基于瞬時彈性成像技術檢測參數的非酒精性脂肪性肝病進展評估模型的建立

姚明解，文夏杰，王雷婕，何 瓊，羅建文，范建高，謝 青，陳成偉，傅青春，施軍平，楊永峰，徐 蕓，陸倫根，魯鳳民

1 北京大學 基礎醫學院 a.人體解剖學與組織胚胎學系,b.病原生物學系暨感染病研究中心，北京 100191；2 清華大學醫學院 生物醫學工程系，北京 100084；3 上海交通大學醫學院附屬新華醫院 消化內科，上海 200092；4 上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院 感染科，上海 200025；5 中國人民解放軍第九〇五醫院 肝病中心，上海 200052；6 杭州師范大學附屬醫院 肝病科，杭州 310014；7 南京市第二醫院 肝病科，南京 210003；8 鄭州大學第一附屬醫院消化內科，鄭州 450052；9 上海交通大學附屬第一人民醫院 消化科，上海 200080

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是由代謝異常所致的以肝內脂肪積蓄為特征的一類肝病。流行病學調查[1-2]顯示，我國2016年人群NAFLD患病率已達17.6%，預計2030年這一數字將達到22.2%。NAFLD主要包括非酒精性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，以及NAFLD相關肝硬化、肝癌等終末期肝病[3]。研究[3-4]表明，對NAFLD人群的肝病進展進行準確評估，進而對高風險人群進行有效的干預，對減少NAFLD相關并發癥及終末期肝病意義重大。

目前，NAFLD患者診斷和疾病進展評估的金標準為肝活檢。但由于NAFLD人口基數大，對所有NAFLD患者實行肝活檢來評估其疾病進展及治療療效不具有現實可行性。因此，開發無創方法對NAFLD進行評估是目前研究的熱點和難點。基于瞬時彈性成像的肝硬度值(liver stiffness measurement，LSM)已經被廣泛用于各種病因導致的肝纖維化、肝硬化的診斷。但由于NAFLD人群中，肥胖人群比例較高，肝脂肪變程度、皮下脂肪厚度影響LSM的準確性，使得LSM在NAFLD人群中應用受限[5-7]。基于瞬時彈性成像的檢測技術可以得到和彈性、超聲信號的幅度、頻率、散射及衰減程度相關的多參數，LSM僅為其中一個參數。本研究擬通過對基于瞬時彈性成像超聲參數的分析并建立多參數模型，探索超聲參數在評估NAFLD疾病嚴重程度中的用途。

1 資料與方法

1.1 研究對象 選取2014年7月—2017年7月在上海交通大學附屬第一人民醫院、上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院、上海交通大學醫學院附屬新華醫院、中國人民解放軍第九○五醫院、南京市第二醫院、杭州師范大學附屬醫院、鄭州大學第一附屬醫院就診的184例經肝活檢證實的NAFLD患者。排除標準：(1)合并藥物性肝炎者；(2)過度飲酒者(男性>210 g/周或女性>140 g /周)；(3)合并慢性乙型肝炎或HCV感染者；(4)組織學證據表明合并其他慢性肝病者；(5)確診為肝細胞癌者。所有入組的NAFLD患者均在肝活檢的1周內行LSM檢測，并在肝活檢當天進行血液采集及相關指標檢測。

收集基于彈性成像檢測設備(iLivTouch，無錫海斯凱爾醫學技術有限公司，中國)的超聲相關參數，超聲彈性測定得到的彈性、超聲信號的幅度、頻率、散射及衰減程度相關的多參數分別命名為P1～P18等15個參數(P8與P10、P15與P17為同一參數的不同單位值，P13未命名)，其中P2～10為超聲信號強度相關參數；P1、P11～18為超聲信號散射相關參數；P1為目前評估肝脂肪變的肝組織超聲衰減參數(ultrasound attenuation parameter，UAP)，P3為LSM。

1.2 評分標準 選用SAF評分系統作為多參數診斷擬合的金標準[8-9]。SAF具體評分如下：根據NASH臨床研究網絡評分系統(CRN)，評估脂肪變性等級(S)、炎癥活動等級(A)和纖維化階段(F)。脂肪變性程度(0～3分)的判定標準如下，以包含大中型胞質內脂滴的肝細胞百分比來計算，S0：<5%；S1：5%～33%；S2：34%～66%，S3：>67%。肝細胞的氣球樣變程度(0～2分)評分如下，0：沒有氣球樣變；1：少數氣球樣變；2：較多/明顯氣球樣變。小葉炎癥(0～2分)判定標準如下，0級：無小葉炎癥出現；1級：每個小葉<2個病灶；2級：每個小葉>2個病灶。通過將氣球樣變程度和小葉炎癥等級相加來計算炎癥活動等級(A0～4)。纖維化等級(0～4級)定義如下：1級為輕微肝纖維化，2級為顯著肝纖維化，3級為嚴重肝纖維化，4級為早期肝硬化。

