超声弹性成像在肝纤维化中的应用进展与无创肝纤维化肝硬化早期检测诊断方法

成都华西华科研究所研究肝纤维化是慢性肝病演变为肝硬化至肝癌的中 间必经阶段，是疾病演变中一个连续进展的过程。 早期鉴别肝脏病变的不同阶段，对病人的治疗和预 后极其重要。一直以来肝活检是评价肝纤维化的金 标准,但它是一项有创检查，且肝活检的次数有限， 取样面窄，不足以评估整个肝脏肝纤维化的程度。 据报道弹性成像取样的范围约1 cm x4 cm,较肝活 检的取样范围约大1〇〇倍^[1]。且弹性成像可以取不 同肝叶组织进行评估,这样更能反映整体肝脏纤维 化程度。超声弹性成像经过20余年发展，经历了静 态应力型弹性成像、一维瞬时剪切波成像与单点剪 切波速度测量,到新近出现的2D -剪切波弹性成像 几个阶段。现就不同弹性成像方法评估肝纤维化的 研究进展综述如下。

一、超声弹性成像的分类及基本原理

据欧洲超声医学与生物学协会联合会2013年 颁布的超声弹性成像指南^[2],弹性成像技术可分为 准静态（压迫式）弹性成像和动态剪切波弹性成像 两大类，分别反映组织的相对硬度与绝对硬度（杨 氏模量）。

(一）准静态型弹性成像

其基本原理是基于一个恒定压力作用于物体表 面而引起组织的形变，通过采集施压前后组织射频 回波信息，提取组织位移数据，用互相关算法，对其 进行差分，得到组织应变信息^[3]。实时组织弹性成 像（Real-time tissue elastographic，RTE)是基于此原 理的弹性成像技术，将人体不同组织受压后产生形 变的差异用不同的彩色表示出来，以色彩对不同组 织的弹性进行编码，借其反映组织硬度。弹性成像 的处理流程为:通过施加压力获得回波信号,对信号 进行预处理及相关分析，估计组织受压后的位移/应 变分布再得出结果，评价结果的价值并在系统上实 时显示。弹性系数小的组织受压后位移变化较大，

显示为红色;反之,则用蓝色显示。用红色到蓝色来 表示病变区组织从“软”到“硬”的变化程度，以绿色 表示感兴趣区域的平均硬度。弹性图分级为1至5 级，代表组织的弹性系数从小到大，亦即反映其硬度 是由软到硬^[4]。新一代RTE技术检测心脏搏动压 迫肝组织产生的形变，运用组织弥散定量分析技术 对弹性图像进行分析，自动计算得到肝纤维化指数 (LF index)等11项参数。新一代RTE的搜索精度 较高，在一定程度上提高其信噪比。

(二）动态剪切波弹性成像

1.      瞬时弹性成像（Transient Elastography, TE ): TE由三个关键部分组成:换能器——产生超声波并 作为超声波接收器;位于换能器上发出低频震动波 的探针;软件——记录并分析数据。TE使用外部驱 动器产生低频振动，频率范围约50 ~ 500 Hz,用声 成像系统采集射频数据，用收集反射回来的超声波 去估算组织位移，得到剪切波在组织内的传播情况， 从而评估组织硬度。因此TE如同于触诊，所以也 被称为“触诊成像”^[5]。

2.      声辐射力脉冲弹性成像（Acoustic Radiation Force Impulse Imaging,_ARFI) :ARFI 是利用调制的

聚焦超声波束向生物组织内发射低频声脉冲，使组 织局部产生位移，然后用特定的电子系统采集生物 组织内剪切波信号（位移峰值、位移恢复时间、振动 传播速度等）。由于聚焦区外辐射力迅速衰减，剪 切波只局限于组织内部区域，通常硬的组织会有更 小的位移峰值和更大的振动传播速度，振动衰竭时 间则和组织弹性有关,可以通过检测剪切波传播速 度对感兴趣区的组织弹性进行模量估计M。

3.      实时剪切波弹性成像（two - dimensional Shear wave Elastography，2D - SWE ) : 2D - SWE 从 本质上讲，它是一种横波成像，其探索力方向是垂直 的^[7]。它是通过发射声辐射叩击组织施加激励，利 用“马赫锥”原理在组织中产生足够强的剪切波，运 用高达20 000侦/秒的超高速成像系统捕获、追踪 剪切波，使所测剪切波速度的精确度达到1 mm/_S, 聚焦在超声轴上的移动速度大于横波速度，使得位 移几乎沿着整个超声轴同时进行，由此产生低帧实

