影像学方法评价肝纤维化的研究进展

吴越 冯对平

肝纤维化并非独立的疾病，只是一种病理生理过程，是指在各种致病因子的作用下，引起肝内结缔组织异常增生。任何导致肝脏损伤的疾病（如酒精性肝炎、中毒性肝损伤、非酒精性脂肪性肝炎、病毒性肝炎等），在其损伤修复愈合过程中或多或少都伴随着肝纤维化，如果损伤因素持续存在，纤维化就有可能进一步进展成肝硬化［1-3］。最近一些研究表明［4,5］，肝纤维化的某些阶段可能会发生一定程度逆转，因此早期准确评估肝纤维化程度并及时干预，对于治疗或逆转肝纤维化进程至关重要。目前肝活检组织学评价仍是评价肝纤维化的金标准［6］，而其中METAVIR 评分是应用最广泛的组织病理学分期系统。根据该系统，肝纤维化可分为F0～4：F0（正常肝）、F1（轻度纤维化）、F2（中度纤维化）、F3（重度纤维化）、F4（肝硬化）。然而肝活检是一种有创的评价方法，会伴随一些并发症，如出血、胆汁性腹膜炎、菌血症、败血症、气胸、血胸甚至死亡［7］。此外，肝活检组织学评价仅能评估全肝的有限区域，活检组织只提供了整个肝脏的一小部分纤维化状况［8］，由于纤维化分布不均一性，意味着活检组织可能代表不了整个肝脏纤维化程度［9］。随着影像学技术发展，出现了超声、MRI 等一系列可用于评价肝纤维化的新型技术。本文主要对这些影像学方法的优缺点进行综述。

超声弹性成像

超声弹性成像技术［10］是一种基于正常组织与病变组织弹性系数的不同，在接受同等外力作用后引起应变（主要为形态学上的改变）不同的新技术。在同等外力作用下，组织的弹性系数与引起的应变成反比（弹性系数越大，引起应变越小），故可以根据应变不同，对相应组织的弹性系数进行合理判断。超声弹性成像技术根据推力的不同可分为［11］：瞬时弹性成像技术（transient elastography，TE）、声学辐射力脉冲技术（acoustic radiation force impulse，ARFI）和应变弹性成像技术。ARFI 又可以细分为点剪切波弹性成像（point shear wave eleastography，pSWE）和二维剪切波弹性成像（twodimensional shear wave eleastography，2D-SWE）。

1.瞬时弹性成像技术

TE 是第一种商业上用于测量肝脏硬度的弹性成像技术，是通过超声换能器探头产生弹性横波，接着横波在组织中传播，最后使用脉冲回波超声捕获装置测定横波的速度。由于组织硬度不同，故横波在不同组织中传播速度亦有所相同，原则上横波传播速度与组织硬度成正比（组织硬度越高，横波传播速度越快），故可根据测出的横波传播速度来评估相应组织硬度［12,13］。早在2003年，Sandrin 等［14］一项前瞻性研究表明，TE是测量肝脏弹性和量化肝纤维化的一种手段，虽然研究的患者数量有限，但为后来进行更大规模的多中心临床试验提供了基础。2008 年，Mirault 等［15］的一项研究显示，TE 可在输血后铁超载情况下准确评估肝纤维化患者的纤维化程度。与传统肝活检组织学评价相比，TE 具有无创、耗时短、可重复检查、能够在床旁或门诊进行等优点。但在一些严重肥胖或腹腔积液过多的患者中，会导致测量结果准确性受到限制［16］。此外，Wong 等［17］一项研究表明，在丙氨酸氨基转移酶显著升高的情况下，使用TE 评价慢性乙型肝炎患者纤维化程度时，会导致其结果的准确性受影响。

2.声学辐射力脉冲技术

由于TE 主要基于一维超声技术，故测量时不能实时动态地显示肝脏二维声像图。近十年来，研发出ARFI 技术，与TE 不同的是，ARFI 可以获取肝脏灰度图像，能实时动态显示肝脏二维声像图，且pSWE［18］和2D-SWE［19］表现出与TE 相当，甚至更好的诊断效能。此外，pSWE 和2D-SWE 具有集成在传统超声系统中的优势，能使用常规腹部扫描探头进行弹性成像，测量的兴趣区可在B 型超声视野下定位，远离血管或胆囊等干扰结构［12］。

