以超聲檢測為基礎(chǔ)的NALFD肝臟脂肪變性的無創(chuàng)診斷

劉 芳

劉芳,天津市第三中心醫(yī)院,天津市肝膽疾病研究所,天津市人工細胞工程技術(shù)研究中心 天津市 300170

0 引言

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是遺傳易感、環(huán)境因素和宿主代謝紊亂相互作用導(dǎo)致的一種多系統(tǒng)受累的代謝相關(guān)性疾病,與代謝綜合征(metabolic syndrome,MetS)、2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)互為因果[1].隨著肥胖和代謝綜合征患病率增加,NAFLD已成為全球普遍關(guān)注的醫(yī)學(xué)問題和社會問題[2,3],全球成年人NAFLD患病率約6.3%-45%,中國等亞洲國家的NAFLD患病率超過25%[4],在我國隨著乙肝疫苗的廣泛普及、有效抗乙肝/丙肝病毒治療藥物的應(yīng)用,NAFLD逐漸取代病毒性肝炎成為最常見的慢性肝臟疾病.

NAFLD包括非酒精性肝臟脂肪變性/脂肪肝(non-alcoholichepatic steatosis)、非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis,NASH)、肝硬化和肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)等疾病譜[5],目前認(rèn)為非酒精性脂肪肝在積極改善生活方式及藥物干預(yù)后可以達到疾病逆轉(zhuǎn),但是仍然有部分患者進展成為NASH、肝硬化甚至肝癌[6-8].此外,NAFLD還與2型糖尿病、代謝綜合征、動脈硬化性心血管疾病、骨質(zhì)疏松、慢性腎臟疾病、結(jié)直腸腫瘤、乳腺癌等慢性病的發(fā)生有關(guān)[9].因此NAFLD的早期診斷、準(zhǔn)確疾病評估成為NAFLD干預(yù)治療、延緩疾病進展、改善預(yù)后的重要基礎(chǔ).

肝活檢(liver biopsy)作為NAFLD診斷的金標(biāo)準(zhǔn),通過肝臟組織的病理學(xué)改變以評估肝臟脂肪變性、炎癥壞死、纖維化及肝硬化程度.肝臟脂肪變性是一個病理性概念,組織學(xué)上主要特征是肝細胞內(nèi)過量脂滴堆積[10,11],以可見脂滴在肝細胞內(nèi)所占比例來判斷肝臟脂肪變性的程度,分為0級＜5%肝細胞,1級5%-33%,2級33%-66%,3級＞66%,但是該病理分級僅為含有過量脂肪的肝細胞比例的二維評估,而不考慮脂肪所占體積.但是,由于肝活檢局限性包括取樣誤差、病理醫(yī)生間差異、侵入性操作、肝穿刺相關(guān)并發(fā)癥等等,限制其廣泛應(yīng)用,因此肝活檢并不是一個理想的參考標(biāo)準(zhǔn).磁共振成像質(zhì)子密度脂肪分?jǐn)?shù)(MRI-PDFF)逐漸成為重要的非侵入性定量肝臟脂肪變性的檢測方法[12-15],可替代肝活檢,然而MRI-PDFF價格昂貴、檢測復(fù)雜,不適用于大規(guī)模檢測,更多用于臨床研究中.

隨著非侵入性檢查方法的研究及發(fā)展,以超聲檢測為基礎(chǔ)的非侵入性檢查也成為NAFLD研究熱點,本綜述著重于分析超聲診斷技術(shù)評估NAFLD的肝臟脂肪變性,為NAFLD的診斷、疾病評估、治療干預(yù)、預(yù)后判斷提供安全和實用的依據(jù).