时彩色编码图像^[8]。SWE是通过分析剪切波位移 来评估组织硬度的。

二、超声弹性成像在肝纤维化中的应用优势

(一）         RTE的应用

新一代RTE几乎没有什么限制，不受施加压力 的大小和压放频率的快慢干扰，避免了检查者的主 观因素影响，在很大程度上减少了误差，提高了诊断 的准确度，是对传统超声弹性成像的有利补充^[9]。 新的定量分析系统无需手动压缩，最大限度地减少 人为错误。RTE在肝脏上检测肝组织硬度时具有 实时成像的优点，申志扬^[1°^]等对120例慢性乙肝患 者及200例正常人对比研究，得出超声RTE定量分 析的LF Index越大，患有肝纤维化的可能性越大， 且它诊断肝纤维化的灵敏度、特异度及准确度都较 高。裴书芳^[11]等用RTE对70例慢性乙型病毒性 肝炎（乙肝）患者的肝脏纤维化程度进行评分，并与 肝组织纤维化病理学分期进行对照，结果显示，RTE 诊断肝纤维化的敏感度、特异度、准确率分别为 97. 73%、65. 38%和85.71% ,这均表明RTE为肝纤 维化的诊断提供了一种新的检查方法。尽管RTE 能有效地分辨不同硬度的物体，但所反映的并不是 被测体的硬度绝对值，而是与周围组织相比较的硬 度相对值，因而病灶的取样应尽量包括全部病灶组 织才有更好的代表性，与周围要对比的组织不应有 重叠，取样的面积也应相当且处于相同水平。

(二）         TE的应用

TE在肝脏疾病中应用较多的，然而，不同研究 者间有较大差异，在肝纤维化的最初阶段，研究者内 和研究间者之间的变异系数甚至更高^[12]。TE诊断 肝硬化或重度肝纤维化与轻度肝纤维化间的准确性 比诊断相邻级别（即轻度与中度或中度与重度肝纤 维化之间）的准确性髙^[13]。资料表明，当临床的数 据对诊断肝硬化不确定时,TE则成了一个很好的辅 助诊断依据。另有研究表明，利用TE来诊断肝硬 化有87%的敏感性和91%的特异性。TE可以用来 量化慢性乙肝或慢性丙肝的肝纤维化程度,并提供 良好的诊断依据。在李岩^[14]等的研究中，应用TE 对非酒精性脂肪肝病（NAFLD)患者与正常对照组 的肝脏受控衰减系数进行检测及分析，结果表明 NAFLD组临床资料各项数值均高于正常组，这表明 TE是一项无创、无痛、对肝脏无损伤的评估与监测 脂肪肝的量化工具。但不同人群对TE检查失败率 存在一定影响：失败率随BMI升高而升高，老年人 测量失败率高于年轻人，女性失败率高于男性。肋

间隙狭窄者失败率最高。TE的最大优势在于它的 快速简便，实际取样时间不到〇. 1 s,且整个检查时 间不到10 min,能快速量化肝脏数据，检查结果立即 显示。另外TE可以有效的预测肝硬化并发症，尤 其是门静脉高压症。在R〇bic^[15]等用TE对100名 慢性肝病患者的随访追踪研究中，通过在同一时间 测量肝脏硬度及肝静脉压力梯度，并随访追踪2年 后结果表明肝脏硬度及肝静脉压力梯度在预测门脉 高压症上有相同的效能，当肝脏硬度低于21_1 kPa 时，门脉高压等并发症出现的可能性较小。

当然,TE也有很多的局限性。因为低频弹性波 不能通过液体传播，所以TE不能在腹水中检测。 然而FibroScan XL探头可能克服了该局限性，它的 测量可以不受腹水的影响，因为超声束产生的剪切 波传播通过流体。另有研究表明，使用TE测量肝 脏硬度，会有约4%得不出任何研究结果，另有17% 的结果是不可靠的，这些均与肥胖或与研究者的经 验不够有关^[1]。在肥胖患者（身体质量指数大于30 kg/m²)中，用M探头测量的失败率是29.1%,而XL 探头的失败率仅为6. 8% ^[16]。TE值会受到组织坏 死、肝外胆汁淤积、静脉淤血等影响^n7]。在抗病毒 药物治疗纤维化后的评价中，迄今尚不明确，因为肝 硬度减小部分是由于坏死或炎症降低引起。所以 EASL指南不建议使用TE对患者进行后续治疗的 追踪。

(三）ARFI的应用

ARFI和TE在对纤维化的分期中诊断作用几 乎相同，但Lu_ps〇r^[ls]等发现在预测早期的慢性丙肝 患者时TE更有优势，而在诊断肝纤维化晚期（肝硬 化）时,ARFI的性能更优越。若当肝脏组织弹性数 值低于1. 03米/秒时可以排除显著纤维化，高于 1. 39 m/s时则确认是显著纤维化，因此，用ARFI可 以让约38%的患者被准确分类。而Friedrich^]等 发现ARFI对诊断中度和重度肝纤维化有良好的价 值。这表明ARFI比TE可更准确的评估肝脏纤维 化的程度，尤其是在评价两项相邻级别时。ARFI的 主要缺点是暂无长期随访的后续研究，这使得ARFI 很难界定精确的临界值对病人进行规范诊疗。Cas- sinotto ^[,6]等报道称，AHFI如TE —样，在肥胖患者 的应用中效率不高，因此两种技术均不宜作为检查 肥胖患者的首选。虽然ARFI可应用于有腹腔积液 的患者，但ARFI在预测肝硬化并发症中不及TE，目 前未见显示ARFI能像TE —样有预测门静脉高压 症方面的报道。以往文献研究还显示，TE、ARFI等

