应用ARFI技术评估肝脏纤维化和肝占位患者术前肝储备功能

徐霞， 王雪瑞， 贺秀红， 李汇文， 曲俊朴， 董云



·超声影像学·

应用ARFI技术评估肝脏纤维化和肝占位患者术前肝储备功能

徐霞， 王雪瑞， 贺秀红， 李汇文， 曲俊朴， 董云

目的：探讨声脉冲辐射力弹性成像(ARFI)技术评估肝脏纤维化和肝占位患者肝脏储备功能的临床应用价值。方法：选取肝占位患者112例(肝占位组)，健康志愿者34例(对照组)，采用ARFI技术测量患者肝实质硬度(LS)值；采用吲哚氰绿(ICG)排泄实验记录ICG 15分钟滞留率(ICG-15R)和ICG血浆清除速率(ICG-K)；采用Metavir分期对肝纤维化进行病理分期。LS值与肝纤维化分期、ICG-15R、ICG-K的相关性采用Pearson相关分析；比较肝脏占位组与对照组、手术治疗与非手术治疗患者及肝纤维化各病理分期之间的LS值并进行统计学分析；以肝纤维化病理分期为标准，采用受试者工作特性(ROC)曲线计算LS值对肝占位患者肝纤维化分期的诊断效能。结果：LS值与肝脏病理分期呈显著正相关(r=0.823，P<0.001)，并且LS值在评估不同分期纤维化时均有较高的特异度和敏感度；LS值与ICG-15R呈显著正相关(r=0.716，P<0.001)，与ICG-K呈显著负相关(r=-0.717，P<0.001)。肝占位组LS值为(1.78±0.48) m/s，对照组LS值为(1.19±0.11) m/s，差异有统计学意义(P<0.001)。非手术患者LS值为(2.49±0.27) m/s，手术患者LS值为(1.49±0.37) m/s，差异有统计学意义(P<0.001)。纤维化各病理分期之间的LS值差异有统计学意义(H=83.226，P<0.001)。结论：ARFI技术通过测量LS值能对肝纤维化进行量化分析，同时可有效评估肝占位患者的肝脏储备功能，为临床提供一种简单、无创的肝纤维化程度和术前肝储备功能的评估手段。

声脉冲辐射力弹性成像； 肝脏储备功能； 肝纤维化； 弹性成像技术

人体的肝脏组织若感染病毒引发长期慢性炎症，或持续接受刺激，都会导致肝脏支架结构的塌陷，出现不同程度的纤维化甚至肝硬化[1]。肝纤维化、肝硬化继续发展的结果，往往导致肝癌的发生[2]。目前，早期肝癌最有效的治疗方式仍然是肝脏组织切除手术，然而肝肿瘤患者多有肝细胞受损、肝硬化，肝储备功能不佳，极易引发术后肝衰竭，这限制了肝脏切除范围[3]。决定患者是否适合进行肝切除手术的因素很多，包括术前患者的肝功能评估、肝占位的具体位置、患者的身体状态等，其中术前肝功能评估是最重要的一个环节，对降低术后发生肝功能不全及肝衰竭的风险具有重要意义。目前临床上评估肝脏储备功能的方法众多，包括常规血清生化学检查、吲哚氰绿试验(indocyanine green，ICG)及Child-Pugh(CP)综合评分法，都在临床上有广泛的应用，但这些方法都有各自明显的局限性。

近年来，超声弹性成像已逐渐成为超声研究的热点。声脉冲辐射力成像(acoustin radiation force impulse imaging，ARFI)是超声弹性成像的一种，不同于传统影像成像模式，ARFI利用发射的低频声脉冲使目标区组织产生位移，再利用追踪波束获得组织位移情况，从而计算得到目标区与周围组织相对硬度图像及目标区组织的剪切波速度值，因此能够对组织的硬度进行定性和定量评估。目前这一技术已经应用于如乳腺和甲状腺等的研究[4]，在肝脏领域的研究也表明，声脉冲辐射力成像测得的肝实质硬度值 (liver stiffness，LS)可以很好地反映肝纤维化程度，且ARFI技术测定的LS值与肝纤维化程度病理Metavior分期相关[5-7]。因为肝脏储备功能会随患者肝纤维化程度的增加而降低[8]，因此，ARFI技术测定的LS值有望成为临床上评估肝脏储备功能新的指标。