（1）点剪切波弹性成像：pSWE 利用聚焦超声束的辐射力在肝脏内产生剪切波，通过超声测量剪切波在组织中的速度，剪切波速度以米/秒（m/s）表示。检查时嘱患者屏气，在离Glisson 囊至少1.5 cm 的无血管区域测量，且对每位患者连续进行10 次测量。最近，Wong 等［20］进行了一项pSWE应用于酒精性肝病的研究，纳入251 例韩国酒精性肝病患者，首先让所有患者行肝活检，间歇72 h后行pSWE。结果提示144 例（57%）患有肝硬化，146 例（58%）患有中度到重度脂肪性肝炎。总体而言，pSWE 对纤维化各个阶段有较好的诊断效能（ROC 曲线下面积0.90～0.93）。以约登指数和最大阳性似然比为临界值，pSWE 诊断各纤维化阶段的灵敏度85%～97%，特异度94%～96%。在非肝硬化患者中，pSWE 应用于脂肪性肝炎的ROC 曲线下面积为0.93（以1.49 m/s 为界值，敏感度68%，特异度93%）。同样，在肝硬化患者中，脂肪性肝炎的ROC 曲线下面积为0.92（以2.52 m/s 为临界值，灵敏度61%，特异度97%）。同期，Jiang 等［18］评估了pSWE 和TE 对非酒精性脂肪性肝病患者肝纤维化分期的符合率，这是第一次通过荟萃分析来评估pSWE 对非酒精性脂肪性肝病患者从严重纤维化到肝硬化的诊断效能，结果显示pSWE 和TE 都是可行的影像学技术，能够对非酒精性脂肪性肝病患者（特别是重度纤维化和肝硬化患者）纤维化程度进行准确的分期，但由于皮下脂肪厚度对TE 的影响，pSWE 似乎比TE 诊断性能更佳。

（2）二维剪切波弹性成像

2D-SWE 是近期兴起的一种基于超声非侵入性评估肝纤维化技术，与成熟的pSWE 相比，应用2D-SWE 评估肝纤维化的研究相对较少。2017 年，Schellhaas 等［21］对40 例患者（肝硬化患者20 例、健康者20 例）和一个弹性成像模体进行2D-SWE和pSWE 检查，比较2D-SWE 和pSWE 的诊断效能，结果显示2D-SWE 在弹性成像模体和肝硬化患者中具有与pSWE 相同的诊断效能，但在健康个体中2D-SWE 相对于pSWE 测出的硬度值略高，且与pSWE 相比，2D-SWE 花费时间更多。同期，Bende 等［22］以TE 为参照评估了2D-SWE 对肝纤维化的诊断效能，其结果提示2D-SWE 具有与TE 相当的诊断价值，且诊断F≥2、F≥3 和F=4的临界值分别为6.7、8.2 和9.3 kPa。2018 年，Abe等［23］评估了2D-SWE 在诊断慢性丙型肝炎肝纤维化方面的准确性，该研究纳入233 例慢性丙型肝炎患者，以肝活检组织学评价及血清学评价作为标准。结果显示2D-SWE 对大于等于F1、F2、F3和F4 的诊断符合率（95%可信区间）分别为0.888（0.85～0.93）、0.915（0.88～0.95）、0.94（0.91～0.97）和0.949（0.92～0.97）。该研究表明了2D-SWE 的诊断效能与肝活检组织学评价相当，且与肝纤维化程度呈正相关。

虽然，TE、pSWE 和2D-SWE 被广泛用于肝纤维化程度的无创评估，但这些成像技术对活体组织特性进行定量化，有其固有的局限性，如生物组织的多变性（包括不同的几何形状）、组织分布不均匀性等。此外，呼吸运动引起的组织移位，都是一些大挑战，特别是对于低龄患者。最近，Hudert团队［24］报道了一种新的超声弹性成像技术——时间谐波弹性成像，该成像技术使用床式致动器装置对连续的多频振动进行刺激和实时分析。该技术可探查深达14 cm 范围内的整个肝脏硬度，且规避了TE、pSWE 和2D-SWE 成像的固有局限性。

3.应变弹性成像技术

应变弹性成像技术根据是否需要加压可细分为以下两种类型：（1）操作者用超声换能器对组织进行手动加压［25］，手动加压对乳房和甲状腺等浅层器官效果好，但对于较深部位的器官（如肝脏）效果较差［26］；（2）超声换能器保持稳定不动，通过测量患者内部生理运动（如呼吸）所产生的组织位移来评估被测器官的组织弹性。由于这种方法不依赖于表面施加的压力，故可用于评估较深部位器官的组织弹性［27］。目前无任何研究表明应变弹性成像技术具有与其他技术相当的诊断价值，故不推荐应用于肝纤维化程度的评估。