弹性成像技术的影响因素较多，包括肋间隙过窄、肥 胖、检测深度、检测部位、检测角度，甚至进食状态、 呼吸时相等都会影响检测成功率及结果的准确性。 另一项主要局限性在于这些技术都不是实时的，所 以对选取的感兴趣范围不能修改，对哪里是最理想 的检测区也都不得而知^[2°’^21]。

(四）2D-SWE的应用

2D-SWE操作简便，它在测量中受干扰因素少， 克服了以上两种技术的缺陷，不仅可用于有腹水及 肥胖的患者，且不受气体的影响，它的敏感度和特异 度均较高^[22]。与TE比较,2D-SWE是一种更为可 靠的评价肝纤维化程度的无创性方法，且它的准确 度随着纤维化程度的进展而升高^[23]。王利慧^[24]等 用2D-SWE对自身免疫性肝病的肝纤维化程度的 研究中，肝脏硬度值与肝纤维化程度呈正相关，各肝 纤维化分期的肝脏硬度值的差异有统计学意义，对 中度肝纤维化、重度肝纤维化及早期肝硬化有较高 的诊断标准，且肝脏硬度值与血清学指标一致。在 Zen_g J^[25]等用2D-SWE对慢性乙型肝炎中肝纤维 化的分期与检测的研究中得出2D-SWE在慢性乙 肝患者中对肝纤维化分期具有良好的诊断率，且可 以帮助排除肝纤维化和肝硬化。

三、超声弹性成像在小儿肝纤维化中的应用

超声弹性成像在成人中的应用已较多,但在儿 童涉及较少,这与儿童哭闹、不合作有关。而胆道闭 锁是新生儿期阻塞性黄疸最常见的病因，伴有汇管 区细小胆管增生、畸形、萎缩，会导致进行性胆管破 坏和肝脏纤维化^[26'^27]。姜爽爽^[28]等应用RTE技术 来评估胆道闭锁与婴儿肝炎综合征肝纤维化差异的 研究中，得出二维超声在结合肝脏弹性评分，可以有 效提高胆道闭锁和肝炎综合征的诊断与鉴别诊断的 准确度。Shin NY^[12]等用TE检测胆道闭锁患儿肝 纤维化，结果显示，TE这种无创性方法对重度肝纤 维化和肝硬化的诊断是有价值的，有助于在术前或 肝活检之前预测胆道闭锁患儿肝纤维化情况。在沈 秋龙等用TE对31例胆道闭锁患儿评估肝纤维 化的研究中得出，TE判别肝硬化的界值为15. 15 kPa,其准确性明显高于天冬氨酸氨基转移酶与血小 板比值指数（APRI指数）。从以上研究可以看出， 把弹性成像应用于实际工作去评估儿童肝纤维化的 程度比在成人中难度大很多,这需要研究者有更好 的耐心,更多的原始数据资料以及更加成熟的弹性 成像技术，才能尽量减少误差，提高研究结果的可靠 性。

四、 超声弹性成像的局限性

尽管随着科技的发展，弹性成像技术愈加成熟, 但也避免不了一些主观或是客观的局限性,在肝脏 纤维化的应用中，以下几点是值得注意的：①肝纤 维化的评估分度不只有肝组织硬度这一决定因素， 也受肝脏炎症坏死及胆汁淤积等其他因素的影响， 所以只是测量它的组织硬度并不能完全估测肝纤维 化的程度；②组织硬度的参考值因肝脏内的病因不 同而不同，对于不同病因所致的肝脏慢性疾病的肝 脏硬度值是否存在差异还待进一步研究；③当有静 脉功能不全或是在管道系统旁采集图像操作时测出 的值也是有误差的^[3°^];④如肝纤维化分布的面积 很广，肝病变的程度不等，用弹性成像在一定的面积 内测出的数据准确性也会相对降低。

五、 展望

弹性成像技术，扩展了常规超声的诊断范围，弥 补了其不足,为传统图像提供了补充信息，可以提高 医师的诊断信心，为临床诊断疾病提供帮助,能有效 降低肝脏疾病的误诊率。与血清生化指标相比，弹 性成像是对肝脏物理参数的直接测量，不受肝外其 他因素的干扰，与活检相比，它是一项无创性检查， 且重复性好。虽然超声弹性成像尚有诸多不足之 处，但相信随着弹性成像技术的发展及仪器制作工 艺的改进，在肝脏中的应用将会有更好的发展。

成都华西华科研究所

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