本研究利用AFRI技术探讨了LS值与肝占位患者肝脏纤维化分级的相关性，同时分析了AFRI技术和其它几种用于评价肝脏储备功能指标之间的相关性，旨在探讨AFRI技术在肝占位患者术前评估肝脏储备功能中的临床应用价值。

材料与方法

1.研究对象

选取2013年3月至2015年7月在我院肝胆科就诊的肝占位患者112例(肝占位组)，其中男66例，女46例，年龄44～74岁，平均(58.33±7.42)岁。病例纳入标准：单发肿瘤，肿瘤或增生直径<7 cm；无腹腔积液、腹腔手术史，无化疗、放疗史，手术前经检查无肝部以外其它严重病症或病灶；患者签署知情同意书。同时纳入34例健康志愿者作为对照组，其中男20例，女14例，平均年龄(33.20±11.23)岁，纳入对照组者经检查无肝部急慢性疾病史，血常规检测表明肝功能正常。

2.研究方法

仪器： Acuson S2000彩色超声诊断仪(德国西门子)，4C1 探头，探头频率为 2.5～7.5 MHz；脉冲式色素浓度图像分析仪DDG-3300K(日本光电)[9]。试剂：ICG试剂(武汉艾美捷科技有限公司)。

ARFI检测方法：①检查前患者禁食8～12 h，取左侧卧位，沿右侧第6、7、8肋间对肝脏右叶组织进行检测；②将弹性取样框与肝表面垂直，深达约2～5 cm，避开周围血管，嘱患者屏住呼吸；③按下剪切波发射键，发动一次高强度低频的脉冲波，接收横向剪切波速度(Vs，单位m/s)。每个患者重复测量10次，取Vs的平均值为LS值。

ICG检查采用脉动色素浓度测定法(pulse dye densitomentry，PDD)法。具体准备步骤如下：①清晨空腹状态，患者取仰卧位，保持检测环境安静，并排除其他影响因素，如手机、胆囊造影剂等；②测量体重(kg)，以0.5 mg/kg计算ICG用量；③选择一侧肘中静脉穿刺，放置留置针，采2 mL静脉血进行常规血红蛋白(Hb)检查；④每25mg ICG以5 mL灭菌注射液用水稀释，配置成ICG溶液；ICG检查具体检测步骤如下：①启动DDG分析仪和数据分析软件界面，输入Hb、身高、体重、ICG用量等数据；②将分析仪的鼻感光探头正确固定于患者的鼻翼处，将配置好的ICG溶液于10 s内经留置针均匀注入；③6 min检测完成后，软件进行数据分析和输出，获得血浆清除率ICG-k值、ICG15 min滞留率ICG-R15值。患者全程保持安静，平静呼吸。

3.Child-Pugh(CP)评分

根据患者的血清总胆红素(μ mol/L)、白蛋白(g/L)、凝血酶原延长时间(s)等指标及是否有腹腔积液等身体情况进行Child-Pugh评分。

4.病理诊断

手术时取肝占位周围正常肝组织进行固定、石蜡包埋、切片，行常规HE染色和 Masson染色。非手术患者为活检组织进行固定、染色。由两位病理科医师对肝纤维化程度进行评估(健康志愿者不进行此项评估)。肝纤维化病理分期评估标准依据Metavir分期[10]，主要分为F0～F4期：F0，无肝纤维化；F1，仅在肝汇管区发现纤维化，但无明显分隔，为轻度纤维化；F2，汇管区有纤维化，伴少量分隔但小叶结构大部仍保留，为中度纤维化；F3，汇管区有纤维化并有大量分隔，但无肝硬化，为重度纤维化；F4，肝硬化。

5.统计学分析

结　果

1.肝占位组与对照组LS值对比分析

所有肝占位患者和健康志愿者均获得有效的LS值(表1，图1)。统计学分析结果表明肝占位组的LS值高于对照组，差异有统计学意义(P<0.001)。

表1　肝占位组与对照组LS值

注：t=12.063，P<0.001。

2.肝占位患者LS值与纤维化分期结果相关性

通过肝储备功能的综合评估和征求患者意见，112例肝占位患者中21例选择非手术方法治疗(9例射频消融术，12例介入栓塞治疗)，91例选择肝切除术。非手术患者LS值为(2.49±0.27) m/s，手术患者LS值为(1.49±0.37) m/s，两者差异有统计学意义(P<0.001)。

