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瞬时弹性成像技术和声辐射力脉冲成像技术对慢性乙型肝炎肝纤维化的诊断价值
刘芳, 魏琳, 王珊珊, 黄斌     
杭州市西溪医院特检科, 浙江 杭州 310023
摘要: 目的 比较超声弹性成像技术之瞬时弹性成像技术(FibroTouch)和声辐射力脉冲成像技术(ARFI)对慢性乙型肝炎肝纤维化的诊断价值。 方法 收集2015年1月至11月在杭州市西溪医院就诊的慢性HBV感染者145例,以肝活检病理学检查结果为金标准,应用FibroTouch检测肝脏硬度(LSM值),应用ARFI检测肝脏剪切波速度(VTQ值)。两种检测值之间的相关性采用Spearman相关分析法,利用受试者工作特征(ROC)曲线分析两种检测方法对慢性乙型肝炎肝纤维化程度的诊断价值,并进行比较。 结果 LSM与VTQ的相关系数为0.746(P < 0.01),两者与肝活检组织病理学分期的相关系数分别为0.705和0.727(均P < 0.01)。LSM值>8.4 kPa和VTQ值>1.49 m/s诊断S≥2期的ROC曲线下面积分别为0.857和0.836,两者差异无统计学意义(P>0.05);LSM值>10.8 kPa和VTQ值>1.49 m/s诊断S≥3期的ROC曲线下面积分别为0.872和0.881,两者差异亦无统计学意义(P>0.05);LSM值>12.3 kPa和VTQ值>1.81 m/s诊断S=4期的ROC曲线下面积分别为0.875和0.888,两者差异仍无统计学意义(P>0.05)。 结论 FibroTouch和ARFI检测对无创定量评价慢性乙型肝炎肝纤维化程度的诊断价值一致,均可以用于临床评估慢性乙型肝炎患者肝纤维化程度。
关键词: 弹性成像技术     肝炎, 乙型, 慢性/诊断     肝硬化/诊断    
Comparison of FibroTouch and acoustic radiation force impulse in diagnosis of liver fibrosis in patients with chronic hepatitis B
LIU Fang, WEI Lin, WANG Shanshan, HUANG Bin     
Department of Ultrasound, Xixi Hospital of Hangzhou, Hangzhou 310023, China
Corresponding author: HUANG Bin, E-mail:Hb2k@163.com; http://orcid.org/0000-0001-5975-9386
Abstract: Objective To compare transient elastorgaphy (FibroTouch) and acoustic radiation force impulse (ARFI) in diagnosis of liver fibrosis in patients with chronic hepatitis B. Methods One hundred and forty five patients with chronic hepatitis B underwent FibroTouch and ARFI examinations in Xixi Hospital of Hangzhou from January to November 2015. The liver stiffness (LSM) was detected by FibroTouch and the liver shear wave velocity (VTQ) was detected by ARFI; liver biopsy was performed in all patients. With biopsy results as gold standards, the diagnostic values of FibroTouch and ARFI for liver fibrosis were analyzed with Spearman correlation analysis and receiver operating characteristic (ROC) curve. Results The correlation coefficient of FibroTouch and ARFI was 0.746 (P < 0.01). FibroTouch and ARFI were significantly correlated with pathological stage determined by liver biopsy(r=0.705 and 0.727, all P < 0.01). When 8.4 kPa was taken as the cut-off value of LSM and 1.49 m/s was taken as the cut-off value of VTQ, the areas under ROC (AUCs) were 0.857 and 0.836 (P>0.05) in diagnosis of fibrosis S≥2 stage; when 10.8 kPa of LSM and 1.49 m/s of VTQ were used as cut-off values, the AUCs were 0.872 and 0.881 (P>0.05) in diagnosis of S≥3 stage; when 12.3 kPa of LSM and 1.81m/s of VTQ were used as cut-off values, the AUCs were 0.875 and 0.888 (P>0.05) in diagnosis of S=4 stage. Conclusion Both FibroTouch and ARFI can be effectively used in evaluation of liver fibrosis in patients with chronic hepatitis B.
Key words: Elasticity imaging techniques     Hepatitis B, chronic/diagnosis     Liver cirrhosis/diagnosis    

