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文献进展

超声弹性成像评价肝脏硬度的研究进展
源自:中华肝胆外科杂志



手术前准确评估肝病患者肝储备功能极为重要。理论上肝纤维化越重,有功能的肝细胞数量越少,肝储备功能就越差。肝纤维化的准确评估因此显得极其重要。目 前,肝组织活检仍为评估肝纤维化的金标准。但是,穿刺活检的有创性、采样误差及观察者经验主观依赖性限制了该技术的广泛、重复使用。尽管穿刺活检的风险较 小,但出血并发症发生率大约为0.3%,而连续性穿刺监测则使其风险性进一步增加,这是患者无法接受的。此外,肝脏穿刺活检也不适用于大样本流行病学调查 研究。超声弹性成像是一项无创的能提供组织弹性这一基本力学属性的全新技术。自从2003年超声弹性成像首次用于肝脏疾病的诊断以来,其临床价值逐渐体 现。本文就超声弹性成像技术在肝脏疾病诊断应用的现状作一综述,并探讨其未来可能的发展空间。

一、超声弹性成像技术原理及分类

Taylor等于2000年将超声弹性成像技术分为三种:压迫性弹性成像(compression elastography or strain ima—ging)、瞬时弹性成像(transient elastography)及振动性弹性成像(vibration sonoelastography)。笔者认为,可将目前超声弹性成像技术分为压迫性弹性成像、剪切波弹性成像(shear wave elasticity imaging)及振动性弹性成像。

压迫性弹性成像的原理是通过外力压迫致组织形变,用复合自相关方式计算组织发生形变后的相对硬度,并用彩色图像显示,通过计算彩色图中各种颜色的比率间接 反映组织硬度。对于彩色图的解析则有不同报道。目前已商品化的实时组织超声弹性成像技术(real time tissue elastog-raphy,RTE)即是其中之一。

剪切波弹性成像技术通过剪切波检测进行组织结构成像、定性,包括瞬时弹性成像技术及声脉冲辐射力成像(a-coustic radiation force impulse,ARFI)技术。其中瞬时弹性成像技术于1999年由Catheline等学者报道。其原理是用一个包含在超声探头上的振动器传输一个低 频的瞬时振动波(50 Hz)导致组织发生位移,然后由回波脉冲检测纵向剪切波速度,算出组织的弹性模量。该法以kPa为单位,目前已商品化的如Fibroscan检测仪即使用 此技术。声脉冲辐射力成像技术是近期出现的无创评估组织硬度的技术。原理是用高强度、短暂、多次的声脉冲对肝脏感兴趣区域内的组织进行激励,使目标区域组 织产生剪切波传播,通过检测剪切波速度,间接反映该区域的弹性相关信息。该法以m/s为单位,使用时通过声触诊组织成像(virtual touchtissue imaging,VTI)及声触诊组织量化(virtual touch tis—sues quantification,VTQ)来实现。

振动性弹性成像的基本原理是发送一低振幅、低频率的声波(通常振幅<0.1 mm,频率<1 KHz),让其在组织内部传播引起振动,然后用实时多普勒技术将组织的振动形式反映出来,较硬的组织如肿瘤振动的幅度较小。该技术目前还处于初始研究阶 段,尚无商品化仪器出现。

二、临床应用

1、肝纤维化的评价:瞬时弹性成像技术评估各种慢性肝病患者肝脏纤维化的价值已被证实。这些慢性肝病包括慢性丙型肝炎、乙型肝炎、肝炎合并HIV感染、非 酒精性脂肪性肝病_、酒精性脂肪肝、囊性纤维化性肝病、原发性胆汁性肝硬化、原发性硬化性胆管炎以及肝移植后肝脏损伤。研究表明瞬时弹性成像技术诊断进展 期肝纤维化及肝硬化具有高度的准确性,与病因为何无关,但对于轻度肝纤维化的检出率则较低。于健康志愿者测量的数据显示,正常肝脏硬度上限为5.3 kPa。

声脉冲辐射力成像技术亦可准确检测肝纤维化,但目前的研究报道尚少。Fierbinteanu—Braticevici等用该技术检测74例丙肝患者,同 时与生化指标(APRI指数、FibroMax)进行比较,以肝活检结果作为对照。结果显示,该技术及生化指标与肝活检结果均有较好的相关性,声脉冲辐射 力成像技术预测肝纤维化的价值更高,受试者操作曲线下面积(AUROC)对纤维化2级以上的(F≥2)诊断准确性达90.2%(95%可信区间为 0.831~0.972,P<0.001),预测F3或F4纤维化AUROC为0.993,95%可信区间为0.979~1)。国内沈文等研究认 为,正常人肝脏声触诊组织量化值与年龄无关,与性别有关,参考值为0.79~1.57 m/s(男性)、0.74~1.40 m/s(女性)。