磁共振成像（MRI）

相比于超声，MRI 具有较高的软组织分辨率，可通过特定序列来获取疾病信息。MRI 不仅可应用于肝纤维化的定性诊断，随着新序列及对比剂的研发，可进一步探索肝纤维化微观层面。目前使用的技术主要包括弹性成像、扩散加权成像、灌注成像、T1ρ 成像等。

1.磁共振弹性成像（magnetic resonance elastography，MRE）

MRE 主要原理：首先在肝脏内产生机械剪切波；通过具有运动编码梯度的特殊序列对剪切波成像；最后用反演算法处理图像中的信息，以生成机械特性定量图［28,29］。早在2010 年，Motosugi 等［30］就MRE 评估肝脏纤维化程度是否可靠这一问题进行了一项临床研究，研究包括10 名正常志愿者和110 例慢性肝病患者，其中21 例患者有肝活检组织学评分，以该评分作为患者肝纤维化的参考标准，结果提示MRE 是评价肝脏纤维化程度的可靠方法。2016 年，Singh 等［31］评估了MRE（60～62.5 Hz）对非酒精性脂肪性肝病患者纤维化分期的准确性，该研究中0、1、2、3、4 期纤维化诊出率分别为33.6%、32.3%、10.8%、12.9%和10.4%；对于纤维化分期大于等于F1、F2、F3 和肝硬化期ROC 曲线下面积（和95%的置信区间）分别为0.86（0.82～0.90）、0.87（0.82～0.93）、0.90（0.84～0.94）和0.91（0.76～0.95）。随后，Morisaka 等［32］的一项研究得出，在肝纤维化分期上MRE 与肝活检组织学评价相当。

2.扩散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）

DWI 是一种测量水分子热运动或布朗运动的成像技术，DWI 成像可测量组织内水分子的扩散运动，而在纤维化组织中水分子扩散运动受到阻碍。最近，一些学者提出一种基于DWI 成像的新型肝纤维化评价方法［33］，通过将所谓的表观扩散系数转换为组织弹性，进而来评估纤维化程度。2016 年，Jiang 等［34］的一项荟萃分析结果显示，DWI是一种可靠的无创性检查方法，对肝纤维化分期具有良好的诊断效能。传统DWI 采用单指数模型探索自由水的高斯扩散分布，可能不能准确反映微结构中水分子的扩散运动。例如细胞膜、细胞器，特别是纤维化中过剩的细胞外基质，会导致水的非自由运动，即非高斯分布。最近Yang 等［35］应用扩散峰度成像技术评估慢性肝病患者的肝纤维化程度，并与传统DWI 比较，以肝活检组织学结果作为肝纤维化分期的参考标准，经研究证实，扩散峰度成像技术用于评估慢性肝病患者肝纤维化程度是可行的。

3.灌注成像（perfusion imaging）

灌注成像［36,37］基于流动效应，是一种使用对比剂（主要使用以钆为基础的对比剂）测量肝脏的定量或半定量灌注参数的成像技术。由于肝纤维化会导致血管结构异常，进而引起血流动力学异常，可通过测量肝纤维化患者的灌注参数，对肝纤维化患者进行早期诊断及评估。早在2013 年，Ou等［38］就动脉强化分数（动脉强化分数定义为肝动脉灌注量与肝总灌注量的比值）与肝活检组织学评价肝纤维化程度的一致性进行了一项研究，纳入114 例患者（男69 例，女45 例；中位年龄52.5岁），根据患者的肝活检METAVIR 评分被分成F0～4，F0～4 的平均动脉强化分数分别为24.2%±11.6%、35.2%±18.7%、30.2%±12.5%、37.5%±16.4%、59.8%±16.6%，统计学结果提示平均动脉强化分数与METAVIR 评分之间差异有统计学意义（P＜0.001），且与METAVIR 评分呈正相 关（r=0.693；P＜0.001）。该研究认为动脉平均强化分数大于等于32.96%可诊断为轻度纤维化，大于等于33.33%可诊断为中度纤维化，大于等于38.43%可诊断为重度纤维化，大于等于45.76%可诊断为肝硬化。

