实时剪切弹性波成像对不同原因兔脂肪肝肝脏硬度的评价

汤跃跃 周虹 张勇 李云燕 徐丽荣 陆永萍

云南省第二人民医院 1超声科，2病理科（昆明650021）

近年来，脂肪性肝病的发病率逐年上升，如果不及时控制，脂肪性肝病经过纤维化期，最后也会发展为肝硬化［1-2］。近年来发展起来的超声弹性成像新技术，能够获取组织弹性信息［3-5］，评价组织的软硬度，在肝脏疾病的诊断中成为热门话题。酒精及高脂饮食均可导致脂肪肝的发生［6］，并引起肝脏纤维化的改变，但两种因素导致的肝脏损伤病理及程度如何？本研究模拟人类的不良饮食，制备兔的脂肪肝模型，应用目前最新的实时剪切波弹性成像技术对不同类型的兔脂肪肝进行肝纤维化检测，探讨不同原因导致的脂肪肝的损伤情况和在形成过程中肝脏硬度的发展趋势。

1 材料与方法

1.1 动物分组 选取雄性日本大耳白兔60只（由昆明医科大学实验动物科提供），兔龄15～35 d，体质量1.5～2.52 kg，随机分3组，每组20只。单纯性脂肪肝组：高脂饲料喂养（配方：胆固醇2%，牛油10%，白糖5%，蛋黄粉8%，基础饲料75%）［7］。酒精性脂肪肝组：常规饲料（基础饲料喂养），每天10 mL 50°白酒灌注2次（由昆明江锐生物科技有限公司提供），自由饮水。正常组：常规饲料（基础饲料喂养），以上饲料均由昆明医科大学实验动物科加工。

1.2 实验方法 3组兔均喂养12～20周，于喂养0、12、16及20周进行一次观察。观察前禁食12 h，称量体质量，对兔进行常规超声观察，并进行弹性成像检查。采用法国Supersonic Imagine公司的ShearWaveTM实时剪切波弹性成像超声诊断仪测量兔肝脏弹性模量值（最大值Max、平均值Mean、最小值Min、弥散度Sd等），反映其硬度。每只兔子重复测量3次，记录并计算3次测量值的平均值。定量测试区域Q⁃BOX内颜色完全充满，图像均匀、无杂色为取样成功。取样成功后处死动物，进行病理切片。

模拟时段设定：本次模拟自废渣填埋场建成开始运营起，总共模拟7 200 d(20 a)，时间步长为50 d，总共144步，模拟得出污染物浓度时空变化过程。

1.3 病理分析 处死动物后取动物肝脏进行免疫组化染色。HE染色：显微镜下观察兔肝脏脂肪变占肝细胞面积的比例，组织学上每单位面积发现1/3以上肝细胞脂肪变性时，称为脂肪肝［8］。天狼猩红染色：根据组织切片的结果，参照METAVI组织半定量评分系统并结合2000年《病毒性肝炎防治方案》的诊断标准对肝纤维化分期进行评估：0级无纤维化；Ⅰ级汇管区纤维化扩大，局限窦周及小叶内纤维化；Ⅱ级汇管区周围纤维化，纤维间隔形成，小叶保留；Ⅲ级纤维间隔伴小叶结构紊乱，无肝硬化；Ⅳ级早期肝硬化。

1.4 统计学方法 采用SPSS 19.0统计学软件进行分析，计量资料以均数±标准差表示，2组间参数比较采用t检验，组间比较行单因素方差分析；P＜0.05为差异具有统计学意义。

2.4 纤维化S分期与弹性模量值比较 各S分期间弹性模量值Mean比较，差异有统计学意义，随着S分期的增高，Mean值也呈增高趋势（P＜0.05）。见表2。

2 结果

2.2 3组兔肝脏弹性模量值比较 12周及以后，单纯性脂肪肝组、酒精性脂肪肝组弹性模量值（Max、Mean）均高于正常组，酒精性脂肪肝组又高于单纯性脂肪肝组（均P＜0.05）。而3组弹性模量值Min比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）（图1）。

