声评估瞬时剪切波的轴向传播。组织硬度越大，剪切波通过的速度越快。为此，通过测量该低频（50Hz）剪切波通过测量脏器时的速度，就能得到脏器的硬度值。Fibroscan就是建立在TE的基础上研制的测定肝脏组织弹性的专用仪器。TE不仅无创和操作时间短（通常<5分钟），而且可以直接在患者床边或者门诊诊室进行，并可及时得到检测结果。TE诊断脾脏弹性的准确性和可重复性也得到了不同临床研究的验证[19，20]。Colecchia et al[21]同时检测了 100例代偿期丙型肝炎肝硬化患者脾脏的硬度和HVPG，结果发现TE测得的脾硬度可以精确预测门脉高压的程度和食管静脉曲张的有无。其后大量研究显示通过TE测得的脾硬度与食管胃底静脉曲张之间相关性良好[22]，而对于有肝外门静脉阻塞和左侧性门静脉高压患者，TE测得的脾硬度同样可以预测食管静脉曲张出血的风险。刘芳等[23]研究发现，肝脏病变程度越重，肝脏弹性值（liver stiffness measurement，LSM）和脾脏弹性值（spleen stiffness measurement，SSM）越高；LSM与SSM呈正相关，两者均与内镜下食管静脉曲张程度、B超下门静脉宽度及脾脏厚度和体积、以及血小板计数呈负相关；LSM和SSM随着肝硬化患者食管静脉曲张程度加重而增高，受试者工作特征曲线及曲线下面积（area under the curve，AUC）SSM优于LSM，LSM和SSM预测食管静脉曲张的最佳界值点分别为18.0 kPa和 44.5 kPa。

来自欧洲的统计显示，TE检测LSM的失败率为20%，主要见于肥胖症患者[24]。体质量指数（body mass index，BMI）[25]、女性受试者[26]以及高水平ALT水平[27]都会影响TE检测肝脏弹性的成功率和准确性，而且在进行肝纤维化分期时，临界的高、低值之间存在着模糊不清的灰色值域。而TE测量脾硬度并不受血清ALT和黄疸的影响，其弹性值稳定性较好，为此脾硬度可作为进展期肝纤维化和肝硬化的辅助诊断方法。

TE测量脾脏硬度亦存在一定的局限性。TE发出的剪切波会在组织内急剧衰减，意味着皮下脂肪层厚的肥胖症患者无法得到准确的诊断；而剪切波无法在液体中传播则使TE不适用于腹水症患者内脏弹性的检测。另一方面，现阶段TE测量的最大值仅为75kPa，直接导致在测量硬度过程中一旦硬度值超过测量范围，不仅无法得到精确结果，更难以用于疾病监测及分期。虽然进行等效代换并扩大测量范围的新算法已被Stefanescu et al[28]提出并进行了验证，最终将脾硬度测得值扩大到150kPa，精确度可观，在鉴别食管胃地静脉曲张上效果显著，但算法的真实有效性仍需要大量实验验证。

接下来的研究需要聚焦于解决影响TE测量脾硬度结果稳定性的相关因素，确保仪器测量的可重复性，同时要求多中心大样本的临床试验以确定新算法的可行性，统一的测量结果标准以及特殊患者测量的结果转换，从而能够将TE推荐用于肝病的临床诊断和动态监测。

2.2 声辐射能脉冲成像 ARFI是一种新近发展的基于B超的实时动态弹性成像技术，ARFI通过使用短程声脉冲（～262μs）对感兴趣的组织区域进行机械性激励，引起组织局限性的形变并产生横向传递运动的剪切波，剪切波传播过程中出现速率及相位的变化。通过特定的电子系统采集组织内剪切波信号并演算出横向剪切波速率，后者与内脏组织弹性的平方呈正比，组织弹性越高则横向剪切波的速率越快，进而根据横向剪切波速率进行组织弹性模量估计[29]。

ARFI弥补了医学成像的不足，通过结合实时超声成像功能，首次实现了对感兴趣组织区域实时弹性模量的无创量化评估。虽然 ARFI测量窗口（5×4 mm2）小于 TE（10×6 mm2），但它提供给操作员的选择空间大，可以测定固定区域的传播速率，因此ARFI技术不受腹水的限制[30]。早期利用ARFI检测172例慢性肝病患者肝脾硬度的研究显示ARFI测量脾硬度能较好的鉴别不同程度的肝纤维化以及肝硬化，并可预测食管静脉曲张及其严重程度[22，31]。此外，Gao et al[32]及 Ran et al[33]通过ARFI测量失代偿期肝硬化经颈静脉肝内门体分流（transjugular intrahepatic portosystemic shunt placement，TIPS）手术前后的脾硬度，比较两者差异发现ARFI还可用于评估手术疗效，因其可预测TIPS术后腹水的消长以及门脉压力的变化。