实时组织超声弹性成像技术也可以诊断肝纤维化。Kanamoto等用该技术扫查了41例有肝脏病理结果的患者,计算肝脏与肋间肌压缩率 (compressibility)的比值作为弹性指数(elastic ratio),同时测了血清生化指标(包括AST、ALT、总胆红素、胆碱酯酶),并与病理结果比较。结果显示,弹性指数越低,肝脏纤维化程度越严重,弹 性指数与肝脏纤维化分级有显著的相关性。其受试者操作曲线下面积诊断肝纤维化的价值优于血清生化指标。

2、病情进展及治疗效果的监测:随着肝纤维化程度的加重,肝脏硬度将增加,剪切波速度也将增加。Yoneda等采用声脉冲辐射力成像技术对54例肝穿刺活 检显示为非酒精性脂肪肝的患者进行检查,并与10例健康志愿者对照。结果显示,肝纤维化0级的健康志愿者剪切波速度的中位数为1.040 m/s,1级的为1.120 m/s,2级的为1.130 m/s,3级的为1.780 m/s,4级的为2.180 m/s。国内孙德胜等研究得出,肝纤维化F1~4对应的剪切波速度分别为1.42 m/s、1.60 m/s、2.19 m/s和2.41 m/s,对应的诊断敏感性分别为72.0%、93.2%、96.3%和93.9%。

一项于71例慢性乙型肝炎患者进行的抗病毒治疗研究显示,尽管瞬时弹性成像技术在区分轻度纤维化及进展性纤维化或肝硬化上仍然正确,但其在肝脏硬度绝对值变化与组织学纤维化分级变化方面相关性较差。因此,瞬时弹性成像技术用于监测治疗效果的作用,仍需更多纵向研究证实。

3、预后及肝硬化相关并发症评价:对于已经发生肝硬化的患者,病程越长,并发症越多,生存期也越短。研究表明,瞬时弹性成像技术可以用于肝硬化并发症的评 价。Vizzutti等利用该技术评价61例丙肝患者的肝脏硬度,每例患者均测定肝静脉压力梯度(hepatic venous pressuregradient,HVPG)。结果显示,肝脏硬度临界值17.6 kPa预测肝静脉压力梯度在1 2 mm Hg(1 mm Hg一0.133 kPa)或以上患者的敏感性为94%。还有人用该技术进行了静脉曲张预测研究。结果显示,肝脏硬度在12.5~19.8 kPa的患者,其大的食道静脉曲张危险度少于7%。一项于866例慢性丙肝患者进行的前瞻性研究显示,肝脏硬度大的患者发生肝细胞癌的风险性增高,两者存 在相关性。与肝脏硬度在10 kPa或以下的患者相比,肝脏硬度为10.1~15.0 kPa、15.1~20.0 kPa、20.1~25.0 kPa和25.0 kPa以上的患者发生肝细胞癌的危险比分别为17、21、26和46。

三、影响因素

超声弹性成像技术是通过检测肝脏硬度评价肝纤维化的,但是肝脏的硬度并非仅与肝纤维化有关。因此,肝纤维化以外的、能影响肝脏硬度的因素亦会使准确率下 降。目前研究显示,严重的肝脏炎性坏死是导致肝脏硬度增高的最重要的因素。另外,急性病毒性肝炎、药物引起的肝损害、肝外胆道梗阻、充血性心力衰竭所致肝 静脉充血、餐后消化期间、肝脏淀粉样变均会影响肝脏硬度。Vincent等表示,当患者血丙氨酸转移酶水平5倍高于正常上限时,对采用瞬时弹性成像诊断肝 硬化亦应持慎重态度。肥胖患者由于影响声波传输,亦会影响其准确性。

四、展望

目前无创检测肝纤维化的技术主要包括血清学指标以及超声、磁共振等影像学手段。血清学指标包括直接检测肝纤维化标志物(如透明质酸、Ⅳ型胶原)和间接反映 肝脏功能的指标(如转氨酶、血小板计数等)。由于其他疾病亦可影响这些指标,故其准确性会受影响。虽然磁共振技术在区分不同肝纤维化分级上亦有高度的准确 性,而且不受肥胖、腹水及肋间隙的影响,但是目前尚未有理想的图像处理技术,且其检查时间较长,花费也较高。相比之下,超声弹性成像技术因其具有方便、价 廉、快捷、重复性好等优点,将在这三种无创检测方式中成为首选。尤其声脉冲辐射力成像技术,方便实用,定量测定,具有更加广阔的应用前景及实用价值。

超声弹性成像技术连接了影像学、病理学及生物力学,为疾病的诊断提供了新思路和新方法。目前有研究显示实时组织弹性成像技术有助于肝肿瘤的定性。Kato 等将该技术应用于术中肝细胞癌的诊断,根据肿瘤弹性的不同用一个定性分级系统将肝肿瘤分为A~D四型,A型表示等应变,D型表示无应变。结果显示,将 HCC定为B型的敏感性为95.5%,特异性为90.9%,准确性92.7%,而转移瘤定为C型或D型的敏感性为100%,特异性80.6%,准确率 89.1%。

将反映代谢信息、血流动力学信息的技术如磁共振波谱(MRS)、超声造影等与反映生物力学信息的弹性成像技术相结合,其诊断价值必将更上一台阶!