组织声学结构定量技术在肝纤维化分期诊断中的应用价值

万 颖，郑 慧，李晓金，王 迪，姚 翀，李朝密



组织声学结构定量技术在肝纤维化分期诊断中的应用价值

万 颖，郑 慧，李晓金，王 迪，姚 翀，李朝密

目的 探讨组织声学结构定量(ASQ)技术在肝纤维化(HF)分期诊断中的应用价值。方法 收集肝脏穿刺活检明确的HF患者87例和健康志愿者50例,分别对其进行腹部常规超声及ASQ技术检查；收集相应二维及ASQ图像,导出图像后脱机分析,图像选定感兴趣区(ROI)，得出χ2直方图；软件计算红色曲线众数(Redmode)、红色曲线均值(Redave)、红色曲线标准差(Redsd)、蓝色曲线众数(Bluemode)、蓝色曲线均值(Blueave)、蓝色曲线标准差(Bluesd)及红蓝曲线下面积比(FD ratio)。各参数与病理HF分期进行相关性分析,进而绘制ROC曲线并获得各期界值。结果 除Bluesd外其余参数值均与HF分期呈正相关性，其中Redmode(rs=0.853，P<0.05)及Redave(rs=0.686，P<0.05)与肝纤维化分期呈正相关性。ROC曲线提示：S0vsS1期，仅Redmode、Redave参数曲线偏左上角，曲线下面积(AUC)分别为0.763、0.624，与AUC=0.5比较，差异有统计学意义(P<0.05)，灵敏度及特异度较高，可得出临界值，差异有统计学意义(P<0.05)；S1vsS2期，除Bluesd外所有参数均位于左上角，余参数AUC均大于0.5，与AUC=0.5比较，差异有统计学意义(P<0.05)，灵敏度、特异度较高，可得出临界值，差异有统计学意义(P<0.05)；S2vsS3期，所有参数均偏左上角，与AUC=0.5比较，差异有统计学意义(P<0.05)，灵敏度、特异度较高，可得出临界值，差异有统计学意义(P<0.05)。结论 ASQ技术是一项无创性HF检查技术，在HF的准确分期标准制定方面有较高的临床应用价值及前景。

组织声学结构定量技术；肝纤维化；慢性乙型肝炎；ROC曲线

肝纤维化(hepatic fibrosis，HF)是肝细胞受损、修复过程中,细胞外基质合成或降解失去平衡，肝内细胞外基质持续、弥漫性异常沉积，导致肝组织结构和功能破坏,是各种慢性肝脏疾病的病理转归。而HF长期存在并持续发展最终导致肝硬化的发生,是肝癌的发生前奏。研究[1]表明，HF的发生发展是可逆过程，而发展至肝硬化后不可逆。组织声学结构定量(acoustic structure quantification，ASQ) 技术是最近出现的评估HF的无创性超声弹性成像技术，不受主观观察者影响，可重复性强，对HF的早期诊断及严重程度的评估具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 病例资料 选取2013年9月～2015年2月于安徽医科大学第一附属医院经肝组织穿刺活检确诊HF的患者87例作为HF组，其中男50例，女37例，年龄17～63(37.91±11.28)岁，排除肝炎合并脂肪肝者及其他肝脏疾病者。我国HF病理分期多采用2000年制定的《病毒性肝炎防治方案》[2]，根据HF的范围及肝结构损失的程度将肝组织的病理诊断分为 S0～S4期，S0期无纤维化；S1期汇管区纤维化扩大，局限窦周及小叶内纤维化；S2期汇管区周围纤维化，纤维隔形成，小叶结构保留；S3期纤维间隔伴小叶结构紊乱，无肝硬化；S4期为早期肝硬化。研究S1～S3期，将HF组按肝脏穿刺结果分为S1组(n=33)、S2组(n=32)、S3组(n=22)。另选取同期于我院体检合格的健康者50例作为正常对照组，其中男30例，女20例，年龄24～58(31.21±8.65)岁，无肝病史及肝病临床表现，血生化指标在正常范围，病毒感染标志物阴性。

1.2 仪器 采用日本东芝Aplio500彩色多普勒超声诊断仪, 凸阵探头, THI 5.0 MHz，内置ASQ成像技术软件。

1.3 方法

1.3.1 图像采集 受检者空腹，仰卧位或左侧卧位，充分暴露上腹部，双手置于头顶以增宽肋间隙。首先行肝脏常规二维超声检查，观察肝脏大小形态、内部回声及包膜是否光滑。随后将探头置于右肋间逐一肋间扫查，嘱患者深吸气使肝脏位置下移[3]，分别于肝右叶第5、6肋间[4]，避开Glisson’s系统，于S7、S8段处冻结存储二维图像，开启ASQ成像技术，深度调至6 cm，存储动态影像3～4 s。行ASQ检查后当天于同一部位行肝穿刺组织病理活检。