HBV感染是全球流行性感染性疾病,是肝硬化最常见的病因。随着新生儿乙型肝炎疫苗的普遍接种,急性HBV感染明显减少,但慢性HBV感染人群仍然庞大[1]。如果不能及时有效地干预,患者将逐步向肝纤维化、肝硬化及肝癌发展。已有研究发现,对肝纤维化、早期肝硬化患者进行有效的干预治疗,可以控制并逆转疾病的进展[2],因此临床上早期诊断及正确评估肝纤维化程度意义重大。

近年来,超声弹性成像技术已成为肝纤维化无创诊断的重要手段[3-5],其常用的方法有瞬时弹性成像技术(FibroTouch)、声辐射力脉冲成像技术(acoustic radiation force impulse,ARFI) 。本研究通过两者临床对肝活检病理学检查的诊断结果比较,旨在评估这两种技术对慢性乙型肝炎肝纤维化的诊断价值。

1 对象与方法 1.1 研究对象

采用回顾性分析方法,选取2015年1月至11月来杭州市西溪医院就诊的慢性HBV感染者145例,其中男性98例,女性47例,年龄18~70(40.88±11.63)岁。相关血液学指标中,总胆红素5.6~54.2(17.0±8.9) μmol/L,AST 13~236(37.9±25.2) U/L,ALT 12~313(50.7±36.9) U/L。入选标准:所有患者均符合《慢性乙型肝炎防治指南(2015版)》中慢性HBV感染的临床诊断标准[6]。排除标准:(1)合并其他类型肝病如甲型肝炎、丙型肝炎、戊型肝炎、药物性肝炎、自身免疫性肝炎、脂肪肝、酒精性肝病等患者;(2)皮下脂肪过厚、植入起搏器者、大量腹水患者、右上腹有创口未愈合者、孕产妇;(3) 未进行肝穿刺活检的患者。本研究获得我院医学伦理委员会批准。

1.2 检测仪器

肝脏瞬时弹性成像仪(FibroTouch)购自中国海斯凯尔公司;西门子Acuson S2000购自德国西门子公司;Bard穿刺活检枪和16 G活检针购自美国巴德公司。

1.3 肝脏瞬时弹性成像仪检测LSM值

使用肝脏瞬时弹性成像仪对患者进行LSM值测量,具体方法参照FibroTouch用户手册。检查时,患者仰卧位,右手抱头,选择右腋前线至腋中线7、8、9肋间为检测点,检查者维持探头与被扫查部位的垂直和固定,避开脉管系统的肝实质进行测量,嘱被检查者平静呼吸,连续有效检测10次,取中位数作为最终测定结果F值(单位kPa)表示肝组织的纤维化程度。要求检测结果偏差值小于中值数据的1/3及操作成功率超过60%。以上操作均由接受过专业培训的同一位有经验的医生完成。

1.4 西门子Acuson S2000检测VTQ值

使用西门子 Acuson S2000具有ARFI 成像技术的彩色多普勒超声仪。4C1凸阵探头,探头频率1.5~4.0 MHz。检测区域选择在肝右前叶。检查时,嘱被检查者平静呼吸,在呼气末屏住呼吸,检查者维持探头与被扫查部位的垂直和固定,取样深度范围选择距离肝表面3 cm左右,避开脉管系统的肝实质进行测量,每例测量七次,取平均VTQ值代表组织弹性,单位为m/s。

