弹性技术对肝纤维化的影像学评价方法及研究进展

袁宇

弹性技术对肝纤维化的影像学评价方法及研究进展

袁宇

肝纤维化是各种慢性肝病发展的必经阶段。肝纤维化尚属可逆的过程，早期诊断与及时有效治疗可延缓或避免发展成为不可逆的肝硬化阶段。影像学检查可以比较准确的无创性评估肝纤维化程度，随着新技术的发展与应用，弹性技术在肝纤维化评估中得到广泛应用。本文就弹性技术在超声和磁共振方面的应用进展进行综述。

肝纤维化；肝脏硬度；弹性；超声检查；磁共振弹性成像

肝纤维化是各种不同病因的慢性肝脏疾病发展的共同病理结局，继而渐进性地发展为肝硬化。如能采取有效措施，肝纤维化可被逆转，但若诊疗不及时，则会发展成为不可逆的肝硬化[1]。因此，肝纤维化程度的准确评估对于慢性肝病患者疾病发展程度判断和治疗具有重要意义。目前国际通用Metavia评分方法将肝纤维化分为F0～F4共五级。肝脏穿刺活检仍然是临床检测肝纤维化程度的金标准，但为有创性检查还有可能出现并发症，取材量少容易影响诊断，另外肝纤维化是一个反复修复与损伤的动态过程，反复穿刺来动态观察变化并不可行。因此，无创诊断肝纤维化成为许多学者的研究目标,也是患者和临床的迫切需求。弹性技术的发展大大丰富了影像学检查的内涵，本文对弹性技术在肝纤维化方面的研究进展进行简要综述。

1　弹性超声技术的基本原理及应用

生物组织体内不同组织结构之间的硬度会存在差异。弹性成像就是利用这种组织特性，通过施加一个内部或外部的动态或静态/准静态的刺激，使组织结构产生一定程度的应变响应,再利用数字信号或数字图像处理技术评估组织内部的响应情况，进而反映组织内部的硬度信息。

超声弹性成像是应用较为广泛且比较准确的肝纤维化评估手段。应用于临床诊断肝脏疾病的超声弹性成像技术主要分为四类，较早应用于临床的是瞬时弹性成像(transient elastoraphy，TE)技术，随着弹性技术的发展出现能够结合二维超声图像的声脉冲辐射力弹性成像（acoustic radiation force impulse，ARFI）技术和实时剪切波弹性成像（shear wave elastography，SWE）技术，还有半定量的实时组织弹性成像（real-time tissue elastography，RTE）技术。

1.1TE技术TE技术是通过探头的超声转换器产生剪切波，剪切波在不同硬度的组织中传播的速度有差异，再采用脉冲回波超声捕获装置测定其速度，通过剪切波速度可以定量计算出相应组织的硬度。剪切波在组织中的传播速度与硬度呈正比。Chon等[2]进行了包括2722名慢性乙肝患者的meta分析，利用TE测量肝脏硬度与病理比较，结果显示TE对肝纤维化分期有较好的诊断价值，诊断≥F2、≥F3及F4期的ROC曲线下面积分别为0.859、0.887及0.929，诊断截点分别为7.9 kPa、8.8 kPa、11.7 kPa。此外TE在对肝硬化并发症的预测中也有应用价值。Carrion等[3]将TE检查结果与肝穿及肝静脉压力梯度相对照，结果显示肝纤维化病理分型及肝静脉压力梯度均与TE有良好的相关性。Robic等[4]报道肝硬度值＜21.1 kPa者不易出现门静脉高压症状，TE预测食道静脉曲张的灵敏度和特异度分别为87.0%和53.0%[5]。

TE技术具有快速、无创、可定量及重复性好等优点，而且取样体积范围大，较之穿刺活检术更能反映肝脏的整体弹性硬度。但目前TE也有其局限性，因其测量时不能实时显示肝脏二维声像图，故无法避开肝内管道系统对测量的影响，肋骨，肺气、腹水、皮下脂肪过厚等都会影响结果的准确性[6]，文献报道测量失败或不可靠的患者比例占16.3%[7]。

