肝硬化及相关不良事件进行无创诊断和预测的价值

边娜娜 王辉 孙荣荣 张心怡 王梓依 贺娜

从1990到2019年,全球肝硬化患者数量不断增加[1],饮酒、肥胖、乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)已是肝硬化最常见的四大病因。随着肝炎病情的进展,患者死亡风险逐渐增加,因此,及早诊断及干预治疗对患者预后及生活质量的改善意义重大。

临床上已有的诊断金标准,如肝静脉压力梯度(HVPG)、肝组织活检,因其有创或基层医院无法实施的原因,在临床上实行起来难度较大;同时由于肝组织活检取样误差[2],准确性受影响。与有创操作相比,非侵入性工具的可重复性、安全性及经济性,使其备受临床医师欢迎。本文就目前可应用于临床的非侵入性工具的价值进行总结。

一、磁共振弹性成像(MRE)

MRE 2009年被FDA批准为诊断性工具,2022年定量成像生物标志物联盟(QIBA)将MRE概况提升至“第三阶段:技术确认阶段”。其健康欧洲人肝硬度<2.66 kPa,亚洲人肝硬度<2.2kPa[3],QIBA指南建议将LSM变化>19%作为肝脏硬度的显著变化[4]。

进食对肝脏影像学检查的影响仍不能被克服,在进食后,门静脉血流增加导致MRE在测量肝硬度时数值增加[5, 6],这严重影响肝脏疾病患者的分类结果为确保分类结果的准确性,建议MRE检查前至少禁食3-4 h。然而健康患者的肝硬度值(LSM)即使受到门静脉血流增加的影响,却仍保持在正常范围内[5]。金属对于MRE的影响不仅限于内置异物,还包括血液中金属离子的过量,比如肝铁超载,因而必须排除铁沉积相关疾病[ 7]。肝淤血、急性胆道梗阻、急性炎症、罕见的肝脏弥漫性病(如肝脏淀粉样病变)也会增加MRE的LSM[8],因而在进行检查前对患者疾病的准确认识和检查时机的严格把握可提高MRE的分类结果。呼吸运动、BMI、肝硬化都会对LSM值产生影响[7, 9],相关研究指出,这可能与呼吸产生伪影、高BMI的患者不能进入MRE机器等有关。

MRE价格昂贵,但是与其他影像学检查方法(主要指瞬时弹性成像,TE)相比较,有其不可代替的优点,比如,MRE的采集面积大,不受皮下脂肪厚度、肝脂肪变的影响[7],大量腹水可能影响分类[7]。对需要给钆基造影剂进行MRI检查的患者,在给造影剂40 min后行MRE不影响MRE的LSM值[11],这对于患者及临床工作者来说减少了检查结果的等待时间并确保了MRE结果的准确性。MRE有2个序列,在SE-EPI序列的MRE比GRE序列的MRE失败率更低,GRE序列的MRE中使用高场强3.0 T的失败率大于1.5T[9, 12]。综上,MRE有其不可替代的价值,但结果准确性有赖于对适应证及检查时机的严格把控。

之前已有研究证明MRE可诊断乙型肝炎纤维化[13],但2017年美国胃肠病学协会临床指南指出慢性丙型肝炎(CHC)不建议使用MRE检测肝硬化,而推荐TE,对非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)患者推荐使用MRE检测肝硬化[14]。随着研究发现,MRE可以预测各种病因的未来肝硬化、失代偿、死亡和肝移植的发展[15],利于临床工作者提前识别这类患者进行提前干预治疗。但根据一项meta分析显示,MRE在诊断NAFLD任何阶段的纤维化及肝硬化时,表现出良好的性能,但仍未达到总敏感性的80%,因此不能自信的认为它是肝活检的替代方法[16]。 MRE系统不可测量肝脏脂肪变性,需借助质子密度脂肪分数(MRI-PDFF)技术来评估肝脏脂肪变[17]。

二、基于超声的肝硬度测量方法:瞬时弹性成像(TE)和声辐射力脉冲(ARFI)