ARFI操作简便，患者接受度高，测量中实时超声成像的配合使针对体型多肥胖的非酒精性脂肪性肝病（non alcoholic fatty liver disease，NAFLD）患者的脾硬度检测成功率明显提高，在肝纤维化诊断、并发症监测及相关手术疗效评估方面显示了良好的应用前景。Karlas et al[34]通过分析不同受试者吸气后屏住以及深呼气这两个状态ARFI测得的脾硬度差异，提出ARFI测量过程中规定呼吸体位以及测量的有效次数有利于提高精确度。不过目前ARFI仍没有统一的质量标准，有待进一步探究，鉴于相关研究还刚起步，准确度及可重复性仍值得进一步验证。

2.3 磁共振弹性成像 MRE是近几年快速发展起来的一种用于对组织弹性定量评估的MR技术，该技术是在传统MRI设备中增加了发出机械波的装置，对组织表面施加压力，通过在三个正交空间方向上应用改良的相位对比方法来检测剪切波传播，进而对组织弹性参数做出准确的分析。

MRE采用的压缩波能够穿透整个脏器，所以该技术具备分析较大体积组织弹性的能力，且不受肥胖症和腹水的限制，故适用于各种不同人群。自1995年Science杂志发表有关MRE的论文以来，有关MRE诊断肝脏和脾脏弹性的临床研究不断增多。现有研究结果显示通过MRE测得的脾硬度与检测门脉高压的金标准HVPG有着直接的联系[35]，MRE可以用于检测有NAFLD患者有无脂肪性肝炎和进展性肝纤维化[36]并且准确度高于TE[37]。

MRE测量肝脾硬度用于评估NAFLD、肝纤维化以及门脉高压为临床研究提供了一个新的视角，检测的高精度使MRE在肝纤维化研究中得到广泛的发展空间。然而至今MRE检测肝脾硬度尚缺乏较大样本的临床验证，仍不能排除人种、年龄等混杂因素产生的差异，所以暂时只能作为科研用于探索性研究。此外，MRE有着不可忽视的局限性，例如：操作时间较长（10-15 min），耗时且昂贵，且对测量患者有一定要求。未来需要进行进一步研究来探索合适的算法或压力-硬度模型进而使MRE测量脾硬度真正可以成为临床上有用的评估肝纤维化以及门静脉压力的无创便利的手段。

3 脾硬度测定与其他无创诊断手段的联合应用

在慢性肝病的无创诊断中，脾硬度与肝硬度密不可分，相辅相成。至今肝硬度用于评估肝纤维化程度已在不同的肝病中得到验证，在肝纤维化的无创诊断中同样具有重要的临床价值，SSM测量联合LSM可以监测早期到晚期肝硬化PH的进展并且更好的鉴别EV，增加精确度及准确性[21，38]。梁宁等[39]通过对慢性肝病患者脾硬度值与肝硬度值的相关分析得出慢性肝病患者的SSM与LSM显著相关，而且临床联合检测SSM及LSM，可更全面地评价慢性肝病患者的疾病情况。Bota et al[40]还提出通过联合LSM，SSM以及腹水存在与否来预测EV的存在，最终得到AUROC为0.721，精确度69.6%，均高于单独使用LSM与SSM。

血清学标志物，即血清中可用于作为肝纤维化标志物的可测量的物质，临床上重复性好，应用性高，无额外成本并且可以广泛应用，但特异性差。一个关于1013位CHC患者的回顾性研究[41]发现将FibroTest，APRI以及Forns'指数联合诊断可以使患者避免不必要的肝活检。而联合血清标志物及S SM可以在不进行肝活检的情况下有效排除进展期肝病及肝硬化。

综合评估包括脾硬度在内的众多无创诊断方法，根据不同的疾病采用最佳的联合诊断可能是未来的一个发展方向。

4 小结与展望

肝病至今仍是全球特别是我国居民致残率和死亡率很高的疾病，肝硬化和肝细胞癌以及门脉高压相关的食管静脉曲张出血是慢性肝病患者预后不良的重要原因。早期发现及时干预则可改善预后，所以对肝病患者进行危险因素分层以及定期随访筛查尤为重要。然而内窥镜、HVPG和肝活检等筛查及诊断肝纤维化和门脉高压的方法，因有创伤和并发症且对技术要求较高，故难以在慢性肝病的监测和随访中广泛应用。不论是TE、ARFI或者MRE对肝脾硬度的测量不仅无创，方便快捷，重复性较好，而且准确性较高。现有研究显示，通过这些技术所测得的脾硬度可较好反映肝纤维化分期、预测食管胃底静脉曲张以及门脉高压程度。一方面，肝脾硬度的检测可以更好的用于指导预防慢性肝病的恶化以及肝硬化并发症的发生；另一方面，也可适当减少肝活检组织学检查和内窥镜等等有创检查，从而在减少患者痛苦的同时更好更快速的进行预防及筛选，从而减少患者的经济负担以及相应的医学费用。虽然有系统综述和荟萃分析[42]认为现有的测量脾硬度的技术仍然不足以替代肝活检及内镜等传统诊断方法，但是随着科学技术的进步以及研究设计和软件算法的不断改进，脾硬度在慢性肝病的无创诊断中将会发挥更重要的作用。