1.5 肝组织穿刺活检及慢性乙型肝炎病理分期

肝组织穿刺活检与以上检查同期进行,在超声引导下行肝脏穿刺,采用Bard穿刺活检枪和16 G活检针。活检获得的肝组织长度不小于15 mm。慢性乙型肝炎病理分期标准参照《慢性乙型肝炎防治指南(2015版)》中有关组织病理学炎症活动度分级(G)和纤维化分期(S)标准[6]

1.6 统计学方法

采用SPSS 19.0统计学软件,符合正态分布的计量资料以均数±标准差(x±s)表示,方差齐性分析采用Levene检验。各纤维化分期之间的比较采用单因素方差分析,进一步行各期间两两比较。相关性分析采用Spearman相关分析,应用MedCalc软件,用受试者工作特征(ROC)曲线分析LSM值和VTQ值诊断慢性乙型肝炎肝纤维化程度的准确性;以肝组织病理学检查结果为金标准,计算诊断肝纤维化的灵敏度、特异度,以灵敏度和特异度之和最大时为最佳界限值。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果 2.1 患者肝组织炎症活动度分级和纤维化分期分布

145例慢性乙型肝炎肝纤维化患者肝组织病理学炎症活动度分级(G)和纤维化分期(S)分布见表 1。其中S1期占22.8%,S2期占24.8%,S3期占26.9%,S4期占18.6%。

表 1 145例患者肝组织炎症活动度分级(G)和纤维化分期(S)分布 Table 1 Inflammation grade and fibrosis stage of liver tissue in 145 patients
(n)
炎症活动度分级(G)nS0S1S2S3S4
G0532000
G1406211120
G263110171817
G3370081910
G4000000
合计1451033363927
2.2 不同肝组织炎症活动度患者肝脏LSM值和VTQ值比较

以G2为界,将研究对象分为轻度炎症活动组(G0+G1+G2)和中重度炎症活动组(G3+G4)。结果在轻度炎症活动组,肝脏LSM值和VTQ值均与肝纤维化程度呈正相关,Spearman相关系数分别为0.705和0.727(均P<0.01),两者之间的相关系数为0.746(P<0.01);在中重度炎症活动组,肝脏LSM值和VTQ值与肝维化程度也呈正相关,但相关系数仅分别为0.261和0.337(均P<0.01),两者之间的相关系数为0.514(P<0.01),明显低于轻度炎症活动组。该结果提示炎症活动度对弹性测值有影响,随着炎症程度的增加,弹性测值符合率降低。故以下的研究分析中剔除炎症活动度为G3、G4期的37例患者。

2.3 不同肝纤维化分期患者LSM值和VTQ值比较

不同肝纤维化分期患者LSM值和VTQ值差异均具有统计学意义(均P<0.01) ,并且随着纤维化程度的增加,均呈升高趋势(图 1); 进一步两两比较,LSM值和VTQ值均在S0与S1期间差异无统计学意义(均P>0.05),见表 2。提示LSM值和VTQ值均随着肝纤维化程度的增加而升高。

图 1 LSM值和VTQ值与肝穿刺活检组织纤维化程度的关系 Fig. 1 Correlations of LSM and VTQ with hepatic fibrosis stages

表 2 不同肝组织纤维化分期LSM值和VTQ值比较 Table 2 LSM and VTQ values in different fibrosis stages (x±s)
组别nLSM值(kPa)VTQ值(m/s)
S0105.47±0.701.18±0.10
S1337.05±1.971.29±0.16
S2289.74±4.481.49±0.32
S32012.63±5.10 1.71±0.33
S41715.53±4.16 2.18±0.52
2.4 LSM值和VTQ值判断肝组织纤维化分期的价值

按肝纤维化程度设定3个判定点,分别为显著纤维化(S≥2期)、严重肝纤维化(S≥3期)及肝硬化(S=4期),在S≥2期、S≥3期、S=4期中,LSM值评价慢性乙型肝炎肝纤维化程度的ROC曲线下面积分别为0.857、0.872、0.875,VTQ值评价慢性乙型肝炎肝纤维化程度的ROC曲线下面积分别为0.836、0.881、0.888 ,两两比较差异均无统计学意义(均P>0.05),见图 2表 3。提示FibroTouch和ARFI均可以有效评估慢性乙型肝炎肝纤维化程度,两者评估结果具有较好的一致性。