TE和ARFI统称剪切波弹性成像(SWE)。与MRE影响因素类似,SWE也可被进食、呼吸、急性炎症、胆汁淤积等因素影响[2,18],但是相较于MRE, SWE检查时间短、床边即可进行,价格低廉,对于不能久卧、行动不便患者来说仍可获得宝贵临床资料。但是这一技术对检查者要求高,操作者需选取无血管、胆道、肋骨区域进行检查[2],操作视野狭小、周边影响因素多,增加了检查难度。

(一)声辐射力脉冲(ARFI) ARFI主要有点剪切波弹性成像(pSWE)和二维剪切波弹性成像(2D-SWE)两种方式,3D-SWE正在研究中,前二者最大区别是2D-SWE测量区域大于pSWE的测量区域。不似TE需要专门的横波成像机器,ARFI可在传统超声上执行,并可使用B模式直接可视化肝组织,选择无大血管及扩张胆管的区域[2]。有研究指出,对健康患者进行评估时要考虑性别、年龄、BMI、皮脂厚度对ARFI的影响,而对CHB中度纤维化(S≥2)患者可不再考虑以上因素对ARFI的影响[19]。

ARFI对肝纤维化有一定诊断能力,效能劣于Fibroscan而优于血清学模型[20-22],在预测肝脏不良事件(食管胃底静脉出血)时,测量脾脏硬度比测量肝脏硬度表现出更好的预测能力[23]。但是临床上应用ARFI测量肝脏硬度较少,多用于评估甲状腺、乳腺等病变。

(二)瞬时弹性成像(TE) TE所采集的样本区域是肝活检样本量的100倍[24],它不仅增大了采集范围,在测量LSM的同时也可以通过受控衰减参数(CAP/UAP)测量肝脏脂肪变性程度,这一优势ARFI无法获得,但相比ARFI可视化肝组织的优点,TE却无法获取。有研究指出,TE受生化指标、腹水、营养、代谢性疾病、肝病类型等因素的影响[24],因而在对肝病患者进行LSM测定时,可根据患者自身条件选择TE和MRE中适合患者的检查方法。

Fibrotouch、Fibroscan是目前临床上被应用于测量肝脏硬度的主要无创方法。Ng等[25]研究发现,当LSM为15 kpa时,FT和FS结果差异大,但当LSM为10 kpa和20 kpa时,FT和FS结果之间只有中等程度的一致性。因此,即使FT和FS结果有相关性,但二者结果不能等同或者相互置换。然而在其他研究中,发现FT和FS诊断肝硬化和肝纤维化准确性、灵敏度和特异性差异没有统计学意义[26, 27]。

在评估肝脏脂肪变时,通过Fibrotouch-UAP测量肝脏脂肪变似乎不可靠[25, 26],其数值是通过输入患者身高、体质量计算得出,而非通过超声衰减测得[25]。TE在预测酒精性肝病(ALD)、NAFLD、原发性胆汁性肝硬化(PBC)相关不良事件的发生中也表现出良好的效能[28-30],但这种研究常用FS进行,FT预测不良事件的研究极少,可见对于FT评估肝脏硬度及脂肪变的可信度有待临床进一步研究并得到公众认可。

三、血清学无创工具

血清学无创工具是血清学实验室标志物,如白蛋白、血小板、AST等,通过其与研究结果的相关性而对肝硬化、肝纤维化进行分类。相较于成像技术测量肝硬度,血清学无创工具不受肥胖、腹水、呼吸、肝病原因等因素影响,且不需要专门的测量仪器,普通实验室检查即可获得相关数据,因而成本效益低。但血清学实验室检查数据会受治疗血小板、肝功能药物及血液疾病等非肝脏疾病的影响,因而在对其进行分类时应严格排除这些影响因素。

(一) Fibrotest可应用于肝硬化四大病因的诊断、预测 FibroTest模型是2001年以CHC患者为基础建立的评估显著纤维化的血清模型, 计算可在其专利网站上进行,输入患者的年龄、性别、血清结合珠蛋白、α2巨球蛋白、载脂蛋白A1、 γ谷氨酰转肽酶和胆红素的数值,即可进行分析。FibroTest 在CHC、CHB、ALD、NAFLD病因中诊断肝纤维化的性能相似,并且是肝活检的有效替代方式,对四种病因的预后也有价值,这一结果在其他研究中也得到了证实[31-33]。