1 普通B型超聲檢測

迄今為止普通超聲檢查仍然是臨床應(yīng)用范圍最廣泛的NAFLD篩查及診斷的檢測手段,已被臨床指南推薦為一線的診斷流程.普通超聲檢查通過主觀評估肝臟內(nèi)脂肪浸潤程度,初步判斷脂肪肝存在及其脂肪肝分級,既往研究認(rèn)為超聲檢查對于輕度脂肪肝的敏感性并不高,在肝活檢1級脂肪變性的診斷率約12.0%-49.8%[16],易受肥胖、腸道內(nèi)氣體、肝纖維化等因素影響;另外,由于操作者之間的主觀判斷及肝臟選擇區(qū)域的差異也會導(dǎo)致診斷結(jié)果一致性不佳.Kim等[17]提出普通超聲下聯(lián)合診斷,該研究回顧性分析126例成年NAFLD受試者,在肝臟前場回聲增強、遠場回聲衰減、肝腎回聲對比以及肝內(nèi)血管結(jié)構(gòu)模糊等方面,認(rèn)為肝腎回聲對比是超聲診斷脂肪肝較敏感指標(biāo),當(dāng)聯(lián)合肝腎異常回聲和門靜脈回聲消失時,診斷2級以上肝臟脂肪變性的敏感性和特異性有所提高(分別為100%和85.9%,AUROC為0.930).而普通超聲下Hamaguchi評分[18]同樣可以一定程度上提高NAFLD肝臟脂肪變性的診斷率,該評分依據(jù)超聲下肝臟前場回聲增強和肝腎回聲對比(評分0-3)、遠場回聲衰減(評分0-2)、肝內(nèi)血管結(jié)構(gòu)模糊(評分0-1),以評分的形式對脂肪肝超聲斷進行量化評估,研究共納入94例肝活檢的NAFLD患者和4826名健康志愿者,當(dāng)評分≥2時NAFLD診斷的準(zhǔn)確性明顯提高(敏感性91.7%,特異性100%,AUROC0.98).盡管如此,尚需要在大量的臨床工作加以進一步驗證.

2 肝腎脂肪變性指數(shù)

針對普通超聲檢測在肝臟脂肪變性方面的局限性,有研究提出肝腎脂肪變性指數(shù),肝腎脂肪變性指數(shù)(hepatorenal steatosis index,HSI)是利用普通超聲相關(guān)指標(biāo)的肝腎回聲差異和肝腎回聲比值(肝臟特定區(qū)域與右腎皮質(zhì)特定區(qū)域間平均回波強度之比)計算而得出.在診斷脂肪肝中肝腎指數(shù)隨著不同研究納入人群特征不同、參考標(biāo)準(zhǔn)(肝活檢或MRI-PDFF)不同以及計算的專門軟件不同,其臨界值有所不同.Tanpowpong等[19]以MRI-PDF為標(biāo)準(zhǔn),使用不帶附加軟件的標(biāo)準(zhǔn)工作站來計算肝腎指數(shù),存在肝臟脂肪變性的患者和無脂肪變性的對照組之間的肝腎指數(shù)分別為1.49和1.11(P＜0.001),AUROC為0.875,敏感性96.6%,特異性74.8%,97例NAFLD患者中診斷肝臟脂肪變性1級的肝腎指數(shù)的最佳臨界值1.18(AUROC 92.6,敏感性90.0%,特異性80.0%),診斷2級和3級的最佳臨界值分別為1.55和1.60(敏感性大于90%,特異性大于80%).而Petzold等[20]以肝臟組織學(xué)為參考,使用圖片存檔和通訊系統(tǒng)(PACS;GE Healthcare Centricity)計算肝腎指數(shù),認(rèn)為肝腎指數(shù)與肝臟脂肪變性等級之間存在獨立的正相關(guān)(P＜0.001),其中肝腎指數(shù)在診斷肝臟脂肪變性的臨界值為1.46,敏感性為42.7%,特異性為90.7%,脂肪變性S≥1的肝腎指數(shù)為1.05,靈敏度為85.4%,特異性為30.7%,脂肪變性S≥2和S=3的最佳臨界值分別為1.48和1.79.Shiralkar等[21]直接從PACS通過醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和醫(yī)學(xué)通信(DICOM)圖像快速準(zhǔn)確計算肝腎指數(shù),無需專用軟件即可得出診斷肝臟脂肪變性臨界點1.34,可識別超過5%肝臟脂肪變性,具有更高的敏感性和特異性(92%,85%).肝腎脂肪變性指數(shù)在一定程度上彌補了普通超聲檢測輕度肝臟肪變性的不足,同時可以提高操作者間的一致性,但是肝腎脂肪變性指數(shù)在大量患者中缺乏驗證,尚不清楚對臨床工作的可用性.

3 受控衰減參數(shù)

近年來超聲彈性成像技術(shù)迅速發(fā)展,利用彈性力學(xué)、生物力學(xué)等物理因素的作用,獲得組織彈性數(shù)據(jù)為超聲診斷肝臟脂肪變性帶來實質(zhì)性突破.

