分子影像学与纤维化（七）：肝纤维化显像之二

李周雷 陈仲本 谭婉红 周小琦

肝活检是目前纤维化诊断和分期的黄金标准。然而，活检采样受限且有创，患者接受度低，即使同一患者同意，诊断结果重复性相对较低［1,2］。近年来，临床已将焦点逐渐转向无创的评估技术。

目前，已有几种成熟的无创成像技术用于肝纤维化的诊断和分期。临床医生和放射科医生对肝纤维化的评估主要依赖于与其相关的形态变化，而大多数技术如超声（ultrasound，US）、CT 和MRI术主要依赖于肝纤维化物理性质的变化，包括质地、机械性能、扩散能力、灌注和肝细胞功能，这些变化可以被成像技术定量评估。其中，US 和MRI 中的弹性成像技术用于肝纤维化成像获得了最广泛的临床认可［3］。另外，分子成像能够在分子水平上研究生理和病理过程［4］，为肝纤维化的准确诊断、病理分期和靶向治疗提供了巨大的潜力。很多研究组已利用分子影像学技术进行了一系列研究，以诊断早期肝纤维化［5］，例如正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）可以提供更灵敏、更全面和定量的测量［6］。

基于肝活检的纤维化分级及优缺点

目前已有几种基于肝活检的肝纤维化分期系统，如被广泛使用的METAVIR 评分系统，特别是对于乙型或丙型肝炎引起的肝纤维化［7］；Ishak 系统是基于组织学活性指数的修订版，主要应用于乙型或丙型肝炎引起的肝纤维化［8,9］；Brunt 系统专门适用于非酒精性脂肪性肝病和非酒精性脂肪性肝炎引起的纤维化［10］。这些组织学分期系统只用来评断是否具有纤维化，并不评断肝硬化的严重程度。此外，Laennec 分期系统是METAVIR 系统的一种修正版，旨在提供更精细的肝硬化程度评分［11］，该系统根据纤维隔膜的厚度和结节的大小将肝硬化细分为三期。

METAVIR 和Brunt 系统（最常用的评分系统）都通过对纤维组织的数量和分布进行目视评估，将肝纤维化分成0～4 等级，0 级：没有肝纤维化；1 级：轻度纤维化伴有门静脉纤维化，定义为门静脉束的星状增大；2 级：门静脉纤维化和门静脉间或肝静脉之间的几个隔膜有明显的受累；3 级：严重纤维化伴有室间隔纤维化；4 级：肝硬化伴弥漫性纤维化及再生结节［3］。

肝活检的优点为：可直接对纤维化分期；可多次染色以及评估共存疾病的情况，如脂肪、铁、炎症、胆汁疾病和重叠病症等［12,13］。肝活检分期纤维化也有局限性。如果肝活检样本不充分，可能会漏诊［14,15］。从肝脏两叶分别采集的样本，可导致33.1%的病例中至少存在一个纤维化分期上的差异，这是由于疾病异质性引起的［16］；样本量较小导致低估肝纤维化评级［17］，关于肝活检样本大小和门静脉束数量的要求在文献中有所不同［18-21］。因此，样本量越大越好，但由于取材的限制往往无法实现［22］。

此外，肝活检是有创的检查技术，且存在并发症。高达84%患者出现疼痛症状，主要与经皮肝活检有关［23］；活检出血成为严重的并发症，特别是腹膜内出血［2］；研究表明，患者和医生使用肝活检技术进行纤维化评分意愿较低［24,25］；另外，肝活检费用高昂，对取检医生要求较高，而且常需住院治疗。

基于解剖学的肝纤维化显像及优缺点

一旦发生肝纤维化，需严密监测疾病的进展。然而，因与活检手术相关的成本和风险很高，重复活检是不现实的［24］。因此，使用无创技术用于监测疾病分期更容易被患者及医生所接受。

1.形态学方面

肝硬化的一些明显体征包括：肝脏结节样轮廓、节段性萎缩、边缘钝化、裂隙扩大、胆囊窝扩大和右后肝切口［26,27］。由于肝硬化常导致门静脉高压，可引起脾大、腹腔积液和静脉曲张［26］。肝硬化的这些形态学特征均可由US［28-31］、CT［32-34］和MRI［35,36］进行评估。一项研究［37］对US、CT 和MRI 呈现的纤维化形态变化进行了比较后发现，CT和MRI 在检测肝硬化方面的诊断性能略优于US。

对于评估肝硬化诊断的形态学特征，这三种影像学检查技术都简便可行。然而，这些技术基本是用于定性的，且重复性不理想，因为这些成像评分有高度的主观性。此外，这些成像技术定量不准，很难对纤维化严重程度准确分 期［3］。

2.纹理分析

肝纤维化会导致肝实质质地变化，具纤维化的肝脏通常看起来比正常肝组织更“粗糙”。这些变化可以使用基于计算机的纹理分析来评估，以定量评价肝脏的纹理变化。纹理分析是从图像中划定的兴趣区域中提取相关特征，例如直方图、共生矩阵和小波变换等，进行分析［38］，通过对单独或组合特征分析来评估纤维化的严重程度。纹理分析已应用于以上三种成像模式，并已在常规和对比增强成像中使用。对比剂增加了纤维组织的可见性，纤维组织会在门静脉期逐渐增强，在延迟静脉期增强最明显。此外，延迟增强使纤维组织和肝硬化结节之间的对比度更明显［3］。