肝脏穿刺活检和术后病理的Metavir分期结果显示F0期22例，F1期14例，F2期34例，F3期28例，F4期14例。肝占位组不同肝纤维化分期的LS值见表2。统计学分析结果表明肝纤维化分期与肝占位患者LS值呈显著正相关(r=0.823，P<0.001)，不同纤维化分期5组之间的LS值差异有统计学意义(H=83.226，P<0.001)，组间两两比较差异均有统计学意义(P值均<0.05)。

表2　 肝纤维化不同病理分期患者的LS值

以病理诊断肝纤维化分期为标准，对LS值评估肝纤维化程度进行ROC曲线分析。结果表明以1.395 m/s为界值，LS值诊断F1或以上分期的敏感度为86.7%，特异度为94.5%；以1.444 m/s为界值，LS诊断F2或以上分期的敏感度为96.1%，特异度为91.7%；以1.625 m/s为界值，LS值诊断F3或以上分期的敏感度为90.5%，特异度为94.3%；以1.975 m/s为界值，LS值诊断F4或以上分期的敏感度为85.7%，特异度为97.9%(图2)。

3.LS值与ICG 检查、CP评分结果的相关性

所有肝占位患者和健康志愿者均获得有效的ICG检查结果和CP评分结果。肝占位组的ICG-R15值为(9.13±3.79)%，ICG-K值为(0.200±0.033)/min；对照组的ICG-R15值为(6.04±3.60)%，ICG-K值为(0.140±0.017)/min。肝占位组和对照组的ICG-R15值差异有统计学意义(t=4.216，P<0.001)，而两组的ICG-K值差异无统计学意义(t=14.146，P<0.001)。肝占位组的ICG-R15、ICG-K与LS值均显著相关(r=0.716，P<0.001；r=-0.717，P=0.000)。根据CP评分级别，各组别的LS值见表3，各组间差异有统计学意义(H=72.201，P=0.000)，且CP评分越高，AFRI技术测得的LS值越高。

表3　不同CP评分级别间 LS值比较

讨　论

临床上评估肝储备功能的方法众多，主要包括4类：①肝脏血清化实验；②综合评分体系，如Child-Pugh评分；③肝脏功能定量实验，如ICG代谢实验；④借助医学影像的肝脏体积测量[11]。Child-Pugh评分近年来一直被认为是肝功能评估的金标准[12]。临床上选择手术进行肝切除的患者，大多为CP评分A级，但是仍有术后发生肝功能衰竭和死亡的报道[13]。同时，借助其他指标发现CP评分均为A级的患者彼此的肝脏储备功能也有很大不同[14]。因此临床上仍然迫切需要更好的方法评估肝储备功能。

肝脏储备功能反应肝脏潜在的功能状况，随着肝纤维化的发展，肝脏硬度增加，肝脏组织顺应性降低，弹性亦变小。长期以来，肝脏纤维化程度一直是临床观察和治疗肝病进程的最重要指标。ARFI技术目前已经广泛用于评估肝脏纤维化，LS值也被认为是反映肝纤维化程度的可靠指标。如Lupsor等[15]通过对112例丙型肝炎患者进行肝纤维化病理分期和AFRI检测，发现LS值与肝纤维化病理分期之间显著相关；Wang等[16]的研究也认为AFRI是检测肝脏纤维化程度的有效方法，主要依据为患者肝脏纤维化分期与活检病理分期有良好的一致性。这些研究提示ARFI可以通过测量LS值来评估肝脏纤维化程度，从而反映肝储备功能。

本研究通过对比肝占位组患者和健康志愿者的LS值，发现肝占位组平均LS值为(1.78±0.48) m/s，对照组为(1.19±0.11) m/s，肝占位组LS值显著高于对照组，差异有统计学意义(P<0.001)。此外，本研究结果表明肝占位组LS值与肝脏病理分期显著相关(P<0.001)，相关系数r=0.823。ROC曲线分析显示，诊断F1或以上分期时，最佳LS值为1.395 m/s；诊断F2或以上分期时，最佳LS值为1.444 m/s；诊断F3或以上分期时，最佳LS值为1.625 m/s；诊断F4期时，最佳LS值为1.975 m/s，而当以不同LS值作为诊断不同肝脏纤维化分期的标准时，敏感度和特异度都可以达到90%左右。这一结果表明ARFI可以很好地反映肝脏组织内部的弹性变化，与国外相关研究结果一致[17-19]。

