【医学论文】肝纤维化影像学及血清学无创诊断应用的国内外研究进展

 肝纤维化是肝脏炎症发展所致的慢性渐进性的病理过称，是各种肝病发展至肝硬化共同的途径。及早对肝纤维化做出判断，及时干预，可以有效减少肝硬化发生的风险。目前，对于肝纤维化的诊断的金标准仍是肝活检。然而,肝活检做为一种有创治疗，存在一定的风险，可引起一些并发症的发生，常见的有出血、疼痛、内脏损伤等，严重的甚至危及生命[1]。除此，由于肝纤维化在肝内并不是呈均匀分布，加上肝活检组织仅占肝脏的五万分之一，可造成漏诊。为了提高其诊断的准确性，肝组织长度必须在15mm以上，并包含6个以上汇管区，有学者主张肝组织长度不少于25mm,可将诊断的符合率提高到75%。基于肝活检的缺点，难以为大部分患者所接受，临床普及存在困难。为了弥补肝活检的不足，国内外学者做出了大量的贡献，关于肝纤维化诊断的影像学及血清学特别是综合多项血清学指标建立起来的无创诊断模型已成为研究的热点。
一、影像学检查
目前，针对肝纤维化的影像学检查主要有MRI、CT和B超等，但它们只能在肝纤维化晚期，发生肝硬化和门静脉高压时才易诊断,对于肝纤维化早期，临床诊断价值不大。在过去的几十年里，随着影像学的发展，一种重要的组织定征手段-弹性成像技术如瞬时超声弹性成像（Fibroscan）、脉冲声辐射力成像（ARFI）备受关注，现就两种方法，简单介绍如下。
1、瞬时超声弹性成像（Transient Ultrasound Elastography，FibroScan）FibroScan诊断设备仪器由由法国Echosens公司推出，它通过专门的超声震动仪器发出的超声波（5MHz）和低频弹性波（50Hz），应用于体壁，测量肝实质的弹性，通过测量波的传播速度而形成一个单维(1D)超声图像。反射波的大小用KPa表示，纤维化程度越重，KPa值越高。Marcellin P等[3]通过对HBV感染的患者研究表明，Fibroscan在明显肝纤维化及肝硬化的诊断中和HCV感染患者相比显示了相似的准确性，反射波的KPa值随肝纤维化程度增加而有升高趋势。随后，Seung Up Kim [4]等研究显示，当肝脏炎性程度为F3时，其KPa值（5.7-19.8KPa）明显低于F4(4.4-57.4KPa）。FibroScan对肝纤维化的诊断具有较高的诊断准确性，南方医院有学者提出，应用12.6 Kpa和21.8Kpa两个临界值，可使80%的肝硬化患者确诊而避免肝活检。FibroScan对于肝纤维化具有诊断的无创性、快速性的优点，操作简单、精确度高、重复性好，避免了肝穿刺带来的创伤，同时探测肝内范围大约为肝活检的100倍以上，对纤维化各期的分级诊断准确性（AUC）在80%以上。有学者通过meta分析，FibroScan被认为是诊断明显肝纤维化（AUC=0.84）,严重肝纤维化（AUC=0.89），以及肝硬化（AUC=0.94）的可靠方法[5]。然而，瞬时超声弹性成像并不是没有限制，在早期肝纤维化、肝脏脂肪浸润以及高体重指数（>28kg/m2）的患者中诊断性能较低[6]，最重要的是，它在预测显著肝纤维化的精确性受肝组织的炎症活动及脂肪变性的影响，因此，其诊断不同病因所致肝纤维化及肝硬化的截断值受到影响。对于不同人群的Fibroscan的截断值来评估肝纤维化的分期，目前仍没有统一标准，这仍有待于进一步大量的临床研究。目前为了提高诊断性能，它常与血清学无创诊断模型FinroMeter、Fibrotest、APRI等联合应用，并取得了较满意的结果[7-8]。
2、脉冲声辐射力成像( acoustic radiation force impulseim-