瞬時彈性成像技術(shù)的受控衰減參數(shù)(controlled attenuation parameter,CAP)是世界范圍內(nèi)使用最廣泛的一種基于超聲的定量診斷肝臟脂肪變性的技術(shù),CAP利用超聲波在肝組織及脂肪組織中的傳播速度不同,計算反向射頻信號以評估肝臟脂肪浸潤.目前臨床上以中國FibroTouch和法國FibroScan設(shè)備為主.最近一項前瞻性研究[22]表明CAP和MRI-PDFF在脂肪變性嚴(yán)重程度及其變化之間呈正相關(guān),CAP的1 dB/m的變化與MRI-PDFF的0.039%的變化相關(guān),CAP診斷肝臟脂肪變性臨界值為291.6 dB/m,對于脂肪變性＜10%、10-20%和＞20%,CAP臨界值為254、301.5和329.5 dB/m,當(dāng)脂肪變性≥10%和＞20%時CAP診斷性能達到0.821和0.814.Piccinni等[23]在一項慢性肝病患者(包括非酒精性脂肪肝/非酒精性脂肪性肝炎以及合并代謝綜合癥)的回顧性研究中也提示CAP可以準(zhǔn)確識別任何級別的肝臟脂肪變性(接收操作特征曲線下的區(qū)域AUROC 0.847,P＜0.0001),44例患者(43例患有代謝綜合征)患有重度脂肪變性.這些結(jié)果與其他研究分析結(jié)果相符[24-28],目前認(rèn)為CAP能夠檢出5%以上的肝臟脂肪變性,在區(qū)分輕度肝脂肪變與中重度肝脂肪變方面優(yōu)于普通超聲檢測[16,29-30],對NAFLD的分級診斷具有重要的臨床意義.

在瞬時彈性成像技術(shù)的受控衰減參數(shù)(CAP)應(yīng)用過程中,Pu等[31]在1297例經(jīng)肝活檢證實的NAFLD患者的薈萃研究中提出,CAP正確診斷脂肪肝的可能性91%,錯誤診斷的可能性11%,對于S1患者CAP診斷的敏感性87%,特異性91%,診斷比值比(DOR)84.35,AUROC為0.9588,優(yōu)于≥S2和≥S3脂肪變性的診斷能力,CAP的DOR和AUROC對S1和S2的肝脂肪變性比對≥S3的脂肪變性具有更好的診斷價值,CAP在嚴(yán)重肝臟脂肪變性診斷欠佳,如之前報道的CAP對嚴(yán)重脂肪變性的診斷價值低可能與皮下組織厚有關(guān),CAP在皮膚至肝包膜距離(SLCD)＜25 mm的患者中檢測S≥脂肪變性要優(yōu)于SLCD＞25 mm的患者,研究亞組分析表明在診斷中重度肝臟脂肪變性時,受地理區(qū)域、臨界值、年齡和體重指數(shù)(BMI)等因素影響.Karlas等[32]薈萃分析也認(rèn)為盡管CAP診斷準(zhǔn)確性良好,NAFLD的脂肪變性≥11%、≥33%和≥66%的AUROC分別為0.82、0.86和0.88,最佳臨界值為248 dB/m(95%CI 237-261 dB/m)、268 dB/m(95%CI 257-284 dB/m)和280 dB/m(95%CI 268-294 dB/m),仍應(yīng)考慮患病率、病因、糖尿病和BMI等因素的影響.因此盡管CAP是用于快速標(biāo)準(zhǔn)化脂肪變性定量的有前途的即時醫(yī)療技術(shù),但是在區(qū)分不同程度肝臟脂肪變性的診斷閾值及其動態(tài)變化的臨床意義尚待大量研究針對不同的人群、不同疾病基礎(chǔ)加以界定[33].