[1]Garcia-Tsao G.Current management of the complications of cirrhosis and portal hypertension:variceal hemorrhage，ascites，and spontaneous bacterial peritonitis.Gastroenterology，2001，120（3）:726-748.

[2]Jensen DM.Endoscopic screening for varices in cirrhosis:findings，implications，and outcomes.Gastroenterology，2002，122（6）:1620-1630.

[3]Piccinino F，Sagnelli E，Pasquale G，et al.Complications following percutaneous liver biopsy:a multicentre retrospective study on 68，276 biopsies.J Hepatol，1986，2（2）:165-173.

[4]Yeh WC，Li PC，Jeng YM，et a1.Elastic modulus measurements of human liver and correlation with pathology.Ultrasound Med Biol，2002，28（4）:467-474.

[5]Castera L，Vergniol J，Foucher J，et al.Prospective comparison of transient elastography，Fibrotest，APRI，and liver biopsy for the assessment of fibrosis in chronic hepatitis C.Gastroenterology，2005，128（2）:343-350.

[6]Arena U，Vizzutti F，Abraldes JG，et al.Reliability of transient elastography for the diagnosis of advanced fibrosis in chronic hepatitis C.Gut，2008，57（9）:1288-1293.

[7]Chan HL，Wong GL，Choi PC，et al.Alanine aminotransferasebased algorithms of liver stiffness measurement by transient elastography（Fibroscan） for liver fibrosis in chronic hepatitis B.J Viral Hepat，2009，16（1）:36-44.

[8]Wong GL，Wong VW，Choi PC，et al.Development of a noninvasive algorithm with transient elastography（Fibroscan） and serum test formula for advanced liver fibrosis in chronic hepatitis B.Aliment Pharmacol Ther，2010，31（10）:1093-1095.

[9]de Lédinghen V，Douvin C，Kettaneh A，et al.Diagnosis of hepatic fibrosis and cirrhosis by transient elastography in HIV/hepatitis C virus-coinfected patients.J Acquri Immune Defic Syndr，2006，41（2）:175-179.

[10]Wong VW，Vergniol J，Wong GL，et al.Diagnosis of fibrosis and cirrhosis using liver stiffness measurement in nonalcoholic fatty liver disease.Hepatology，2010，51（2）:454-462.

[11]Nahon P，Kettaneh A，Tengher-Barna I，et al.Assessment of liver fibrosis using transient elastography in patients with alcoholic liver disease.J Hepatol，2008，49（6）:1062-1068.

[12]Corpechot C，El Naggar A，Poujol-Robert A，et al.Assessment of biliary fibrosis by transient elastography in patients with PBC and PSC.Hepatology，2006，43（5）:1118-1124.

[13]Yoneda M，Yoneda M，Mawatari H，et a1.Noninvasive assessment of liver fibrosis by measurement of stiffness in patients with nonalcoholic fatty liver disease（NAFLD）.Dig Liver Dis，2008，40（5）:371-378.

[14]Sagir A，Erhardt A，Schmitt M，et al.Transient elastography is unreliable for detection of cirrhosis in patients with acute liver damage.Hepatology，2008，47（2）:592-595.

[15]Arena U，Vizzutti F，Corti G et al.Acute viral hepatitis increases liver stiffness values measured by transient elastography.Hepatology，2008，47（2）:380-384.

[16]Millonig G，Reimann FM，Friedrich S，et al. Extrahepatic cholestasis increases liver stiffness（FibroScan） irrespective of fibrosis.Hepatology，2008，48（5）:1718-1723.

[17]Millonig G，Friedrich S，Adolf S，et al.Liver stiffness is directly influenced by central venous pressure.J?Hepatol，2010，52（2）:206-210.

[18]Arena U，Platon ML，Stasi C，et al.Liver stiffness is influenced by a standardized meal in patients with chronic HCV hepatitis at different stages of fibrotic evolution.Hepatology，2013，58（1）:65-72.

[19]Sandrin L，Fourquet B，Hasquenoph JM，et al.Transient elastography:a new noninvasive method for assessment of hepatic fibrosis.Ultrasound Med Biol，2003，29（12）:1705-1713.