aging, ARFI)2009年，一种新的弹性成像技术---脉冲声辐射力成像（ARFI）问世，它包括声触诊组织成像（virtual touch tissue imaging）和声触诊组织量化（virtual touch quantiffcation，VTQ）技术。 ARFI 首先通过超声给组织施加一个能够使其受到推动而产生一定应变的局部辐射压力,然后突然终止声辐射力, 在组织应变恢复过程期间检测其不同时间点的应变情况, 以此反映组织的黏弹特性。ARFI和传统的超声检查可以在同一台机器中进行,同时与其他影像学检查方法比较，ARFI具有更高的对比度转换效率、图像质量以及可重复性，同时也降低了不同的操作者造成的误差[9]。Nicole Forestier等[10]将其用于慢性丙型病毒性肝炎患者经有效治疗后评估肝纤维化的变化情况，认为它具有可视化和精确性的优点。有研究者[11-12]将ARFI用于检测肝纤维化的定量及分期, 发现其可以作为监测肝纤维化程度的可靠方法。ARFI值受肝脏病理分期的影响，肝纤维化程度越重,ARFI值越快，同时与肝活检具有良好的一致性。然而，声辐射力脉冲成像（ARFI）虽具有其优越性，但仍存在不足。ARFI值除受患者呼吸、体位、选择的肝脏切面等因素的影响，还易受老龄、高体重指数、性别的干扰[13]，且不易于区分相邻肝纤维化程度。ARFI评价肝纤维化程度虽在一定程度上弥补了肝活检的不足，但其准确性仍需大样本的研究,其针对乙型肝炎经治疗后疗效的监测的研究少有报道。在未来，ARFI有望成为监测慢性乙型病毒性肝炎转归的可靠方法，联合血清学无创诊断模型，很可能成为无创诊断研究的趋势。
二、血清学诊断
肝纤维化的检测方法除了影像学外还有血清学检测。理想的血清学指标应具有如下特点：1、具有较高的肝脏特异性；2、能有助于诊断肝纤维化，并能反映肝脏纤维化经治疗后的变化情况；3、能反应肝脏细胞外基质（ECM）的堆积及清除的动力学平衡情况；4、不受血窦内皮细胞廓清的影响，不经过胆道和肾脏的排泄；5、能用于所有类型的肝病；6、测定方法简便，且敏感性高、重复性好；7、其产生的肝脏细胞、半衰期及分泌途径已明确。目前，研究较多的血清学指标主要有细胞外基质成分、胶原酶类、细胞因子三大类。透明质酸（HA）、层粘素（LN）、Ⅲ型前胶原（ PCⅢ）、Ⅳ型胶原（ Ⅳ-C）作为细胞外基质的主要成分，对肝纤维化的诊断具有较高的价值，在临床上得到了普遍的应用。有研究显示，随着肝纤维化程度的加重，HA、LN、PCIII、IV-C值也随着增高，对预测肝纤维趋势具有一定的价值[14]。胶原酶类如基质金属蛋白酶（ MMPs）、组织金属蛋白酶抑制剂（TIMPs）、单胺氧化酶（MAO）等，对于肝纤维化程度的诊断亦具有一定的价值。除此，一些间接指标，如丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、r-谷氨酰转肽酶（GGT）、白/球蛋白（A/G）、总胆汁酸（TBA）、胆碱酯酶（CHE）、凝血四项（PT、APTT、TT、FIB）、血小板（PLT）计数等亦可从不同的角度反应肝纤维化程度。四种细胞外基质（HA、LN、PCIII、IV-C）中，HA对于肝纤维化具有更高的特异性和敏感性，其值分别达到了90%和80%，排除重度肝纤维化和肝硬化的预测值分为99%和93%。实际上现有的血清学指标都不完全符合理想血清学指标的条件，它们并非肝脏特异性，且易受肝外炎症活动的影响，除此，胆道排泌不畅及肝窦内皮细胞功能障碍均可降低其清除率。单一的血清学标志物诊断肝纤维化的能力有限，血清标志物的联合应用可提高临床肝纤维化诊断的可靠性。
　　　目前国内外建立了多个血清学标志物组合构建的无创诊断模型，如Fibrotest、AST与PLT计数比值指数（APRI）、Forns指数、Fibrometer模型、FIB-4指数、纤维化概率指数（FPI）、欧洲纤维化组（ELFG）模型、AST/ALT(AAR)、Poh1评分、上海肝纤维化组（SLFG）模型、FibroIndex、PGA指数、CDS评分、API模型、韩国模型ASPRI、Hepascore模型、MP3模型等。在此，就主要的血清学诊断模型做一介绍。