盡管在多種病因(包括病毒性、酒精性和非酒精性肝病)引起的肝臟脂肪變性中CAP的診斷及評估無差異[34],但是最近一項對4282例患者進行的隨訪研究表明[35],肝臟脂肪變性的存在或嚴(yán)重程度均不能在短期內(nèi)預(yù)測肝功能失代償、癌癥及心腦血管等事件的發(fā)生,NAFLD患者(占整個隊列的40.7%)與病毒性肝炎(乙型肝炎37.0%,丙型肝炎2.9%)亞組分析觀察到結(jié)果一致.相似的結(jié)果在Scheiner等[36]的回顧性研究中也可以觀察到CAP評估肝臟脂肪變性不能預(yù)測肝功能失代償甚至肝臟有關(guān)死亡的發(fā)生,無論是否患有肝臟脂肪變性,肝功能失代償首次發(fā)生(危險比HR 0.97,95%置信區(qū)間[95%CI]:0.91-1.03,P=0.321)或進一步加重(HR 0.99,95%CI:0.94-1.03,P=0.554)結(jié)果類似.在NALFD治療過程中也同樣涉及治療后的肝臟脂肪變性評估,一項針對減肥手術(shù)治療NAFLD患者研究[37]提出,治療前體重指數(shù)為45.2 kg/m2±7.1 kg/m2,CAP 326.5(301-360.5) dB/m,CAP評價肝活檢中度肝脂肪變性(S2-3vsS0-1)及重度肝脂肪變性(S3vsS0-2)的AUROC分別為0.74(95%CI:0.62-0.86)和0.82(95%CI:0.73-0.91).經(jīng)過減肥手術(shù)治療1年的隨訪,肝活檢進一步證實肝臟脂肪變性明顯改善(P=0.001),同時CAP顯著下降.在Handzlik等[38]在NAFLD患者予以飲食控制聯(lián)合二甲雙胍治療,觀察3 mo及5 mo CAP值明顯降低(基線319 dB/m,3月285 dB/m,5月295 dB/m,P＜0.05).僅飲食控制的NAFLD患者的肝臟CAP值無明顯變化.受控衰減參數(shù)(CAP)技術(shù)無論是NAFLD患者肝臟脂肪變性的基礎(chǔ)評估還是治療過程中療效評價,具有非常重要的臨床意義,但是仍然需要在以后的兩組工作中建立多中心、縱向的研究設(shè)計以進一步評估CAP與NALFD臨床結(jié)局之間的關(guān)系.

4 反向散射系數(shù)

反向散射系數(shù)(back scatter coefficient,BSC)是受檢組織返回的超聲信號的一種定量參數(shù),取決于組織的結(jié)構(gòu)和組成,BSC通過使用計算機和參考體模計算而得,由于減少對超聲設(shè)備和觀察者相關(guān)的依賴性,從而提高了診斷肝臟脂肪變性的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性.Paige等[39]前瞻性研究中使用定制軟件計算超聲特定區(qū)域的BSC,生成參數(shù)圖,顯示出BSC空間分布,該研究觀察61例經(jīng)肝臟組織學(xué)證實NAFLD患者,采用MRI-PDFF為參考標(biāo)準(zhǔn),首次確定BSC閾值,提出BSC可以比普通B超、衰減系數(shù)更準(zhǔn)確地預(yù)測NAFLD脂肪變性,但不及MRI-PDFF準(zhǔn)確,BSC脂肪變性分級準(zhǔn)確度68.3%(普通B超51.7%,衰減系數(shù)55.0%,MRI-PDFF 76.7%),BSC隨著組織學(xué)脂肪變性分級的增加而逐漸增加,但是該研究并未納入無脂肪變性的對照組.一項前瞻性研究[40]針對肝臟脂肪變性的有無提出BSC可以準(zhǔn)確準(zhǔn)確診斷和量化肝臟脂肪變性,試驗組和驗證組中BSC診斷NAFLD(MRI-PDFF＞5%)的敏感性93%和87%,特異性97%和91%,AUROC為0.98(0.95-1.00,P＜0.0001),BSC(范圍0.00005-0.251/cmsr)與MRI-PDFF相關(guān)(Spearman的ρ=0.80;P＜0.0001),最佳BSC臨界值0.0038.盡管BSC可在任何普通B超設(shè)備上操作,能夠提供肝臟解剖圖像,記錄肝臟測量位置,為進一步縱向監(jiān)測研究提供依據(jù),而且在肥胖患者BSC檢測失敗率低.然而,該技術(shù)也存在一定局限性,如操作復(fù)雜,需要使用幻像,因此需要進一步大量臨床數(shù)據(jù)加以驗證.

5 聲速評估

軟組織聲速從肌肉(1.575 mm/μs)到脂肪(1.450 mm/μs)略有不同,與健康的肝組織相比,脂肪的縱向聲速相對較低,當(dāng)肝臟脂肪含量增加則導(dǎo)致聲速降低,脂肪肝的預(yù)期聲速可能低于健康肝臟的預(yù)期聲速,利用該原理建立的能夠計算肝臟聲速的聲速評估(sound speed estimation,SSE)技術(shù),有望對肝臟脂肪變性和脂肪浸潤程度加以評估.Imbault等[41]初步臨床試驗(17例患者)中采用MR-PDFF和肝活檢為參考標(biāo)準(zhǔn),研究顯示診斷肝臟脂肪變性的SSE臨界值為1.555 mm/μs,AUROC為0.942,SSE與MR-PDFF和活檢相關(guān).Dioguardi等[42]以MRI-PDFF(SO≤6.5%)作為參考標(biāo)準(zhǔn),納入 50例患者為試驗組,50例患者為驗證組,兩組0級脂肪變性的SSE值1.570±0.026 mm/μs和1.568±0.023 mm/μs,1-3級的SSE分別為1.521±0.031 mm/μs和1.514±0.019 mm/μs,兩組均發(fā)現(xiàn)SSE與MR-PDFF之間存在對應(yīng)關(guān)系,而且重復(fù)性良好(組內(nèi)相關(guān)系數(shù)0.93),以SSE 1.537 mm/μs的臨界值,肝臟脂肪變性≥1的靈敏度80%,特異性85.7%,SSE與MRI-PDFF相關(guān).為了進一步證實這些初步結(jié)論,有待于進一步的臨床研究以確定可能影響SSE的臨床和生物學(xué)混雜因素,包括覆蓋肝臟的皮下脂肪、肝纖維化和肝臟炎癥等病理生理過程.