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(二) 针对Frons指数的研究仍需完善 Frons指数是由西班牙研究者2002年以CHC患者为基础建立的,Frons=7.811-3.131×ln(PLT)+0.781×ln (GGT) +3.467×ln(Age)-0. 014×(TCH),分值 在0 ～ 10,分值< 4. 2 排除轻微或显著的肝纤维化, >6.9有显著纤维化。有研究指出,Frons指数在预测病毒性肝病及NAFLD晚期肝纤维化效果优良(AUC 0.9)[35, 36],预测酒精性肝病不良事件方面劣于TE、FIB-4、2D-SWE等[28]。针对Frons的研究较少,Frons指数的价值仍需大量临床研究证实,且其界值存在灰色诊断区域,在4.2～6.9区间的患者不能被准确分类。

(三) APRI指数(天冬氨酸转氨酶/血小板比值指数)可能不能准确区分肝纤维化及肝硬化 APRI指数是2003年以CHC患者为基础开发出的无创模型,APRI 评分=[AST(U/L)/ULN]/PLT( 109/L) × 100,界值<1排除肝硬化,≥2诊断肝硬化。但在刘晓庆[37]等的研究中发现,用APRI的传统界值区分患者是否患有肝硬化及显著肝纤维化时,22.5%有显著纤维化患者被归类为无显著纤维化,42%的患者未能被区分是否患有肝纤维化,20.1%患者无法被区分是否患有肝硬化,31.7%有肝硬化患者被误归类为无肝硬化,可见APRI指数的错误分类并不仅因为其存在灰色诊断区域,界值的重新界定也是准确性提高的途径之一。APRI对预测食管胃底静脉曲张、肝细胞癌(HCC)风险表现出良好的性能,且治疗前后AST及PLT的改变并不改变APRI预测肝癌发生的能力,治疗后APRI指数降低的患者发生肝癌的风险低,治疗后仍高的患者肝癌发生率高,治疗前后APRI指数都低的患者肝癌发生风险最低[38, 39]。

(四)FIB-4指数(基于4因子的纤维化指数)有良好的临床应用价值,但存在明显灰区

FIB-4指数是2006年基于HIV/HCV合并感染患者提出的一种无创性评估慢性肝病患者肝纤维化的方法。FIB-4指数=[年龄(岁)×AST(U/L)]/[PLT(109/L)×ALT(U/L)1/2],慢性乙型肝炎界值<1.45无明显纤维化或2级以下纤维化,>3.25是3～4级及以上纤维化;酒精性肝病界值<1.3是2级以下纤维化,>2.67是3～4级及以上纤维化。在其他研究中也具有肝硬化诊断价值,但性能劣于GPR[40]。Rasmussen等[28]发现,FIB-4预测肝脏不良事件的预测价值表现良好(AUC 0.821),但不及TE。而在Jerome等[29]研究中,FIB-4在整组人群中预测肝脏不良事件与TE性能差异无统计学意义(AUC 0.817&0.878),甚至在预测全因死亡率方面优于TE(AUC 0.895&0.717)。 FIB-4指数有明显的的灰色诊断区域,界值分别在1.45和3.25之间,1.3和2.67之间的患者不能被分类,这部分患者需要借助其他方法被重新分类。针对这一点,在周新兰等[40]的研究中就将FIB-4指数界值进行了优化, FIB-4不再有灰色诊断区域,并将不同疾病阶段的患者进行了准确分类。

(五) S指数可预测肝癌手术预后 S指数是2008以CHB患者为基础建立的诊断明显肝纤维化和早期肝硬化无创模型。公式为:S = 1000×GGT/(PLT x Alb2)。S指数<0.1表示无明显肝纤维化,≥0.5预测存在明显肝纤维化;S指数<0.3预测无早期肝硬化,≥1.5预测存在早期肝硬化,虽然S指数无灰色诊断区域,且分类详细,但关于S指数的研究甚少,预测肝硬化不良事件的研究更是基本没有。然而最新研究表示,S指数≤0.16的符合米兰肝癌标准且合并CHB的患者,肝切除术可能达到较好的效果,5年生存率81.1%,S指数>0.16可能是等待肝移植的指征之一,即使行肝切除手术,复发率也较高,患者预后差[41]。