　　　Fibrotest Imbert-Bismut[15]等通过对339例慢性丙型肝炎患者的血清学指标进行连续性分析，建立了以α2-巨球蛋白（α2-MG）、总胆红素（TBIL）、γ-谷氨酰转肽酶（GGT）、载脂蛋白A1（apoA1）、结合珠蛋白（Hpt）五项为参数的数学模型，建模组的AUC为0.86，验证组的AUC为0.87。Fibrotest建立了一个由0-1组成的评分，这个评分和不同类型肝脏疾病所致肝脏损伤程度有关。Yosra said[16]等在其关于慢性丙型肝炎患者的一项研究中显示，当评分大于0.5时，对于显著性肝纤维化（F2-F4）诊断的敏感性（Se）为85.1%，特异性（Sp）为72.2%，阳性预测值（PPV）为88.9%，阴性预测值(NPV)为69%，与肝组织活检结果显示了良好的一致性，同时，在其研究中显示，其不一致性因素由肝活检标本长度小于15mm，及肝纤维化阶段（F0,F1,F2）导致。有研究报道[17]，Fibrotest对于严重的原发性肝纤维化诊断的敏感性和特异性分别为75%和85%，此模型的应用可使46%的患者避免肝活检。Castera等[18]对FT（Fibrotest）与FS（FibroScan）联合（Castera algorithm）与APRI与FT联合（SAFE biopsy）分别做了研究，对于显著性肝纤维化（F2），两者的诊断的准确性分别为87.7%、97%，Castera algorithm可以使71.9%的病人避免肝活检，后者为48.3%，对于肝硬化阶段，Castera algorithm的诊断准确率为95.7%，SAFE biopsy为88.7%。由此可见，FT的联合应用可以提高其诊断的准确性。Poynard 等[19]第一次将FT应用于大样本研究，其结果显示，FT对各种病因所致的慢性肝炎肝纤维化的判断均适用，且显示了其良好的诊断价值。目前，关于亚洲人群中FT对于CHB的研究仍属少数，Kim BK等[20]通过对194例CHB患者FT与肝脏硬度测定（LS）结果的比较，其预测F2、F3、=F4的AUC分别为0.903、0.907、0.866，明显优于LS对应的0.873、0.897以及0.910，FT能更好地预测乙肝病毒感染患者的肝纤维化。目前，关于影响FT与肝活检的结果一致性的研究尚少见报道，Mi Sung Park等[21]在其研究中显示，肝纤维化处于F3-F4阶段，是影响慢乙肝病人FT与肝活检结果不一致的重要因素，然而，其研究存在一定局限性，诊断的准确性仍需进一步研究。
AST与PLT计数比值指数（APRI） APRI是AST与PLT计数比值，它于2003年由Wai等[22]人提出。预测显著性肝纤维化（Ishak评分>3)和肝硬化，其AUC分别为0.80和0.89。当APRI< 0.5时，排除临床显著性肝纤维化（CSF）的Se为91%，Sp为47%，PPV和NPV分别为61%和91%。当APRI>1.5,CSF的Se为41%，Sp为95%，PPV为88%，NPV为64%。当APRI< 0.5或>1.5时，51%的病人能够准确区分有或无显著肝纤维化。当其截断值< 1判断无肝硬化以及其截断值>2判断有肝硬化，这一诊断准确性为81%。Yusuf Yilmaz 等[23]在其一项研究中共纳入了455例病人，其中CHB 207人，CHC 108人，NAFLD 140人，在其研究中，对于CHC患者，检测其肝纤维化的Se为72.7%，Sp为62.4%,对于NAFLD患者，其Se为60%、Sp为73.3%，然而，对于CHB肝纤维化的诊断其Se和Sp分别为55%和75.4%。从此项研究可以看出，APRI对于CHB肝纤维化患者诊断的可靠性不高。APRI过去曾被做为HIV/HCV联合感染病人判断其显著性肝纤维化的替代指标，然而最近大规模的meta分析表明APRI判断HCV相关性肝纤维化只有中等程度的准确性[24]。