[20]Wong GL.Transient elastography:kill two birds with one stone World J Hepatol，2013，5（5）:264-274.

[21]Colecchia A，Montrone L，Scaioli E，et al.Measurement of spleen stiffness to evaluate portal hypertension and the presence of esophageal varices in patients with HCV-related cirrhosis.Gastroenterology，2012，143（3）:646-654.

[22]Takuma Y，Nouso K，Morimoto Y，et al.Measurements of spleen stiffness by acoustic radiation force impulse imaging identifies cirrhotic patients with esophageal varices.Gastroenterology，2013，144（1）:92-101.

[23]刘芳，李庭红，韩涛，等.瞬时弹性成像在肝硬化门静脉高压中的临床评价. 中华肝脏病杂志，2013，21（11）：840-844.

[24]Castera L，Foucher J，Bernard PH，et a1.Pitfalls of liver stiffness measurement:a 5-year prospective study of 13，369 examinations.Hepatology，2010，51（3）:828-835.

[25]杨爱停，白艳锋，尤红.Fibroscan对乙型肝炎肝纤维化诊断的研究进展. 实用肝病杂志，2009，12（2）：142-143.

[26]袁例超.肝纤维化诊断方法Fibrotest与Fibroscan研究进展.中国实用内科杂志，2008，28（6）：493-495.

[27]Wong GL，Wong VW，Choi PC，et al.Increased liver stiffness measurement by transient elastography in severe acute exacerbation of chronic hepatitis B.J Gastroenterol Hepatol，2009，24（6）:1002-1007.

[28]Stefanescu H，Bastard C，Lupsor M，et al.Spleen stiffness measurement using fibroscan and a modified calculation algorithm increases the diagnosis performance of large esophageal varices in cirrhotic patients.J Hepatol，2011，54（1）:S545-S545.

[29]张大鹍，陈敏，刘阳.ARFI与APRI指数对非酒精性脂肪性肝病肝纤维化的诊断价值.中国临床医学影像杂志，2013，24（3）：178-181.

[30]Takahashi H，Ono N，Eguchi Y，et al.Evaluation of acoustic radiation force impulse elastography for fibrosis staging of chronic liver disease:a pilot study.Liver Int，2010，30（4）:538-545.

[31]Palmeri ML，Wang MH，Rouze NC，et al.Noninvasive evaluation of hepatic fibrosis using acoustic radiation force-based shear stiffness in patients with nonalcoholic fatty liver disease.J Hepatol，2011，55（3）:666-672.

[32]Gao J，Ran HT，Ye XP，et al.The stiffness of the liver and spleen on ARFI Imaging pre and post TIPS placement:a preliminary observation.Clin Imaging，2012，36（2）:135-141.

[33]Ran HT，Ye XP，Zheng YY，et al.Spleen Stiffness and splenoportal venous flow assessment before and after transjugular intrahepatic portosystemic shunt placement.J Ultrasound Med，2013，32（2）:221-228.

[34]Karlas T，Lindner F，Troltzsch M，et al.Assessment of spleen stiffness using acoustic radiation force impulse imaging（ARFI）:definition of examination standards and impact of breathing maneuvers.Ultraschall Med，2014，35（1）:38-43.

[35]Nedredal GI，Yin M，McKenzie T，et al.Portal hypertension correlates with splenic stiffness as measured with MR elastography.J Magn Reson Imaging，2011，34（1）:79-87.

[36]Kim D，Kim WR，Talwalkar JA，et al.Advanced fibrosis in nonalcoholic fatty liver disease:noninvasive assessment with MR elastography.Radiology，2013，268（2）:411-419.

[37]Huwart L，Sempoux C，Vicaut E，et al.Magnetic resonance elastography for the noninvasive staging of liver fibrosis.Gastroenterology，2008，135（1）:32-40.

[38]Stefanescu H，Grigorescu M，Lupsor M，et al.Spleen stiffness measurement using Fibroscan for the noninvasive assessment of esophageal varices in liver cirrhosis patients.J Gastroenterol Hepatol，2011，26（1）:164-170.

[39]梁宁，韩涛，刘芳，等.慢性肝病患者脾硬度值与肝硬度值的相关分析. 山东医药，2012，52（45）：4-6.

[40]Bota S，Sporea I，Sirli R，et al.Can ARFI elastography predict the presence of significant esophageal varices in newly diagnosed cirrhotic patients Ann Hepatol，2012，11（4）:519-525.

[41]Patel K，Shackel NA.Current status of fibrosis markers.Curr Opin Gastroenterol，2014，30（3）:253-259.

[42]Singh S，Eaton JE，Murad MH，et al.Accuracy of spleen stiffness measurement in detection of esophageal varices in patients with chronic liver disease:systematic review and metaanalysis.Clin Gastroenterol Hepatol，2014，12（6）:935-945.