1.2ARFI技术ARFI技术利用声脉冲辐射力成像及剪切波传播原理，通过特定系统测量被测组织与周围组织的剪切波速度，进而用剪切波传播速度来估测组织硬度。剪切波速度越大，组织硬度越大。Friedrich-Rust等[8]对518例慢性肝炎患者的meta分析显示，ARFI诊断肝纤维化≥F2、≥F3期及F4期的平均曲线下面积分别达到0.87、0.91、0.93。Nierhoff等[9]对3951例肝纤维化患者进行研究显示，ARFI对肝纤维化程度的诊断具有较好的诊断意义,尤其是F4期。

ARFI技术操作简便快捷，可重复性好，剪切波的传播不受肝前腹腔积液的影响，可应用于腹水、肋间隙窄以及重度肥胖患者，可以避开胆囊及肝内管系结构的影响，可使检测的成功率明显增高。ARFI技术也存在一些限制因素，如ARFI技术测量结果直接受检测深度的影响，不同的测量深度会致结果出现显著性差异，包膜下1～2、2～3 cm的测量值与病理肝纤维分级有较好的相关性，而包膜下1 cm以内区域测量相关性较差[8]，此外取样容积和取样深度还会受到设备本身的限制。

1.3SWE技术SWE技术利用超声探头高速发射多点聚焦的脉冲至体内，使沿声束方向不同深度的组织几乎同时发生位移，产生前端类似圆锥形的平面剪切波，即“马赫锥”现象，同时采用超高速的图像处理技术检测剪切波的传播速度并成像，可以得到定量生物组织彩色弹性图，并可定量测量肝脏杨氏模量，杨氏模量值越大，肝纤维化程度越重。国外学者报道肝脏正常SWE测值为（5.5±0.7）kPa[10]，国内报道健康人肝脏杨氏模量为（5.10±1.02）kPa[11]，较为一致。一项对国内303例慢性乙型肝炎患者进行的较大样本量的研究结果显示SWE判断慢性乙型肝炎肝纤维化程度准确性较高[12]，诊断≥F2、≥F3及F4期的ROC曲线下面积分别为0.917、0.945及0.945，诊断截点分别为7.2 kPa、9.1 kPa、11.7 kPa。Jeong等[13]通过研究证明SWE准确程度可以与血清学检查相媲美。

SWE诊断效能较高，操作简便、可重复性较好，而且同样可用于腹腔积液患者[14]，与同原理的ARFI技术相比，SWE的生物安全性更高，因取样区域方便调节，取样面积较大，所以能减少取样误差，ROI最好取直径20～30 mm，以使取样更有代表性。

1.4RTE技术RTE技术属于压迫性的超声弹性成像，即检查者用探头对组织施加一定的压力使组织受压发生形变，将受压组织的位移信息转化为实时彩色图像，通过可视化的彩色编码反映所测组织的硬度。RTE是二维图像中解剖结构相对弹性的定性的显示，不能进行硬度的定量评估。RTE技术可结合组织弥散定量分析功能，可以通过自身心血管搏动形成的组织形变进行成像，减少了手动加压的人为因素影响，可重复性较好[15]。

由于不是定量测量组织弹性，通过对两处所选区域的应变程度计算弹性比值，可以减少主观影响因素。Ochi等[16]选用含有小静脉血管的肝实质为参照物，Xie等[17]选择肋间肌肉作为参照物，结果显示弹性比率越高代表肝实质弹性越低，即纤维化程度越高。利用弥散定量分析软件可以比较准确地定量分析弹性图像的参数分级。曾婕等[18]研究显示以蓝色区域面积百分比与病理分期相关性最高，并具有较好的诊断价值。RTE和TE一样，也会受到肥胖、肋间隙窄、腹水等因素限制[19]，另外弹性图ROI定位时应至少在肝被膜下10 mm[20]。