Forns指数 Forns指数包括四项临床参数：年龄、血小板计数、胆固醇水平、GGT,其参数模型为7.811 - 3.131 × ln [血小板计数 (×109/L)] + 0.781 × ln [GGT (U/L)] + 3.467 × ln[年龄 (yrs) - 0.014 × [胆固醇水平 (mg/dL)]。Forns[25]等将其应用于建模组与验证组，其AUC分别为0.86和0.81。这个研究的准确性在HIV与HCV联合感染的病人中得到验证[26]。AGüzelbulut F等[27]将其用于CHC患者显著性肝纤维化及肝硬化的检测，其AUC分别为0.795及0.879，同时在此研究中，其对于肝纤维化及肝硬化的可靠性较APRI(AUC分别为0.774，0.839)、FIB-4(AUC为0.764，0.874)略胜一筹。然而，这个模型能够用来区分轻度肝纤维化（F0-F1）和显著性肝纤维化（F2-F4）,但是它来区分F2至F4准确性不大[28]。
FIB-4指数 Sterling等[29]人通过对832例HCV/HIV感染的病人多变量回顾性分析的方法，建立了一个由年龄、AST、PLT以及ALT为参数的诊断模型。FIB-4的截断值< 1.45，其NPV为90%，Se为70%；当截断值>3.25，PPV为65%，Sp为97%。使用这些截断值，在验证组中，71%的病人可以避免肝活检。随后，Vallet-Pichard将这个模型应用于大样本单纯HCV感染的病人中，结果严重肝纤维化的AUC为0.85，肝硬化的AUC为0.91，78%的病人能被准确区分，从而避免肝活检[30]。Zhang YF等[31]将其用于慢性乙肝患者的研究，明显肝纤维化（S2～S4 ）、严重肝纤维化（S3-S4）以及肝硬化（S4)的AUC分别为 0.733 、0.746 和0.756 ，显示了与肝活检良好的一致性。
Fibrometer模型 2005年由Cales[32]等人提出，其参数包括血小板计数、凝血酶原指数（PI）、AST、A2M、HA、尿素和年龄。它的一个重要的特征是提出了肝纤维化在肝组织内所占的比例，另一个重要的特征是它的结果会通过专门的系统的检测。Cales在他的研究中报道了Fibrometer较Fibrotest、APRI、Forns指数有更高的准确性，然而，这一结论在其他研究中没有得到证实[33]。有研究者[34]将Fibrometer与FIB-4或者APRI联合，对于显著性肝纤维化（F2）的判断，准确性得到很大程度的提高。
FibroIndex模型 Koda等[35]将ALT、AST、r-球蛋白3项指标构成的参数模型命名为FibroIndex模型，对于预测显著性肝纤维化,在建模组及验证组其AUC分别为0.83、0.82，35%的患者可以避免肝活检,同时其研究表明FibroIndex值与肝纤维分期相关性明显，与APRI及Forns指数比具有优越性。随后，Adler M等[36]将FibroIndex和APRI的诊断效力进行了比较，其结果相似。
纤维化概率指数（FPI） 澳大利亚学者Sud[37]等人通过对176例慢性丙型肝炎病毒RNA阳性的患者进行研究，建立了包括年龄、饮酒史、胰岛素抵抗、AST以及胆固醇水平为参数的数学模型。当评分0.2时，其PPV为69%，当评分0.8时，其PPV达到了97%。应用此指数，48%的轻微肝纤维化的病人可以避免肝活检。
