超声剪切波弹性成像对肝纤维化的临床应用进展*

朱成诚 综述，丁世兰 审校

(昆明医科大学附属甘美医院超声科，云南 昆明 650000)

肝纤维化是指肝细胞受到慢性肝病影响，导致肝细胞外基质在肝内过度累积和异常分布，是肝细胞在反复受到损伤时的病理性过度修复反应[1]。肝纤维化也是慢性肝病发展为肝硬化甚至是肝癌的重要危险因素。有研究结果显示，肝纤维化及部分肝硬化经过有效治疗后是可逆的[2-3]。因此，评估肝纤维化的严重程度对阻断其进一步发展有着至关重要的作用。目前，临床上明确诊断肝纤维化仍是依靠肝组织病理学检查，常用的病理学分期标准包括Ishak评分[4]、METAVIR评分[5]及基于Scheuer 评分系统修订的“北京标准”[6]，将纤维化程度分为F0～F4期(METAVIR评分、北京标准)和F0～F6期(Ishak评分)，其中F0表示肝组织还未发生纤维化，F4或F6表示肝硬化。

肝组织病理学检查属于有创性检查，术后约0.3%患者出现严重并发症，穿刺标本也仅占全肝约1/50 000，存在取样误差，而且病理切片观察者内和观察者间也存在较大变异性[1]，部分慢性肝病患者需要进行多次肝组织活检以监测病变的发展。此外，有研究结果显示，对显著肝纤维化(≥F2期)患者进行肝组织活检可能增加发展为肝硬化的风险[7]。超声弹性成像技术近年来发展迅速，作为评估组织硬度的超声新技术，已经成为一种定量成像方式用于无创评估肝纤维化。本文将对超声弹性成像技术对不同病因的肝纤维化中的诊断效能及不足进行综述。

目前，超声弹性成像包括应变弹性成像(SE)和剪切波弹性成像(SWE)，SE依赖人为施加压力使组织产生形变，将其形变前后的差异用作评估组织硬度的检查手段[8],因此用于评估肝纤维化少见，更常用于浅表组织。SWE可细分为瞬时弹性成像(TE)、点剪切波弹性成像(pSWE)和实时二维弹性成像(2D-SWE)。本文综述将详细阐述剪切波弹性成像在各种病因导致肝纤维化的研究及临床应用进展。

1.1TE TE技术是否应用于肝脏的研究早在2003年就已开始，目前TE技术应用于肝纤维化评估已经较为成熟，主要运用于FibroScan检测仪。其原理是通过探头产生机械激动向肝脏传导剪切波脉冲，并垂直收集剪切波脉冲在肝脏内部传导的速度等信息，从而反映肝脏硬度，以弹性模量值(kPa)表示。研究表明，TE在中-重度乙型肝炎、丙型肝炎等慢性肝病纤维化诊断中准确度较高，且对中度肝纤维化的诊断敏感度和特异度良好[9]。TE作为评估肝脏纤维化程度的无创检查方法之一，已经被国内外临床广泛认可并普遍应用，其对肝纤维化分期的诊断效能已经获得临床认可[10-12]。然而，近年来也有学者提出，TE需要专业的FibroScan检测仪进行检测，缺少二维图像指导从而无法准确定位检查部位[13]，而且只能检测肝右叶而无法检测肝左叶。

1.2pSWE pSWE原理是通过声脉冲辐射力产生单个剪切波，通过传感器聚焦在肝脏，同时检测剪切波传播速度反映肝脏的硬度[13]。pSWE是在二维超声的基础上对感兴趣区域进行检测，可以实时显示肝脏组织，能避开血管、肋骨阴影、胆管和胆囊等区域。肝脏硬度以剪切波速度(m/s)或转换为弹性模量值(kPa)表示，其速度越快，即弹性模量值越大，表示肝组织硬度越大。

1.32D-SWE 2D-SWE相对于pSWE是一种新型的剪切波弹性成像技术，其原理是探头产生多个局部声脉冲辐射力，使沿声轴方向不同深度的组织同时发生位移，在肝内诱导产生的多个剪切波形成类圆柱形的剪切波锥剪，即“马赫锥”现象，并由超高速成像技术捕捉剪切波，通过彩色编码技术实时反映组织弹性，肝脏硬度多以杨氏模量值(kPa)表示[13]，组织越硬，其杨氏模量值就越大。