6 超聲定量診斷指數(shù)

在提高NAFLD肝臟脂肪變性診斷的定量超聲技術(shù)上,Liao等[43]研究提出超聲定量診斷指數(shù)(ultrasound quantitative diagnostic index,QDI)可以反映NAFLD相關(guān)的代謝特征,該研究通過超聲數(shù)據(jù)提取相關(guān)參數(shù)以信噪比(SNR)和中心頻率降檔(CFDS)斜率生成QDI(范圍0-6),研究認(rèn)為QDI與人體測量指標(biāo)、生化學(xué)指標(biāo)、代謝綜合征顯著相關(guān),QDI每增加1個單位,則發(fā)生代謝綜合征的風(fēng)險增加9%,可用于識別代謝綜合征(AUROC 0.89),因此使用QDI可能有益于NAFLD患者的臨床監(jiān)測、流行病學(xué)研究和代謝疾病評估.隨著脂肪變性、炎癥及纖維化生物標(biāo)志物的發(fā)展,以后的研究工作可以在更多縱向隨訪隊列中觀察與其他超聲特征結(jié)合的多個QDI參數(shù)的使用,為NAFLD和代謝綜合征的疾病診斷及評估提供更有價值的測量方法.

7 定量超聲多變量模型

為了更好的利用定量超聲(quantitative ultrasound,QUS)技術(shù)來診斷及評估肝臟脂肪變性,最近提出多種技術(shù)組合應(yīng)用,Han等[44]研究開發(fā)了QUS多變量模型,該研究前瞻性分析7個QUS參數(shù)(衰減系數(shù)、反向散射系數(shù)、Lizzi-Feleppa斜率、截距、中頻帶、包絡(luò)統(tǒng)計參數(shù)k參數(shù)和μ參數(shù)),從組織超聲能量損失、組織返回超聲能量的客觀度量,針對頻數(shù)變換反向散射系數(shù)線性回歸的參數(shù),以及K分布擬合到包絡(luò)統(tǒng)計的k參數(shù)和μ參數(shù)進行QUS多變量模型分析,研究認(rèn)為多變量QUS模型與MRI-PDFF具有極好的相關(guān)性.當(dāng)MRI PDFF 34%或更少時,預(yù)測肝臟脂肪含量與MRI PDFF相關(guān)[Spearmanρ=0.82 (P＜0.001);皮爾遜r=0.76 (P＜0.001)],平均偏差為0.02%,一致性為95%,并且呈線性關(guān)系(R=0.63;斜率為0.69;截距為4.3%).目前QUS多變量模型處于較小的臨床試驗階段,而且無法實時評估,另外QUS的參數(shù)組合的可變性及實用性均有限,尚需要進行大量的臨床研究.

8 結(jié)論

隨著NAFLD患病率增加,擁有一種即時、準(zhǔn)確、定量、經(jīng)濟、安全的診斷及評估肝臟脂肪變性程度的非侵入性技術(shù)是非常重要的,以超聲檢測為基礎(chǔ)的各種定量超聲技術(shù)的研發(fā)和進一步的臨床應(yīng)用為NALFD診斷、疾病評估、治療干預(yù)、療效評估等研究提供了新思路.目前臨床工作中以受控衰減參數(shù)(CAP)為應(yīng)用最廣泛的無創(chuàng)、定量診斷肝臟脂肪變性的技術(shù),在使用過程中也會面臨著技術(shù)局限性,因此不斷有新的檢測技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用,而且在定量超聲方面進行多種技術(shù)組合應(yīng)用是將來臨床研究的重點及難點,這些技術(shù)的臨床應(yīng)用價值目前尚未達到統(tǒng)一認(rèn)識,還有待進一步的深入研究及臨床驗證.