1.3.2 图像分析 导出二维及ASQ图像，脱机分析，每幅图像选取感兴趣区(region of interest，ROI)，ROI尽可能与该切面肝包膜垂直，置于肝包膜下3～6 cm处，,取样框不小于3.0 cm×2.0 cm，焦点4.0 cm，软件计算获得红、蓝两色χ2直方图和红色曲线众数(Redmode)、红色曲线均值(Redave)、红色曲线标准差(Redsd)、蓝色曲线众数(Bluemode)、蓝色曲线均值(Blueave)、蓝色曲线标准差(Bluesd)及红蓝曲线下面积比(FD ratio)。同一受检者选取3处ROI，去极值，取3次平均值进行统计分析。

1.4 统计学处理 采用SPSS 16.0软件进行统计分析，采用Spearman秩相关检验，分析各参数与肝纤维化分期之间的相关性。另以ASQ各参数作为检验变量，以肝穿诊断结果作为状态变量，分别对各参数绘制ROC曲线，计算曲线下面积(area under roc curve,AUC)并确定各参数的各期界值。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 各参数定量相关分析 Redmode(rs=0.853，P<0.05)及Redave(rs=0.686,P<0.05)与肝纤维化分期呈显著正相关性，且相关性系数较高。Redsd、Bluemode、Blueave、Bluesd及FD ratio的相关系数分别为0.124、0.299、0.213、-0.123、0.479，P值分别为0.212、0.031、0.000、0.216、0.000。

2.2 ASQ相关参数的ROC曲线 绘制ROC曲线，计算AUC，确定界值，并比较不同参数的敏感性和特异性。见图1。

2.2.1 ASQ相关参数的AUC 经SPSS软件分析计算， S0vsS1期，仅Redmode、Redave AUC大于0.5，见表1。S1vsS2期，除Bluesd外，所有参数AUC大于0.5，见表2。S2vsS3期，所有参数AUC大于0.5，见表3。

2.2.2 ASQ相关参数的界值、灵敏度和特异度 按照SPSS输出表中的统计结果，选取约登指数[5](灵敏度+特异度-1)值最大时，即ROC曲线上最靠近左上方的点所对应的参数值为最佳诊断界值。S0vsS1期，Redmode、Redave参数界值分别为102.40及106.90，灵敏度及特异度分别为64%、88%及58%、75%，见表1。S1vsS2期，Redmode、Redave参数所得界值灵敏度及特异度较高，各参数界值、灵敏度及特异度见表2。S2vsS3期，各参数所得界值均有较高的灵敏度或特异度，见表3。

3 讨论

作为各种慢性肝病的共同病理转归和肝硬化的必经途径[6],HF的早期诊断、定期监测、治疗指导及预后评估均建立在HF分期准确评估的基础上，基于肝硬化、上消化道出血、肝性脑病等一系列随之而来的严重并发症，HF分期的准确评估刻不容缓。目前肝脏穿刺活检为“金标准”[7-8]，但其为有创性，穿刺结果的准确性受到病灶大小、部位、取样误差及观察者变异的影响，且可重复性差，难以在人群中普遍开展及监测随访。

图1 各期肝纤维化的ROC曲线

项目面积标准误P值95%置信区间下限上限界值灵敏度(%)特异度(%)Redmode0．7630．0680．0030．6300．896102．406488Redave0．6240．0830．0460．4600．788106．905875Redsd0．4210．0930．0370．2390．60413．918825Bluemode0．4770．0860．0430．3090．646119．243669Blueave0．4110．0870．0320．2400．582125．163963Bluesd0．3260．0870．0500．1560．49514．568813FDratio0．4790．0890．0390．3050．6530．095556

表2 肝纤维化S1 vs S2期ASQ相关参数的ROC曲线参数汇总

表3 肝纤维化S2 vs S3期ASQ相关参数的ROC曲线参数汇总

ASQ技术是一项无创性定量评价HF的超声新技术，其将ASQ软件采集到的肝组织回声信号ROI的振幅进行两次χ2检验，并将其与系统内置的正常肝组织回声信号的原始数据进行统计学差异分析，得出红蓝曲线及其χ2直方图、7个定量参数。7个参数：Redmode、Redave、Redsd、Bluemode、Blueave、Bluesd和FD ratio。Mode值(ROI内出现次数最多的χ2值)、Ave值(ROI内所有取样点χ2值均值)、SD值(ROI内取样点的离散度)。本研究中，所有参数与肝纤维化病理分期具有一定的正相关性；其中，Redmod、Redave参数的相关性最高，提示所选病例所得ASQ图像中，ROI内出现次数最多的χ2值及所有取样点χ2值的均值最能代表该区域内HF的严重程度；Redave参数与程蕾 等[9]研究结果相一致，并且有研究[10]证实S0、S1、S2、S3组二者参数差异均有统计学意义。