欧洲生物医学超声学会联盟(EFSUMB) 在《肝脏超声弹性成像的临床应用指南(2017年)》[11]中提出：TE在健康人群的杨氏模量值范围为4.4～5.5 kPa，通常男性肝脏弹性值(LSM)大于女性，其测值可能会受到脂肪变性的影响，而与年龄无关；
pSWE在健康人群中的参考范围为1.01～1.59 m/s，但在另外相当部分研究结果也提出参考范围为1.07～1.16 m/s，除个别研究外，其他研究均认为无性别差异，与体重指数(BMI)亦无明显相关性；
2D-SWE在健康人群的LSM范围为4.5～5.5 kPa，也认为男性比女性有更高的LSM。健康人群的LSM可能超过参考范围，但若是受检者LSM处于正常范围内，且无其他临床或实验室肝纤维化证据，则可以大概率排除显著肝纤维化可能。

3.1病毒性肝炎 我国仍是病毒性肝炎的高发国家，仅2020年病毒性肝炎的发病例数就超过110万人[12-14]。其中乙型肝炎(HBV)和丙型肝炎(HCV)表现为慢性肝炎，极易发展为肝硬化，甚至是肝癌，及时的抗病毒治疗具有重要临床意义，评估肝纤维化程度是进行抗病毒治疗和判断疾病预后的重要指标之一[15]。目前，关于病毒性肝炎肝纤维化的研究较多且临床应用相对成熟，欧洲肝病协会[11]及中华医学会肝病学分会[1]发表的临床指南中均建议将TE作为评估肝纤维化程度的非侵入性检查方式。

TE在测量HBV患者LSM时，谷草转氨酶(AST)和总胆红素(TBil)的异常将会引起LSM水平的升高，因此TE临床应用共识专家委员会建议[16]：对于HBV患者，在AST及TBil正常的情况下，TE确定显著肝纤维化(≥F2)的LSM为7.0～8.5 kPa，敏感度和特异度分别是76%、82%，确定肝硬化(=F4)的LSM 为11.0～14.0 kPa，敏感度和特异度分别是86%、87%；
对于HCV患者，确定大于或等于F2期肝纤维化的LSM为7.0～8.5 kPa，敏感度和特异度分别是79%、83%，确定F4期肝纤维化的LSM 为11.0～14.0 kPa，敏感度和特异度分别是89%、91%。2项meta分析表明TE在HBV患者中具有良好的诊断效能，TE预测大于或等于F2期肝纤维化的平均曲线下面积(AUROC)分别为0.88[17]、0.82[18]；
预测F4期肝纤维化的平均AUROC分别为0.93[17]、0.91[18]，由此可见，TE对于肝硬化的诊断效能明显优于显著肝纤维化；
其中一项meta分析[19]建议：≥F2期肝纤维化的临界值设为5.8～8.8 kPa，其敏感度与特异度为81%、82%，F4期的临界值设为9.0～16.9 kPa，敏感度和特异度为86%、88%。

在pSWE和2D-SWE方面的研究相对较少，现有的研究已经显示2种方式在检测肝显著纤维化和肝硬化方面均具有良好的诊断效能。BUCSICS等[19]使用pSWE对慢性病毒性肝炎患者进行诊断研究，得到大于或等于F2期肝纤维化的AUROC为0.843，临界值为6.68 kPa，敏感度80.7%，特异度70.4%，F4期肝纤维化的AUROC为0.933，临界值为11.28 kPa，敏感度86.0%，特异度60.5%。UDOMPAPN等[20]对慢性病毒性肝炎患者分别进行了 TE、pSWE 检测，并与肝组织病理学检查进行对比研究，在诊断大于或等于F2期肝纤维化时，TE与pSWE的AUROC分别为0.771、0.700，在诊断F4期肝纤维化时，TE与pSWE的AUROC分别为0.974、0.929，虽然结果表明TE(r= 0.71,P<0.001)、pSWE(r=0.61,P<0.001)与肝纤维化分级均具有明显相关性，但TE对于大于或等于F2期肝纤维化和F4期肝纤维化的诊断效能均优于pSWE。

中华医学会超声医学分会[21]进行多中心研究后发现：对于HBV患者，2D-SWE的诊断效能与TE相当甚至更高，建议大于或等于F2期肝纤维化的临界值为7.1～7.6 kPa，敏感度为84.7%～92.0%，特异度为74.3%～92.1%，F4期肝纤维化的临界值为10.1～11.7 kPa，敏感度为84.8%～97.4%，特异度为89.7%～94.6%。HERRMANN等[22]将 TE和2D-SWE分别应用于病毒性肝炎患者并进行比较，也认为2D-SWE较TE具有更高的诊断效能，2种方式诊断肝大于或等于F2期肝纤维化的 AUROC 分别为 0.863、0.906，诊断F4期肝纤维化的AUROC分别为0.929、0.955。ZHOU等[23]则将71项研究共11 345例患者纳入meta分析，对2D-SWE与pSWE进行比较分析发现，2D-SWE和pSWE对肝大于或等于F2期肝纤维化的合并敏感度之间差异有统计学意义(84%vs.76%，P<0.001)，在F4期肝纤维化时，2D-SWE和pSWE之间的合并敏感度之间则无明显差异性(89%vs.85%，P=0.090)；
在合并特异性方面；
2D-SWE和pSWE在对大于或等于F2期纤维化(81%vs.79%,P=0.753)和F4期(87%vs.84%，P=0.294)均无显著差异；
因此认为在大于或等于F2期肝纤维化时2D-SWE的诊断效能优于pSWE。