此外，本研究中ARFI测得的112例肝占位患者的LS值与ICG15呈显著正相关(r=0.716，P<0.001)，LS值与ICG-K呈显著负相关(r=-0.717，P<0.001)。这说明LS值随着ICG-R15的升高而增加，肝脏清除率减慢使肝脏受损加重，这亦证实了ARFI通过测定LS值可评估肝脏储备功能。

CP评分的增加反映了肝脏损伤程度的加重。本研究中CP评分为A、B、C级的患者的LS值也逐渐增加，说明LS值随CP评分的升高而增加。这是因为肝功能受损严重时，肝脏硬度变高，其肝脏储备功能亦会下降，也说明LS值可以反映肝脏储备功能。本研究中CP评分为C级的患者共46例，病理结果均为肝硬化，其中14例病理分期为 F4期。本研究中共有91例患者选择肝切除术，术后有12例患者发生轻度肝功能不全，经过治疗指标恢复正常。12例发生术后轻度肝功能不全的患者中CP评分A级者1例，B级者4例。此外，张宇晴等[20]的研究也发现相同CP分级的患者之间肝脏储备功能可以相差很大。这些都说明CP评分法尚有很多不足之处。

本研究同时发现ARFI技术尚有不足，如ARFI的测量受运动影响很大，脂肪组织会让声波产生强烈衰减，肥胖者难以获得准确数据。此外，ARFI获得的数值不稳定，需要患者的密切配合等。因此，ARFI技术有待于进一步完善。

综上所述，ARFI能够通过测量LS值间接反映肝脏纤维化程度和其储备功能，且具有快速、简单、无创及应用范围广等特点，可为肝脏占位患者手术方式的选择和切除范围的评估提供重要信息，值得临床推广。

[1]邵祥强，肖华胜.肝纤维化发病机制与临床诊断的研究进展[J].世界华人消化杂志，2011，19(3):268-274.

[2]秦棪楠.乙肝、肝纤维化/肝硬化及肝癌发展过程中蛋白质糖基化变化的研究[D].西安：西北大学，2013.

[3]Bryant R，Laurent A，Tayar C，et al.Liver resection for hepatocellular carcinoma[J].Surg Oncol Clin N Am，2008，17(3):607-633.

[4]Wang R，Chen JJ，Hu B.Transrectal real-time elastography-guided transperineal prostate biopsy as an improved tool for prostate cancer diagnosis[J].Int J Clin Exp Med，2015，8(4):6522-6529.

[5]Haque M，Robinson C，Owen D，et al.Comparison of acoustic radiation force impulse imaging (ARFI) to liver biopsy histologic scores in the evaluation of chronic liver disease:a pilot study[J].Ann Hepatol，2010，9(3):289-293.

[6]Zhang D，Li P，Chen M，et al.Non-invasive assessment of liver fibrosis in patients with alcoholic liver disease using acoustic radiation force impulse elastography[J].Abdom Imaging，2015，40(4):723-729.

[7]Chiaradia M，Baranes L，Pigneur F，et al.Liver magnetic resonance diffusion weighted imaging:2011 update[J].Clin Res Hepatol Gastroenterol,2011,35(8-9):539-548.

[8]李广明.慢性肝病肝脏储备功能与肝纤维化的相关性分析[J].中国医药导报，2012，9(13):181-182.

[9]张志伟，钱雪松.ACUSON S2000彩色多普勒超声诊断仪ARFI技术原理及临床应用[J].医疗卫生装备，2012，33(8):125-126.

[10]唐光健.对比增强超声肝纤维化分期与METAVIR评分的多中心前瞻性研究[J].国际医学放射学杂志，2009，32(5):517-517.

[11]吴奔，李建生，英卫东.肝癌患者术前肝脏储备功能的综合评估[J].国际外科学杂志，2010，37(8):534-537.

[12]邢荣春，郑军，肖建华.Child-Pugh分级的发展及临床应用[J].山东医药，2011，51(52):114-115.

[13]Mahmoud M,Abdel-Kader R,Hassanein M,et al.Antipyrine clearance in comparison to conventional liver function tests in hepatitis C virus patients[J].Eur J Pharmacol,2007,569(3):222-227.

[14]Huo TI,Lin HC,Wu JC,et al.Proposal of a modified Child-Turcotte-Pugh scoring system and comparison with the model for end-stage liver disease for outcome prediction in patients with cirrhosis[J].Liver Transpl,2006,12(1):65-71.