ROC曲线[5]是一种全面、准确评价诊断性实验的工具，反映随诊断临界值变化而变化的敏感性、特异性曲线。其以每个检测结果作为可能的诊断界值，灵敏度为纵坐标，1-特异度为横坐标绘制曲线，诊断的准确性大小用AUC表示，认为AUC介于0.5～0.7时表示诊断的准确性较低；介于0.7～0.9时表示诊断的准确性中等；0.9以上时表示诊断的准确性较高。且灵敏度+特异度-1值(约登指数)最大时，即ROC曲线上最靠近左上方的点所对应的参数值为最佳诊断界值。

本研究中，分别绘制ASQ技术的7个参数的ROC曲线，确定界值，比较不同参数的灵敏度及特异度。得出的AUC与随机情况下获得的AUC=0.5进行非参数检验，差异有统计学意义。将各参数纵向对比，表明无论在哪两组比较中，Redmode及Redave的AUC均较大，即诊断性较高，是较为可靠的诊断依据，两者三期诊断界值分别为Redmode(102.40、105.98、111.96)Redave(106.90、108.31、113.26)。而随着S0vsS1期至S2vsS3期的过渡，余各参数诊断性也逐渐提高，可得出相应界值，S2vsS3期时，所有参数具有较高诊断性，均可得出诊断界值。说明肝组织的回声差异性随病理分期的增高越来越大。由于样本含量较小尚不能完全证实各参数的诊断价值，并且以肝脏活检穿刺所得病理分期为状态变量，其仅能评估1/50 000[7]的肝实质，对于较小的或碎片状的病灶尚难以准确评估其病理分期，可能造成分析结果的误差。S0～S1及S1期患者HF的ASQ技术评估，由于所选病例均为轻度HF，其纤维化病灶较小且分布范围较小，虽为B超引导下穿刺活检，但其准确性仍受一定影响，可能造成仅有Redmode及 Redave参数诊断价值较高，而余各参数AUC均为达到意想中的高诊断性。当然，其余参数的诊断性不能断然否定，需要进一步增大样本量、改进实验方法等进一步证实。

综上所述，ASQ技术对HF准确分期的标准制定具有很大参考价值，所得各参数各期临界值均具有一定的诊断价值，尤其是Redmode、Redave参数，在HF准确分期方面有着光明前景及应用价值。

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[10]王 迪,郑 慧,李晓金,等.组织声学结构定量技术对肝纤维化程度的定量研究[J].安徽医科大学学报,2014,49(12):1780-2.

Wan Ying, Zheng Hui, Li Xiaojin, et al

(DeptofMedicalUltrasonics,TheFirstAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei230022)

The value of diagnosis of acoustic structure quantification in grading liver fibrosis

Objective To discuss the value of diagnosis of acoustic structure quantification technology in grading liver fibrosis. Methods 50 healthy volunteers and 87 patients with liver fibrosis were examined by B-Mode ultrasound with ASQ software.Images were collectted, ROIs in each image were selected. Then ROIs were analyzed by ASQ software offline so as to get their χ2histograms,then, χ2histograms were calculated and Mode,Ave,SD and FD Ratio of red and blue curves were obtained. After that, the correlation between ASQ parameters and the pathological results of liver fibrosis was evaluated.At last, the ROC curves were drawn and the cut-off points of each grade were calculated. Results Expect for Bluesd,the other six parameters of ASQ were positively correlated to liver fibrosis grade,in which, Redmode(rs=0.853，P<0.05)and Redave(rs=0.686，P<0.05) were most chosely correlated to histological fibrosis grade. In ROC curve, S0vsS1: only the curves of Redmode and Redave were in the upper left corner. The AUCs of each were 0.763 and 0.624,compared with AUC=0.5,statistically significant differences were found between them (P<0.05). The sensitivities and specificities were relatively high.The values of cut-offs were obtained, all of them had statistical significance(P<0.05). S1vsS2: Except for the curve of Bluesd,curves of other six parameters were in the upper left corner. The AUCs of each were all larger than 0.5, compared with AUC=0.5,statistical significant differences were found between them (P<0.05).The sensitivities and specificities were relatively high.The values of cut-offs were obtained, all of them had statistical significance(P<0.05). S2vsS3:curves of all parameters were in the upper left corner. The AUCs were all larger than 0.5, compared with AUC=0.5,statistical significant differences were found between them (P<0.05).The sensitivities and specificities were relatively high.The values of cut-offs were obtained, all of them had statistical significance(P<0.05). Conclusion ASQ technology is a non-invasive method of detecting liver fibrosis, which has high clinical value and bright prospect in formulating standard for grading liver fibrosis precisely.

acoustic structure quantification; hepatic fibrosis; hepatitis B chronic；ROC curve

时间：2015-12-30 14:38

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1065.R.20151230.1438.056.html

安徽高校省级自然科学研究项目(编号：KJ2013A166)

安徽医科大学第一附属医院超声科，合肥 230022

万 颖，女，硕士研究生；

郑 慧，女，教授，主任医师，硕士生导师，责任作者，E-mail:zhenghuiayfycsk@163.com

R 512.6；R 445.1

A

1000-1492(2016)01-0118-04

2015-10-20接收