2.1 一般情况 12周时，单纯性脂肪肝组及酒精性脂肪肝组常规超声检查均见脂肪肝改变。20周时，正常组20只兔均存活，常规超声观察未见脂肪肝改变。单纯性脂肪肝组兔存活16只，死亡原因可能为对高脂肪饲料不耐受，腹泻致死。酒精性脂肪肝组兔存活12只，其中3只肝硬化并伴腹水，死亡原因为灌胃时酒精误吸入气管导致肺炎以及酒精中引起的中枢神经抑制或肝衰竭。

不同喂养时期单纯性脂肪肝组及酒精性脂肪肝组弹性模量值Mean比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）；正常组不同时期弹性模量值Mean比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

试验通过油红O染色检测分析了线虫体内脂肪的变化情况。图6结果可以直观的显示，试验组线虫的脂肪含量明显要低于对照组，且随着L-阿拉伯糖浓度的不断增加脂肪含量逐渐减少。这一试验结果和甘油三酯含量测定结果相同，进一步说明L-阿拉伯糖具有明显的降低脂肪合成作用，具有一定的降脂功效。

表1 3组兔肝脏不同时期弹性模量值比较Tab.1 Comparison of the measured elasticity of the rabbit liver in 3 groups during different periods ±s

表1 3组兔肝脏不同时期弹性模量值比较Tab.1 Comparison of the measured elasticity of the rabbit liver in 3 groups during different periods ±s

注：与正常组比较，*P＜0.05；与单纯性性脂肪肝比较，#P＜0.05

组别正常组单纯性脂肪肝组酒精性脂肪肝组n 20 16 12 0周体质量（kg）1.38±0.11 1.33±0.12 1.35±0.12 Mean（kPa）5.0±0.4 5.2±0.5 5.2±0.5 Max（kPa）14.2±4.2 16.3±5.8 15.4±5.9 Min（kPa）1.9±1.4 2.0±1.1 2.2±1.2 12周体质量（kg）2.25±0.18 2.43±0.17*2.39±0.17*#Mean（kPa）5.5±0.6 8.4±1.2*9.1±1.4*#Max（kPa）17.2±5.6 24.3±6.8 30.3±7.8*#Min（kPa）2.3±1.6 2.9±1.8 4.0±2.0组别正常组单纯性脂肪肝组酒精性脂肪肝组n 20 16 12 16周体质量（kg）2.56±0.13 3.05±0.25*2.63±0.48#Mean（kPa）5.8±0.7 11.6±2.4*16.6±4.5*#Max（kPa）18.2±4.8 28.9±6.0*37.5±6.8*#Min（kPa）2.5±1.4 3.8±1.7 4.6±1.7 20周体质量（kg）3.12±0.13 3.53±0.22*2.65±0.17*#Mean（kPa）5.8±0.8 14.5±2.4*20.7±4.5*#Max（kPa）19.2±5.3 30.4±6.3*44.9±6.1*#Min（kPa）2.2±1.4 3.7±1.6 3.4±1.7

（4）在混合料振动压实时，严格控制其碾压速度，若碾压速度过小，可能会出现过振现象，易导致骨料出现破碎现象。

2.5 实时剪切波弹性成像诊断肝纤维化的准确性 对所有兔肝按病理S分期与Mean进行ROC曲线分析并初步确定各S分期的诊断界点（表3），S1 ～ S4的Mean分别为7.15、12.5、13.80、18.15 kPa。

对脂肪肝病变进程及程度的定量评价以肝穿的组织学检查为金标准［9］，但作为有创性的检查，患者尤其是脂肪肝患者一般不易接受。超声检查为初步筛选脂肪肝和脂肪肝药物疗效评价的首选方法［10］。目前常规影像学诊断技术仍无法有效的对脂肪肝进行S分期，因此探索无创性的脂肪肝诊断技术仍是我们共同面临的挑战［10］。

2.3 病理切片

图1 3组兔20周时弹性值Fig.1 2⁃D images of the liver at the 20th week in three groups

图2 3组兔肝脏HE染色（×200）Fig.2 HE staining of the liver in the three groups（× 200）

图3 3组兔肝脏天狼星红染色（×100）Fig.3 Sirius red staining of the liver in the three groups（× 100）

[7]With such a toxic mix,President Trump―with the crucial mid-term elections approaching―is making a political argument to the voters of Pennsylvania.I will block cheaper steel imports and save jobs.Even if the economics suggest that—in aggregate—the opposite will be the case.（2018.3.5）