4.T1ρ 成像（T1ρ imaging）

T1ρ 弛豫主要反映水分子与周围大分子之（例如蛋白质分子）间相互作用引起的弛豫，可用于疾病早期病理机制探查。最近一些学者提出将该技术应用于肝纤维化评估。早在2011 年，Wang等［39］在大鼠胆管结扎模型中应用T1ρ 成像技术评价了肝纤维化程度，发现T1ρ 值随纤维化分期的增加而增加。2015 年，Singh 等［40］评估了T1ρ 成像技术在人类肝纤维化患者中的潜力，该研究共纳入14 例受试者，其中包含7 例健康受试者（年龄27～65 岁）和7 例肝纤维化患者（年龄40～70 岁），结果显示肝纤维化组T1ρ 值明显高于正常组（P＜0.0 5），肝纤维化分期与T1ρ 值呈显著正相关（r=0.99，P＜0.0 5）。2017 年，Xie 等［41］研究发现，在非酒精性脂肪性肝炎性中，注射Gd-EOB-DTPA 可有助于纤维化早期诊断。

其他影像学方法

目前用于评价肝纤维化的影像学方法除了上述的超声和MRI 技术外，还包括CT、核医学等。

1.CT 灌注成像（computed tomography perfusion，CTP）

与普通CT 检查有所不同，CTP 是指在患者静脉内快速注入对比剂，且对观察区域进行连续扫描，从而可获取每个时间点的密度曲线，计算出相应各种灌注参数，因此CTP 有效反映局部组织血流灌注量的改变。当肝脏受到损伤发生纤维化时，肝内胶原纤维增生和降解失衡，进而假小叶形成，最终导致肝脏血供紊乱，门静脉对肝脏的灌注减少，肝动脉灌注代偿性增加。在肝纤维化疾病早期，普通CT 并不能发现这些改变，而CTP 在肝脏形态学尚未改变之前，就可准确发现血供改变。早在2010 年，Ronot等［42］前瞻性研究了CT灌注成像诊断轻、中度肝纤维化的可靠性，该研究纳入了52 例未经治疗的慢性丙型病毒性肝炎患者，在行CTP 前，对所有患者行肝活检组织学评价。研究结果提示慢性丙型病毒性肝炎患者纤维化早期会出现灌注改变，且CTP 可检测到这种改变。2015 年，Wang 等［43］进行了一项动物实验，研究了CTP 评价肝纤维化程度的可行性。该研究将四氯化碳溶液注入45 只家兔腹膜，建立兔肝纤维化模型，分别于注射后4、8、12、16 周行CTP，测量灌注图上血流、血容量、肝动脉灌注、门静脉灌注和肝灌注指数等参数。实验数据显示肝纤维化早期门静脉灌注随肝纤维化进展而降低，肝灌注指数、肝动脉灌注、血流随肝纤维化进展而升高，血容量无明显变化。

2.核医学

目前一些学者提出应用正电子发射型计算机断层显像和单光子发射计算机断层成像来评价肝纤维化患者的纤维化程度。Shao 等［44］研究发现，转位蛋白18 kDa、半乳糖基人血清白蛋白和去唾液酸糖蛋白受体可作为分子探针，用于评估非酒精性脂肪性肝炎性患者的纤维化程度。苏舒等［45］的一项研究发现18F-FDG 可用于肝纤维化患者诊断及分期，且可动态评估纤维化进程及治疗效果。最近，Shao 等［46］再一次报道了新分子探针（整合素avβ3），且该分子探针进行纤维化程度的评估优于以往。

总结与展望

日常使用的影像学方法只能定性的诊断肝纤维化，不能进一步对纤维化程度进行评价，上述的超声弹性成像、磁共振弹性成像等新技术可以准确地对其进行评价。相比于传统的肝活检组织学评价来说，超声弹性成像具有操作简单、速度快、无创等优势，但腹腔积液过多或肥胖患者不宜行该检查。相比于传统的肝活检组织学评价来说，磁共振弹性成像可以评估患者全肝的纤维化情况，且不受腹腔积液和肥胖影响，但相比于超声弹性成像来说，有幽闭恐惧症和铁超载者不适宜行该检查。正电子发射型计算机断层显像因使用特异性的分子探针，对肝纤维化的早期诊断效能高，但与其他影像学方法相比，昂贵且耗时。目前临床上使用较为广泛的是超声弹性成像和磁共振弹性成像技术，其他影像学方法尚还在研究阶段，未能广泛推广。相信随着分子影像学技术的发展，未来会出现一些新的技术应用于肝纤维化的早期诊断及分期。