A:肝组织纤维化分期S≥2期;B:肝组织纤维化分期S≥3期;C:肝组织纤维化分期S=4期 图 2 FibroTouch和ARFI评估肝组织纤维化分期的ROC曲线 Fig. 2 ROC curves of FibroTouch and ARFI in diagnosis of liver fibrosis

表 3 FibroTouch和ARFI对肝组织病理纤维化分期的效能评价 Table 3 Effectiveness of FibroTouch and ARFI in diagnosis of liver fibrosis
指标S≥2期(n=65)S≥3期(n=37)S=4期(n=17)
LSM(kPa)VTQ(m/s)LSM(kPa)VTQ(m/s)LSM(kPa)VTQ(m/s)
曲线下面积0.857 0.836 0.872 0.881 0.8750.888
95%可信区间0.789~0.9260.758~0.9140.795~0.9480.811~0.9510.804~0.9450.773~0.998
截断点8.401.4910.801.4912.301.81
灵敏度0.700.710.790.870.880.83
特异度0.880.950.860.770.820.87
3 讨 论

肝纤维化或肝硬化是许多慢性肝病的共同病理结局。早期研究已表明肝纤维化形成是一个动态过程[7],因此早期确诊并及时干预可以大大提高患者的生活质量和存活率。长期以来,临床对于慢性乙型肝炎肝纤维化程度的诊断还依赖于肝穿刺活检[8],但因其为有创检查,存在许多局限性[9],因此发展肝纤维化无创诊断成为必然趋势。

超声弹性成像技术能定量地描述“触诊”效果[10],在肝纤维化评估中具有较高的诊断价值,FibroTouch 和ARFI均属于超声弹性成像技术。两者均有二维超声图像引导,成功率更高,而且两者工作原理相似,都是基于剪切波在弹性物体中的传播速度来测定物体硬度的非侵袭性方法,不同的是,FibroTouch是应用外部振动探头产生剪切波,ARFI是应用超声脉冲来产生肝内剪切波,ARFI直观地以剪切波速度来反映肝脏硬度,将弹性量化为一个简单的值(VTQ值)。而FibroTouch 还结合了肝脏的密度,以压强(E =3×ρ ×v2)的形式表达肝脏的硬度(LSM值)。本研究通过观察和比较,两者检测结果之间的相关系数为0.746,均与肝纤维化程度呈正相关,并随着纤维化程度的增大而增大,与肝组织病理学分期的相关系数分别为0.705 和0.727,均具有较高的相关性。进一步用ROC曲线分析FibroTouch 和ARFI 技术诊断慢性乙型肝炎肝纤维化的准确性,发现ARFI 和FibroTouch 两种无创技术均可以有效评估慢性乙型肝炎肝纤维化程度,检测结果具有较好的一致性。两者在临床应用中各有优劣。首先FibroTouch检测成功率高,而且FibroTouch 操作中会自动计算出所测数值的中位数,更简单、方便;而ARFI需要人工记录、计算出平均值。但是相比FibroTouch,ARFI不需专用的仪器设备,而是作为常规超声检查的一种延伸,如同彩色多普勒一样融合于超声诊断系统,简便易行。而且ARFI应用范围较广,不仅能应用于腹水和肥胖患者,也能用于肝内局灶性病变、全身其他器官如乳腺、甲状腺、肾脏、前列腺等脏器及病变的评估[11-12]。但是ARFI数值范围窄(0.5~4.4m/s),且目前尚无明确定义的质控标准。除此之外,两种检查方法的一个共同缺陷在于40%~50%患者的检测结果处于难以判断的中间区域(灰区),故对中等程度肝组织纤维化(S2~S3 期)的区别能力较差。但S2~S3期正是临床干预肝纤维化发展过程中很重要的阶段,而且目前的各纤维化分期的数据之间有较大重叠,细分界限值、中等程度肝纤维化的区分都将是我们以后的研究方向[13]。综上所述,FibroTouch 和ARFI 在慢性乙型肝炎肝纤维化诊断方面具有较好的一致性,在临床应用中各有优劣,两者互补,可以提高慢性乙型肝炎肝纤维化的无创诊断效率。