表2 3组兔S分期的肝弹性模量值比较Tab.2 The range of S stages in three groups±s

表2 3组兔S分期的肝弹性模量值比较Tab.2 The range of S stages in three groups±s

注：对各S分期之间弹性模量值Mean行方差分析，*P＜0.05

分级n Mean（kPa）S0 S1 S2 S3 S4合计20 6 9 944 8 5.27±1.33 7.21±1.20 12.81±0.72 15.83±1.07 21.12±1.58 11.82±5.53*

2.3.1 HE染色 正常组兔肝小叶结构清晰，肝细胞束排列整齐，细胞无变性、坏死改变，肝实质内未见炎症细胞浸润，肝细胞内偶见脂滴，脂肪变面积5%以内。单纯性脂肪肝组肝组织内肝细胞肿大、变性、细胞内有大小不等的脂肪空泡，脂肪变面积30%～50%。酒精性脂肪肝组肝细胞内散在大小不均的脂滴，脂滴融合明显，胞核偏位或脂滴围绕细胞核，脂肪变面积40%～80%（图2）。

表3 3组兔各S分期的诊断界值Tab.3 The cut off S stage in three groups of 54 rabbits

3 讨论

2.3.2 天狼猩红染色 天狼猩红染色显示正常组兔肝小叶结构清晰，仅在汇管区有极少量胶原沉积；其他两组可见大量胶原纤维沉积，部分形成纤维间隔，严重者偶可见假小叶形成（图3）。病理分级结果正常组均为0级，单纯性脂肪肝组6只为Ⅰ级肝纤维化，8只为Ⅱ级纤维化，2只为Ⅲ级纤维化，肝纤维化主要以Ⅱ、Ⅲ级为主。酒精性脂肪肝组7只为Ⅲ级纤维化，4只为Ⅳ级纤维化，肝纤维化明显，3只为早期肝硬化并伴腹水。

BAVU等［11］用实时剪切弹性波成像对慢性肝病患者的肝纤维化分型进行评价，结果提示实时剪切弹性波成像可作为一种有效的肝纤维化的常规辅助检查，并可避免活检给患者带来的不适和严重的并发症。叶俊钊等［12］应用实时剪切弹性波成像对256例慢性乙型肝病患者行肝脏纤维化分期，结果与肝穿刺活检病理结果对照分析，进一步证实实时弹性成像可准确区分显著纤维化（F2期）和肝硬化（F4期），说明实时剪切弹性波成像可以应用于肝纤维化分期。但目前国内外主要针对慢性肝病患者弹性的研究，仍无关于脂肪肝弹性定量的成熟报道。

本研究发现所有给予不良饮食的兔子在超声持续观察下，分别于12周后陆续出现了脂肪肝，随着不良因素的持续干预，脂肪肝的病变程度逐渐加重，16～20周分别有肝硬化腹水的发生，而以酒精性脂肪肝的变化更明显。后经病理也证实了超声所观察的兔肝脏改变情况。正常组均未出现脂肪及肝纤维化改变，而单纯性脂肪肝组及酒精性脂肪肝组均有脂肪改变，单纯性脂肪肝组纤维化改变集中在Ⅰ、Ⅱ级，酒精性脂肪肝组在Ⅲ、Ⅳ级，证明酒精性脂肪肝组肝纤维化改变较单纯性脂肪肝组重，也印证了脂肪肝病理发展过程，即脂肪肝的发展是从单纯性脂肪肝到脂肪性肝炎，最终进展为脂肪性肝硬化的。但也有例外，例如，酒精性脂肪肝可不出现明显的脂肪性肝炎而直接进展至肝硬化［13］。本研究有3例进入了肝硬化期，考虑为此3例因个体化差异对酒精不耐受，而直接进入肝硬化期。实时剪切波弹性成像的检测结果表明随着不良因素（高脂、饮酒）的持续存在，兔肝脏的弹性模量值Mean呈增高趋势，即肝脏的硬度不断增加，而酒精性脂肪肝的硬度增长趋势明显高于单纯性脂肪肝组，同一喂养周期内酒精性脂肪肝的硬度明显高于高脂组。正常组整个喂养周期内肝脏硬度则无明显变化。这与病理改变趋势一致。提示除了传统的超声评价，弹性测值可以作为一个动态观察肝脏损伤的指标。