目前，纹理分析在不同成像技术的使用包括：B波模式超声成像常规［39-41］和增强［42］；基于CT的常规［43］及增强［43-46］成像；基于MRI的常规T1WI［47］、T2WI［48］和质子密度加权成像［49］及增强［38,50,51］成像。

纹理分析可以在多种成像方式上进行，并且不需要专门的硬件设置。目前已具备多种成熟的分析软件可进行纹理分析。然而，纹理分析并未标准化，导致不同研究之间的可比性不理想，对后处理软件的依靠也是一个限制。纹理分析结果也很大程度上取决于源图像的质量，这可能会限制其适用性。

3.弹性成像

目前，弹性成像技术主要基于US 和MRI 技术。在基于US 的弹性成像中，横波弹性成像技术可测量组织内机械横波的传播速度和振幅衰减，且仅依赖于横波速度，横波速度随着纤维化阶段的增加而增加。单向瞬态弹性成像、焦点剪切波弹性成像和超音速剪切波弹性成像这三种技术在临床上使用最广泛。由于肝组织的机械性能与频率相关，不同弹性成像技术使用不同的超声激发频率导致结果报告单位不一，因此无法直接比较肝纤维化的分期阈值［3］。US 弹性成像技术具有便携、相对便宜、可快速获取并且不需要后处理等优点［52］。特别是单向瞬时弹性成像已在临床试验中得到广泛验证，并用于临床日常检查。

然而，US 弹性成像技术对肥胖患者或肋间隙狭窄的患者成像困难。由于US 的衰减，也使肝脏深部区域的测量不可靠。此外，腹腔积液积淤的患者不能用单向瞬时弹性成像进行评估，因为横波不能在液体介质中传播。最后，US 弹性成像尚未实现标准化，使不同品牌US 设备弹性成像测量值无法对比［3］。

磁共振弹性成像（magnetic resonance elastography，MRE）是一种测量横波传播的动态成像技术。剪切波长（以及横波速度）与组织刚度有关，基于此将肝纤维化划分为0～4共5 个等级。MRE 需三个主要条件：（1）驱动器产生机械波；（2）具有运动编码梯度的相差脉冲序列来检测组织运动，并获取有关波运动信息和相关的MR 图像信息以显示组织解剖结构，并生成波图像电影；（3）后处理软件对所获得的波图像进行分析，生成机械性能的定量图（弹性图）。

MRE 技术可在多重序列或者机械波下实现，包括自旋回 波［53］、梯度召回回波［54］、回波平面成像［55］和平衡稳态自由运动成像［56］。其中与激励波同步的运动编码梯度可检测编码方向上数十微米范围内的小幅度位移［57］。典型梯度的时长为所施加振动的一个周期，但也可采用更短的梯度（例如高次谐波）来缩短图像采集时间［56,58］。因此，组织的运动被相应地编码并生成相位图（弹性图），其相位与振幅成正比。诊断医生通常在弹性图中勾画肝实质中选择兴趣区域（避开主要血管和肝囊）以获得其中组织机械性能。

与US 的弹性成像不同，主要的MR 制造商已对MRE技术进行了标准化，使MRE 成为一种可靠的用于评估肝脏纤维化程度的技术，不同品牌MR 设备的场强和脉冲序列之间的差异很小［59,60］。研究数据表明，与US 单向瞬时弹性成像、US 焦点剪切波弹性成像相比，MRE 在肝纤维化分期中具有更高的诊断准确性［61-66］。

基于分子影像技术的纤维化成像技术及优缺点

除上述影像技术外，基于放射性核素的分子成像技术［PET 和单光子发射计算机断层扫描（single-photon emission computed tomography，SPECT）］也已启动有关肝纤维化方面的前期研究。例如Li 等［67］报告了使用99mTc 标记的环状精氨酰-甘氨酰-天冬氨酸多肽（Arg-Gly-Asp，RGD）对纤维化大鼠的肝星状细胞进行SPECT 成像。已知RGD 肽与αvβ3 整合素具有高结合亲和力，αvβ3 整合素在肝纤维化中表达被上调［68,69］。研究表明，肝星形细胞中αvβ3 整合素的表达水平与纤维化严重程度相关，因此99mTc 标记的RGD 可以用于无创的SPECT 技术对肝纤维化进行分期［67］。Shao 等［70］使用另一种αvβ3整合素特异性PET显像剂阿尔法肽（18F-Alfatide）来对肝纤维化程度进行分级，在大鼠实验中已得到证实。另外，PET/CT 技术用于可视化进行性肝纤维化中转位蛋白（translocator protein，TSPO）的表达。TSPO 主要在巨噬细胞和肝星形细胞中有表达，使其成为一种合适的生物标志物，用于肝相关疾病的研究。靶向TSPO 的特异性PET/CT 分子成像显像剂18F-FEDAC（Nbenzyl-N-methyl-2-［7,8-dihydro-7-（2-18F-fluoroethyl）-8-oxo-2-phenyl-9H-purin-9-yl］acetamide）在肝组织中的摄取与四氯化碳纤维化造模的大鼠肝损伤的严重程度密切相关［71］。

总之，分子成像在肝纤维化的解剖学和功能成像上已经取得了重大进展。然而，上述技术和方案仍具有很多缺点，不能在真正意义上实现纤维化的准确分期和治疗监测。在动物研究中，通过PET 和SPECT 对肝纤维化的分子成像能可视化与疾病进展和/或治疗反应相关的更为具体的生物标志物水平的变化，这些探针和成像方案可能在不久的将来影响到临床中肝纤维化的诊疗［72］。