BRC（Biotechnology Research Center）评分 2013年，Attallah等[38]人通过对848例慢性丙型肝炎患者的研究，建立的血清学指标的诊断模型命名为BRC（Biotechnology Research Center）评分。BRC 评分建模组预测F2-F4、 F3-F4以及F4的AUC分别为0.87、0.83、以及0.89，验证组中分别为0.85、0.82 、0.88。同时，Attallah等人在其研究中将AAR、APRI、Fibro-α评分、King评分以及 BRC 评分与组织学肝纤维化程度进行了比较，其相关系数分别为0.26、0.36、0.58、0.45和 0.73，显示了BRC评分的优越性，但这一结果是否可靠仍需进一步大样本的研究。
其他血清学无创诊断模型 针对我国乙型肝炎的现状，我国学者做了大量的研究，影响较大的有2005年，Zeng等[39]通过对372例HBeAg阳性的CHB患者的研究，建立的SLFG模型(上海肝纤维化协作组模型)，它包括年龄、a2-MG、GGT和HA 四项指标，建模组的AUC为0.84，验证组的AUC为0.79，应用此模型，可以使35.5%的CHB患者避免肝活检。2006年，张文胜等人建立了一个判别肝纤维化程度的指数模型(FibroIndex),它包含年龄、血小板计数、r-GGT和HA四项指标。当肝纤维化≥S3时，其AUC为0．889，以3.0为界值，Se、Sp、准确性分别为90.2％、76.1％、82.0％；以2.2做为肝纤维化程度≥S2的界值时，其AUC为0.873，以5.4做为判别S4的界值时，其AUC为0.872，积分的高低与肝纤维化程度呈正相关。刘卫平等[41]于2008年，通过对纳入的20项指标进行筛选，建立了包括了结合珠蛋白、r-谷氨酰转肽酶和血小板计数3项指标构成的Fibroscore模型，它对HBeAg阳性或HBeAg阴性慢性乙型肝炎显著性肝纤维化均具有较高的诊断价值，其AUC为O．755-0．857，当以0.18及0.70为界值时，可使58.4%的病例避免肝活检，然而该模型诊对轻、中度肝纤维化的诊断价值不大。此后，吴盛迪等学者[42]通过对374例CHB的患者的研究，建立了包括年龄、PT、白蛋白、GGT四项参数的指数模型-显著性肝纤维化诊断模型(APAG模型)，诊断显著性肝纤维化（F2-F4）的AUROC建模组和验证组分别为0.792和0.773，随着APAG模型值的增高，发展为肝硬化的概率也随之增高，该模型可做为预测肝硬化的发生的指标。2012年，敖飞健等[43]人针对慢性乙型肝炎联合影像学指标建立了包括血小板计数、白蛋白/球蛋白、脾厚、透明质酸、年龄五项指标构成判断肝纤维化的评分表模（SZFibroS模型），当其值≥5.4，诊断≥ S2的Se为78.2%，Sp为67.7%，AUC为0.8153，准确率达到了76.7%，显示了与肝活检良好的一致性。
三、总结
　　　以上列出的血清学模型具有共同的特点，如ROC曲线下面积（AUC）均较大、模型所需指标易于从临床检验中获取、有较高的诊断准确性、敏感性、阳性预测值、阴性预测值、对有无显著肝纤维化具有较高的诊断价值。然而这些组合没有哪一个肯定优于其他组合，也没有一个能够准确区分临近肝纤维化的准确分级。且基于其数据存在不同程度的运算难度，目前仍没有一个模型在临床上得到普遍应用。目前，有学者将多种无创诊断方法联合使用，如APRI联合Fibrotest、FibroScan联合FinroMeter提高了诊断的准确性，然而，大部分的无创诊断模型只能区分有无肝硬化，对于显著性纤维化（F2）的诊断，仍不能代替肝活检。目前现有的影像学检查，有着血清学无创诊断模型类似的缺点，对于临近肝纤维化阶段的分期不易区分，诊断的准确性有待于进一步提高。基于肝活检及现有血清学诊断、影像学检查的的局限性，寻找一种新的无创诊断模型迫在眉睫。血清学诊断模型联合影像学检查对肝纤维化进行评估，将成为无创诊断的一种趋势，在未来，无创诊断有望完全取代肝活检对肝纤维的程度进行判断，但在此之前，仍有一段漫长的路程要走。