此外，有研究显示，TE易受到皮下脂肪厚度及腹水的影响，pSWE和2D-SWE比TE具有更高的成功率[24-25]，而且2D-SW和pSWE可以实时显示肝脏解剖，从而避开血管、胆管等结构，确定评估时的深度，增加可重复性，避免影响诊断效能和检测结果的可靠性[26]，但现有研究表明TE对病毒性肝炎肝纤维化患者的诊断效能优于pSWE，虽然2D-SWE诊断效能优于TE，但目前相关研究样本量仍然较少，还需要更进一步验证。

3.2非酒精性脂肪性肝病(NAFLD) NAFLD可以分为2类：简单脂肪变性(NAFL)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，前者是指无炎性反应的肝过量脂肪累积，后者则是指伴有炎性反应的肝过量脂肪累积，并造成组织损伤、肝纤维化和肝硬化[27]。欧洲肝病协会建议应该对NAFLD患者进行肝纤维化筛查[15]，目前大量研究已经表明TE、pSWE和2D-SWE在评估NAFLD患者肝纤维化方面均具有较好的诊断效能。

一项关于TE和pSWE对于NAFLD患者肝纤维化诊断效能的meta分析(9项pSWE研究，982例患者，11项TE研究中1 753例患者)显示[25]：TE对于检测大于或等于F2期肝纤维化、大于或等于F3期肝纤维化和F4期肝纤维化的ROC下AU分别为0.85、0.92和0.94，合并敏感度分别为77%、79%和90%，合并特异度分别为80%、89%和91%；
pSWE对于检测大于或等于F2期肝纤维化、≥F3期肝纤维化和F4期肝纤维化的AUROC分别为0.86、0.94和0.95，合并敏感度分别为70%、88%和89%，合并特异度分别为84%、88%和91%；
表明pSWE和TE对NAFLD患者进行肝纤维化分期均具有良好的诊断效能，尤其对于大于或等于F3期肝纤维化和F4期肝纤维化的患者。然而LEONG等[28]则认为TE在大于或等于F2期肝纤维化和大于或等于F3期肝纤维化的诊断效能明显优于pSWE，他们对100例NAFLD患者分别进行TE和pSWE检查后发现，TE诊断大于或等于F1期肝纤维化、≥F2期肝纤维化、≥F3期肝纤维化和F4期肝纤维化的ROC下AU分别为0.89、0.83、0.83和0.89，pSWE对应的ROC下AU分别为0.80、0.72、0.69和0.79。目前，关于2D-SWE对NAFLD的诊断效能的研究相对较少，一项对pSWE和2D-SWE的诊断效能进行比较的初步研究表明，2D-SWE在诊断大于或等于F2期肝纤维化的准确性优于pSWE(P=0.004)[29]。CASSINOTTO等[30]则是将进行过TE与2D-SWE检查的NAFLD患者进行回顾性分析，发现2D-SWE与TE在诊断大于或等于F3期肝纤维化时具有相似的准确性。

3.3酒精性肝病(ALD) ALD根据其是否发生炎性反应和纤维化，可以分为单纯性脂肪、酒精性肝炎、肝纤维化乃至肝硬化[31]。关于TE诊断ALD患者纤维化的meta分析显示，≥F3期肝纤维化的临界值约为9.5 kPa，合并敏感度为92%，合并特异度为70%(包含8项研究)；
F4期的临界值约为 12.5 kPa，合并敏感度为95%，合并特异度为71%(包含7项研究)，认为TE在排除大于或等于F3期肝纤维化和F4期肝纤维化方面是可靠的，对较轻程度的肝纤维化(≤F2期)的诊断是不确定的。后续VOICAN等[32]则使用TE对217例ALD患者进行研究分析，也得到相似的结论，结果表示TE值与肝纤维化程度(r=0.73；
P<0.000 1)明显相关，诊断大于或等于F3期肝纤维化和F4期肝纤维化的ROC下AU分别为0.90和0.93，且TE的诊断效能与TE联合血清学的诊断效能之间无明显差异。CHO等[33]使用pSWE对251例ALD患者进行研究表明，肝弹性值随着肝纤维化分期的增高而增加(P<0.000 1)；
他们认为，用于诊断大于或等于F2期肝纤维化、≥F3期肝纤维化和F4期肝纤维化的ROC下AU分别为：0.93(临界值：1.46 m/s)、0.90(临界值：1.47 m/s)和0.91(临界值：1.66 m/s)，诊断效能均明显优于血清学检查，差异有统计学意义(P<0.001)。截至目前，关于2D-SWE对ALD的诊断效能的研究少见，THIELE等[34]进行单中心研究，将TE与2D-SWE进行比较，根据Ishak评分系统，发现两者对显著纤维化(Ishak评分大于或等于3分)和肝硬化(Ishak评分大于或等于5分) 的诊断效能无显著差异。