然而,弹性成像也有其局限性。FibroTouch不能应用于植入起搏器者、大量腹水患者、右上腹有创口未愈合者及孕产妇。皮下脂肪的厚度、肋间隙的宽度、腹水、患者呼吸的配合等也都会影响检测结果。有研究显示,肝细胞炎症程度、肝功能异常、胆汁淤积等都增加肝脏的硬度[14],本研究也验证了这一观点。在轻度炎症活动期(G0+G1+G2),肝脏LSM值和VTQ值与肝纤维化程度的相关系数均高于中重度炎症活动期(G3+G4),说明炎症活动度对弹性测值有影响;随着炎症程度的增加,弹性测值符合率降低。推测其中原因,中重度炎症患者肝组织产生广泛的炎症和坏死,肝细胞肿胀、炎症、水肿等因素可能短期内升高肝脏的静水压,从而测得肝脏硬度增加。所以临床应用中,建议中重度的活动期肝炎患者病情稳定后再做弹性成像仪检测。本研究目前并未深入探讨具体哪几项血清学指标对弹性测值有影响,对于影响因素的探讨有待大样本多中心研究。

尽管弹性测定结果可反映肝纤维化的严重程度,但其测定值易受多种因素影响,因此临床筛选出合适的患者应用,可以使检测结果的准确性大大提高。根据临床实践,我们建议肝病相对稳定,肝功能基本正常的患者定期行超声弹性成像检查。当其诊断结果与其他诊断方法不一致时,应结合腹部二维超声显像、肝功能酶学指标检测等临床资料综合分析。对于超声弹性成像检查结果处于灰色区域而不能确定诊断的患者,血清生物学标志物有一定补充诊断价值;两者联合应用(序贯或并列检查)可以有效地减少漏诊和误诊[15]。由此可见,这些无创诊断技术的主要价值在于减少临床对肝活检的需求,但尚不能完全取代肝活检。随着超声弹性成像技术不断发展,诊断肝纤维化程度的精确度、准确率、效率有望进一步提高,其适用范围有望进一步扩大,从而有助于控制肝纤维化的进展。

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文章信息

刘芳, 魏琳, 王珊珊, 黄斌
LIU Fang, WEI Lin, WANG Shanshan, HUANG Bin
瞬时弹性成像技术和声辐射力脉冲成像技术对慢性乙型肝炎肝纤维化的诊断价值
Comparison of FibroTouch and acoustic radiation force impulse in diagnosis of liver fibrosis in patients with chronic hepatitis B
浙江大学学报(医学版), 2016, 45(4): 416-421
Journal of Zhejiang University(Medical Sciences), 2016, 45(4): 416-421.
http://dx.doi.org/10.3785/j.issn.1008-9292.2016.07.13

文章历史

收稿日期: 2015-12-15
接受日期: 2016-05-24
基金项目: 浙江省自然科学基金(LY13H180015)
第一作者: 刘芳(1984-),女,硕士,主治医师,主要从事腹部超声诊断; E-mail:lyby555@163.com; http://orcid.org/0000-0001-8429-1770
通讯作者: 黄斌(1973-), 男, 学士, 副主任医师, 主要从事腹部超声诊断及微创治疗; E-mail:Hb2k@163.com; http://orcid.org/0000-0001-5975-9386

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