鉴于Hadoop平台下作业调度算法在Reduce任务调度方面的不足，本文提出了一种新的任务调度算法，其基本思想在于选择系统中的最优节点，将特定的Reduce任务调度到最优节点上，从而减少任务的中间数据传输时间，省去对数据中心带宽资源的占用。其中最优节点是指集群中通过网络链路传输Map阶段中间数据时经过的跳数最少的节点。

当然，本研究有一定的局限性，对兔肝脏弹性及病理对照，是在兔已形成明显的脂肪肝及酒精肝时进行的，但在脂肪肝形成过程中的病理改变还有待进一步研究。另外，本研究模拟的是兔不良饮食肝脏的改变，由于兔是食草性动物，对高脂与酒精的代谢能力与人类有区别，因此不能完全代表人类脂肪肝的发展进程，有待于对人类相关疾病的具体研究。

综上所述，实时剪切波弹性成像在肝脏弹性（纤维化程度）的定量中重复性、稳定性好，作为一种无创性的手段，能较客观地反映肝脏的硬度，能检测不同病因引起的脂肪肝形成过程中纤维化发展的进程，可广泛用于临床工作中［14］。

［1］ FARRELL G C，LARTER C Z.Nonalcoholic fatty liver disease：from steatosis to cirrhosis［J］.Hepatology，2006，36（3）：299⁃314.

［2］ PASCHOS P，PALETAS K.Non alcoholic fatty liver disease and metabolic syndrome［J］.Hippokratia，2009，13（1）：9⁃19.

［3］ GIOVANNA F，RAFFAELLA L，CARLO F.Real⁃time tissue elastography in the assessment of liver stiffness［J］.Hepatolo⁃gy，2013，58（2）：834.

［4］ 詹嘉，陈悦，柴启亮，等.剪切波弹性成像技术定量鉴别诊断甲状腺结节良恶性的初步探讨［J］.中国超声医学杂志，2012，28（3）：274⁃277.

［5］ 王彬，李发琪.声辐射力弹性成像：弹性成像的新发展［J］.中国医学影像技术，2011，27（4）：852⁃856.

［6］ CEROVIC I，MLADENOVIC D，JEŠIC R，et al.Alcoholic liv⁃er disease/nonalcoholic fatty liver disease index［J］.Eur J Gas⁃troenterol Hepatol，2013，25（8）：899⁃904.

［7］ 张蕾，戴敏，陈礼明，等.高脂高糖诱导脂肪肝胰岛素抵抗大鼠模型的建立［J］.中国药理学通报，2009，25（6）：825⁃828.

［8］ 吕明德，董宝玮.临床腹部超声诊断与介入超声学［M］.北京：科技出版社，2001：38⁃39.

［9］ CHALASANI N，YOUNOSSI Z，LAVINE J E，et al.The diag⁃nosis and management of non⁃alcoholic fatty liver disease：prac⁃tice guideline by the American Gastroenterological Association，American Association for the Study of Liver Diseases，and American College of Gastroenterology［J］.Gastroenterology，2012，142（7）：1592.

［10］ BRUNT E M.Nonalcohlic steatchepatitis［J］.Semin Liver Dis，2004，24（1）：3⁃20.

［11］ BAVU E，GENNISSON J L，OSMANSKI B F，et al.Liver Fibrosis staging using Supersonic Shear Imaging：a clinical study on 142 patients［C］//IEEE International Ultrasonics Sym⁃posium Proceedings，Roma，Italy.IEEE，2009.

［12］ 叶俊钊，王伟，廖冰，等.实时剪切波弹性成像诊断慢性乙型肝炎肝纤维化的影响因素［J］.实用医学杂志，2016，32（15）：2454⁃2458.

［13］ YONEDA M，YONEDA M，MAWATARI H，et al.Noninva⁃sive assessment of liver fibrosis by measurement of stiffness in patients with nonalcoholic fatty liver disease（NAFLD）［J］.Di⁃gest Liver Dis，2008，40（5）：371.

［14］ FERRAIOLI G，TINELLI C，DAL B B，et al.Accuracy of real⁃time shear wave elastography for assessing liver fibrosis in chronic hepatitis C：a pilot study［J］.Hepatology，2012，56（6）：2125⁃2133.