1.5几种弹性成像技术诊断价值的比较上述几种弹性技术在诊断肝纤维化分期中均有较好的诊断效能，但是不同学者研究的结果并不统一。Sporea等[21]对332例肝脏分别采用ARFI、TE和SWE技术评估其纤维化程度，发现ARFI技术的可靠性最高，特别是在肥胖人群中，TE和SWE的可靠性近似。Bota等[22]对13项研究1163例肝纤维化的meta分析发现，虽然TE检测不成功可能性是ARFI的三倍，但是两者总体诊断效能相当。另有学者通过对SWE、TE和ARFI比较发现，当≥F3时SWE诊断优于TE，当≥F2时SWE诊断优于ARFI，其余分期三者诊断效能类似[7]。Chung等[23]研究表明TE、ARFI、RTE均是评价肝纤维化的有效方法，但是在显著纤维化时TE、ARFI的诊断效能略高于RTE。

2　磁共振弹性成像技术的基本原理及应用

磁共振弹性成像（magnetic resonance elastography，MRE） 1995年首次被报道，近年来在国外得到迅速发展，国内对MRE的研究相对较少。MRE是通过机械波来定量测量组织弹性剪切力的动态弹力，可以对肝纤维化程度做出准确评估。MRE的三个基本步骤是首先由外界的弹力装置产生低频剪切波；再由连接装置将声波传递至肝脏，产生肝脏内质点的微小位移；通过检测质点位移计算剪切波速度，从而得到组织弹性特征[24]。

目前对于MRE诊断肝纤维化的研究中多数文献报道正常肝脏实质的硬度低于3.0 kPa[25]，当肝脏硬度大于该数值时诊断肝纤维化的灵敏度为80%～90%，特异度为90%～100%，准确率为89%～99%[26]。Ichikawa等[27]报告随着肝纤维化的进展，肝脏的平均硬度值也会增加：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]对361名乙肝患者进行MRE检查，成功率为92.5%，不成功的原因为12例机械波传导不良，12例肝内铁质沉积过多，3例呼吸运动伪影严重，与组织学检查相对照，MRE具有较高的诊断准确性。

根据力学方程及波动理论，肝脏体积大、均质且体表距离近有利于波的传播和计算，是MRE体内应用最理想的脏器。与超声弹性成像相比，MRE能反映肝脏的全貌，无需选择声窗，且不受皮下脂肪、脂肪肝、腹水、肋间隙过窄、测量范围有限及诊断医生主观性等因素的干扰[29]。因此MRE能够得到全肝和肝脏不同区域弹性的量化指标，相比肝穿刺活检及超声弹性成像更全面，且对各期肝纤维化分级的准确性更高，是目前最有前景的无创性肝纤维化定量方法。Ichikawa等[30]报告对比肝穿刺活检结果，MRE的准确性高于TE。Yoon等[31]报告虽然MRE和SWE对肝纤维化的诊断结果呈中度相关，但是MRE所得数据的可靠性要高于SWE。一项包含了3110名患者的meta分析表明，MRE对肝纤维化诊断的敏感性和特异性均高于ARFI，尤其是在F≤2的早期诊断中效果更好[32]。

MRE同时也具有一定的局限性：（1）肝脏内过高的铁含量会导致信噪比受限；（2）相比于弹性超声检测时间更长；（3）需要专门的设备安装；（4）缺乏不同参数仪器，如1.5T和3.0T MRI机以及不同品牌的产品间的可比性的研究。因此，对于肝纤维化诊断和分期绝对截断值并没有定论，还需要进行更多的研究。

3　小结

肝纤维化是一个动态过程，定期评价肝纤维化程度可以为治疗提供依据。影像学检查具有安全、无创、可重复性强等无可比拟的优势。超声弹性成像和磁共振弹性成像的不断发展提高了对肝纤维化程度检测的准确性，是对传统影像检查的一个重要补充。随着影像技术的不断完善，将会有更多技术能够在减少病人痛苦基础上为临床提供更多更准确的诊断信息。

[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,郑荣琴,苏中振,等.弹性成像定量分析与肝纤维化分期的相关性研究[J].中华超声影像学杂志,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）

（责任编辑王光霞）

R445.1

A

1007-6948(2016)02-0204-03

10.3969/j.issn.1007-6948.2016.02.030

天津市天津医院超声科（天津 300211）

袁宇,E-mail：pang5466@sina.com