(六) RPR(红细胞分布宽度与血小板比)比其他血清学模型更适用于初级保健机构 RPR是在2013年,以CHB患者为基础创立的,RPR=[RDW(%)/ 血小板 (109/L)]×100,不似以上的血清学模型,此模型最大的优点就是在基础保健机构也可实行,只获得血常规结果即可得到RPR结果。当界值>0.1是有显著纤维化,>0.16有肝硬化,RPR的优良性能在之后的研究中也得到了证实,RPR的准确性随着纤维化的程度增加而增加,特异性>75%,且对PBC患者的特异性巨大[43]。在肝硬化不良事件预测方面,RPR诊断HRGOV性能高于GPR、APRI、FIB-4等,与超声提示的脾厚度序贯联合,可使约40%患者免于胃镜检查,且性能可能优于BavenoⅥ[44],这两种方法的联合也可用于基层医疗机构,这将模型的可用性大大提高。

(七)GPR评分(谷氨酰转移酶/血小板比值):优化无创工具界值可获得良好的肝硬化诊断性能 GPR评分是由Lemoine等[42]在2016年建立的以CHB患者为基础的肝纤维化分期指标,GPR= ( GGT /ULN) × 100/PLT(109/L),预测显著纤维化的界值是0.32,预测肝硬化的界值是0.56,被认为性能高于ARPI、FIB-4,一些研究也认同这一点,研究者将GPR评分和ARPI、FIB-4等评分进行比较,发现无论在纤维化的哪一种阶段(S≥2、S≥3、S=4),GPR都表现出优于其他血清学模型的特点,但是研究者将每种模型的界值都进行了重新界定,其他模型的诊断性能优良但劣于GPR[40]。GPR对预测任何程度的食管胃底静脉曲张都表现出良好的性能(AUC均>0.7),但价值与ARPI、FIB-4相当,未表现出明显的优势[38]。

四、成像技术、血清无创模型联合应用可提高诊断价值

许多研究证实,将血清学无创工具和LSM连用可提高诊断效能,比如将GPR与FS联合应用诊断效能AUC值≥0.86,且随纤维化程度的增加AUC值最高可达0.926[45];FIB-4和TE连用,通过LSM界值21 kpa和FIB-4界值2.67,将患者分为高风险、中风险、中低风险和低风险,代偿性晚期慢性肝病(cACLD)患者不获得并发症的概率分别是 55%, 92%, 97.5%, 100%[46];将MRE与FIB-4联合应用可表现出相较于MRE和FIB-4单独使用的优越性[47]。也有研究提出将血清学无创工具相结合,比如将FIB-4和APRI联合使用,AUC值可达0.802,敏感度为83.9%,特异度为81.2%,高于二者单独使用[48]。

联合使用时性能的提高,可能是因为血清学无创工具和TE可以相互排除对方的影响因素,二者进行互补;某些血清学标志存在明显灰色诊断区,如FIB-4,MRE无灰色诊断区,可以对界值在灰色区域的患者进行重分类;或者是不同模型之间对诊断结果进行补充。

五、结论

就以上总结的血清学无创工具,大多数都存在灰色诊断区,这些区间的患者不能被准确分类,所以许多研究建议重新优化其界值,但目前未取得统一认可的界值标准。MRE及RPR的可用性、价值最大。MRE可克服影响TE的因素,并且对仪器没有特殊要求,1.5T磁共振即可,因而在普通基层医院也可使用,且界值不因仪器不同而改变,最大优点是采集范围大。而血清学模型中RPR相较于其他血清学模型的优点是,血常规检查即可得到RPR评分数值,即使在基层医疗机构也可使用。它不需要特殊的仪器及抽血检查即可获得结果,并且操作简单对检验人员无特殊要求,也无类似于肝穿刺的风险,大大提高了模型的可用性及普遍性。

总之,相较于肝穿刺,成像技术和血清学无创模型避免了感染、出血、损伤等并发症,且成本低、准确性相对可靠,因而在临床上更加实用。在进行临床分类时,我们可不局限于一种工具进行诊断、预测,有条件可行不同原理的工具进行临床分类,从而提高结果准确性。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。