现有大量研究显示，炎性反应会导致ALD患者的肝脏硬度增加，从而导致假阳性，当AST>100 IU/L时，相同纤维化程度的ALD患者肝脏硬度显著升高[33-36]。另外，BARDOU-JACQUET等[37]和MUELLER等[38]表示大量饮酒将会明显增加肝脏硬度值，而酒精戒掉后则会显著降低肝脏硬度值，这表明肝弹性成像是潜在的检测患者是否遵守禁酒医嘱的客观指标之一。

3.4自身免疫性肝病(AILD) AILD是因自身免疫功能紊乱导致肝脏组织损伤、肝纤维化和肝硬化的病变。但是关于检测肝弹性成像对于AILD患者肝纤维化分期准确性的文献报道较少。一项包含11项研究报道1 041例AILD患者的meta分析显示[39]，TE诊断肝显著纤维化的ROC下AU、合并敏感度、合并特异度分别为91%、81%、87%，诊断严重肝纤维化的ROC下AU、合并敏感度、合并特异度分别为92%、81%、90%，诊断肝硬化的ROC下AU、合并敏感度和特异度分别为96%、87%、93%；
可见TE对AILD患者在显著肝纤维化、严重肝纤维化和肝硬化的诊断效能是可观的。PARK等[40]对102例AILD患者进行pSWE检查，使用病理检查作为参考，使用pSWE评估纤维化分期的诊断效能优于已建立的血清学指标(APRI和FIB-4)。YANG等[41]回顾性研究2D-SWE对AILD患者纤维化诊断的准确性，得到了相似的结论，2D-SWE不仅对肝纤维化分期具有较好的诊断效能，各个分期远均高于APRI和FIB-4，差异均有统计学意义(P<0.05)。

肝脏弹性值会受到诸多因素的影响，可能使相同纤维化程度的患者表现出截然不同的LSM，导致研究结果不可靠。研究显示，进食、运动[42]、转氨酶水平升高[43]均可以引起LSM变化。虽已明确脂肪变性可以导致剪切波衰减，但是否对肝弹性值造成影响仍然存在争议[44]，这对于研究超声弹性成像对NAFLD和ALD患者的诊断效能是十分重要的。肝脏的充血状态也对LSM也有很大影响[45]。国外学者在动物实验研究中发现，中心静脉压与LSM具有相关性，用LSM评估肝脏纤维化程度时应考虑肝脏充血状态[46]。有研究表明，大多数急性充血性心力衰竭患者的肝脏LSM较高，因此对于布加综合征、心力衰竭等患者应考虑肝脏充血状态对LSM的影响[47-48]。目前，关于超声弹性成像诊断效能影响因素的研究样本量较少，还需要更大样本量、多中心研究进行验证。上述研究显示，对于不同的病因，肝纤维化分期的临界值可能不同，但目前研究的样本大多数为混合病因或为病毒性肝炎患者，对NAFLD、ALD、AILD进行的研究相对较少。指南也提出，不同的技术、不同设备、不同的病因需要制定不同的临界值，且单一的临界值并不能同时兼顾敏感度和特异度，对于使用时应注意区分。由于肝左叶容易受到心脏搏动的影响，因此，大多数研究选择肝右叶进行测量[49]。现有指南与共识也建议同一位置进行3～5次测量，取中位数。相关研究也表明，初学者经过至少50例操作练习后，具有很好的操作者内和操作者间的重复性，组间相关系数(ICC)均在0.9以上，肝脏的检测成功率可达99.2%、97.5%[50]。

超声弹性成像是一种经济有效且评估各种病因导致肝纤维化程度的非侵入性检查方法，扩大了现有超声医学在临床诊断的应用领域。近年来，国内外关于肝纤维化的超声弹性成像的研究多以pSWE和2D-SWE为主，虽然不同弹性成像技术的影响因素仍然存在一定争议，但超声弹性成像对显著肝纤维化和肝硬化的诊断效能均优于血清学指标(APRI和FIB-4)。对于不同病因的纤维化程度临界值的建立，还需要控制病因，以病理结果为参照进行更进一步研究。希望通过更多的研究分析，将剪切波弹性成像技术运用于评估肝硬化代偿期肝脏硬度，指导临床治疗，并为今后肝脏纤维化评估提供一种新的无创方法。