[15]Lupsor M,Badea R,Stefanescu H,et al.Performance of a new elastographic method (ARFI technology) compared to unidimensional transient elastography in the noninvasive assessment of chronic hepatitis C.Preliminary results[J].J Gastrointestin Liver Dis,2009,18(3):303-310.

[16]Wang MH,Palmeri ML,Guy CD,et al.In vivo quantification of liver stiffness in a rat model of hepatic fibrosis with acoustic radiation force[J].Ultrasound Med Biol,2009,35(10):1709-1721.

[17]Kassaye S,Li Y，Huhn G,et al.Direct and Indirect serum markers of liver fibrosis compared with transient elastography among women in the women's interagency HIV study[J].J AIDS Clin Res,2015,6(4)：466.

[18]Friedrich-Rust M,Wunder K,Kriener S,et al.Liver fibrosis in viral hepatitis:noninvasive assessment with acoustic radiation force impulse imaging versus transient elastography[J].Radiology,2009,252(2):595-604.

[19]Trovato FM,Atzori S,Musumeci G,et al.Liver and spleen transient elastography and acoustic radiation force impulse measurements.Performance and comparison of measurements in the same area concurrently assessed for liver fibrosis by biopsy[J].Adv Med Sci,2015,60(2):300-306.

[20]张宇晴,邹学森,王勋松,等.肝癌肝硬化患者肝功能相关指标与Child-Pugh分级之间的相互关系[J].检验医学与临床,2010,7(10):901-902.

The assessment of hepatic fibrosis and pre-operative functional reserve in patients with space-occupying lesions using acoustic radiation force impulse imaging

XU Xia,WANG Xue-Rui,HE Xiu-Hong,et al.

Department of ultrasound,Erdos Central Hospital,Inner Mongolia 017000,China

Objective：The purpose of this study was to investigate the clinical application values of acoustic radiation force impulse imaging (ARFI) in the assessment of liver fibrosis and hepatic functional reserve in patients with space-occupying lesions in the liver.Methods:The liver stiffness (LS) in 34 healthy volunteers and 112 patients with space-occupying lesions in the liver was measured with ARFI.Indocyanine green (ICG) clearance tests were also performed to achieve ICG clearance rate constant (ICG-K) and ICG retention rate at 15 minutes (ICG-15R).Fibrosis progression was evaluated with Metavir score system.Correlation between LS and liver fibrosis stage,ICG-K,ICG-15R and Child-Pugh score were studied using Pearson correlation.Difference between LS values of patients and healthy volunteers,patients with and with no surgery,and different Child-Pugh classifications were compared usingt-test.With fibrosis stage as the gold standard,receiver operating characteristic (ROC) curve were analyzed to investigate the value of ARFI in the evaluation of liver fibrosis progression for patients with hepatic lesions.Results:There was a strong correlation between LS and fibrosis stage (r=0.710,P<0.001).The ROC curve analysis demonstrated high sensitivity and specificity for ARFI in the evaluation of the fibrosis stage.We also found a significant correlation between LS and ICG-15R,Child-Pugh score (r=0.455,P<0.001;r=0.688,P<0.001),and an inverse correlation between LS and ICG-K (r=-0.722,P<0.000).The LS value significantly differed among patients with Child-Pugh class A,B,and C (P<0.01).The average LS value in patients with operation was significantly lower than that in patients without operation (P<0.01).Conclusion:ARFI can be used to quantitatively analyze liver fibrosis before biopsy and also effectively evaluate the liver functional reserve in patients with hepatic focal lesions by measuring LS value.This technique is a simple and noninvasive evaluation method for liver fibrosis and liver functional reserve before surgery.

Acoustic radiation force impulse imaging; Hepatic functional reserve; Liver fibrosis; Elasticity imaging techniques

017000内蒙古，鄂尔多斯市中心医院超声科(徐霞、王雪瑞、贺秀红、李汇文、曲俊朴)；200120上海，同济大学附属上海市东方医院超声科(董云)

徐霞(1975-)，女，鄂尔多斯人，硕士，副主任医师，主要从事心血管超声诊断工作。

贺秀红，E-mail：hexiuhong2004@163.com

国家自然科学基金(61471231)

R445.1; R575.3

A

1000-0313(2016)09-0881-05

10.13609/j.cnki.1000-0313.2016.09.020

2016-03-21

2016-06-01)