1.3 倫理學審查 本研究經由上海交通大學附屬第一人民醫院倫理委員會審批，批號：2014(10號)，所納入患者均簽署知情同意書。

1.4 統計學方法 采用SPSS 21.0軟件進行統計學分析。計量資料采用M(P25～P75)表示。采用Spearman相關性檢驗描述兩個變量之間的關聯。使用線性回歸建立聯合診斷模型，使用逐步回歸法自動納入變量，變量納入標準為P<0.10，排除標準為P>0.20。建立受試者工作特征曲線(ROC曲線)，根據曲線下面積(AUC)比較不同指標對疾病進展的評估價值。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料 共納入NAFLD患者184例，男性占62%，平均40(26～51)歲，一般資料見表1。

表1 研究對象的一般情況

2.2 超聲參數對NAFLD相關脂肪變的診斷價值分析 以肝穿刺病理結果為金標準，使用Spearman檢驗分析超聲參數與肝脂肪變的相關性。在15個參數中，除了P2、P3外，其余參數均與肝脂肪變程度顯著相關(P值均<0.001)(表2)。

使用線性回歸方式建立反映肝脂肪變程度的多參數聯合方程，結果發現排除共線性因素后，P1、P12是肝脂肪變程度的獨立預測指標(P值均<0.001)(表3)。根據線性回歸分析結果，構建脂肪變診斷模型為：Y=0.013×P1+0.055×P12-0.318 5。該診斷模型計算值與脂肪變程度的相關系數為r=0.769(P<0.001)。

表3 線性回歸判定對于NAFLD人群脂肪變程度具有預測價值的參數

使用ROC曲線對聯合診斷模型的診斷價值進行評估，診斷模型對輕度脂肪變的AUC為0.895(95%CI:0.842～0.936，P<0.001)，使用1.024作為截斷值時，敏感度和特異度分別為82.35%和89.23%。對中度及以上脂肪變的AUC為0.939(95%CI：0.894～0.969)，使用1.532作為截斷值時，敏感度和特異度分別為86.26%和93.27%。單獨使用P1(UAP)診斷輕度脂肪變的AUC為0.805(95%CI:0.774～0.886,P<0.001)，使用245作為截斷值時，敏感度和特異度分別為80.50%和87.69%。診斷中度及以上脂肪變的AUC為0.921(95%CI：0.879～0.964)，使用265作為截斷值時，敏感度和特異度分別為86.25%和88.46%。

2.3 超聲參數對NAFLD相關肝臟炎癥活動情況的診斷價值分析 臨床應用SAF評分時，為了評估脂肪性肝炎的炎癥活動度，通常會將氣球樣變和小葉炎癥合并計算，將評分≥2分記為顯著活動，需要進行密切關注。因此，在本研究分析了多參數指標對NAFLD相關肝臟炎癥活動度的診斷價值。結果顯示P1、P2、P3、P5、P6與肝臟炎癥活動度相關(r值分別為0.154、0.161、0.241、0.186、0.271，P值均<0.05)(表2)。

表2 超聲參數與NAFLD人群脂肪變程度、炎癥活動度及肝纖維化程度相關性分析

使用線性回歸進行擬合，結果顯示，P1、3、6、11是肝臟炎癥活動度的獨立預測指標(P值均<0.05)(表4)。基于構建的肝臟炎癥活動度線性回歸方程診斷模型為：Y=0.008×P1+0.030×P3+0.029×P6-1.875×10-4×P11+0.416。

表4 線性回歸判定對于NAFLD人群肝臟炎癥活動度具有預測價值的參數

使用ROC曲線評估該模型對炎癥活動度的診斷能力，結果顯示該模型診斷早期炎癥(≥A1)的AUC為0.828(95%CI：0.793～0.865,P<0.001)，以2.74為截斷值，敏感度及特異度分別為70.6%和85.7%(P<0.001)；診斷顯著炎癥活動(≥A2)的AUC達到0.874(95%CI：0.817～0.918,P<0.001)，以2.75為截斷值，其診斷敏感度和特異度分別為73.96%和93.33%(P<0.001)。ALT診斷早期炎癥(≥A1)的AUC為0.638(95%CI：0.534～0.741)，診斷顯著炎癥活動(≥A2)的AUC達到0.788(95%CI：0.637～0.939)。

2.4 超聲相關多參數診斷模型對NAFLD相關肝纖維化的診斷價值分析 相關性分析結果顯示，在15個參數中P2、P3與肝纖維化程度顯著相關(r值分別為0.510、0.476，P值均<0.001)(表2)。

在建立多因素回歸方程時，為了達到更好的回歸效果對P2、P3分別與纖維化等級進行曲線擬合，進行對數變換后納入線性回歸方程，建立診斷模型。最終P1、P2、P3、P15進入方程(表5)。用于肝纖維化程度判斷的回歸模型公式為Y=-0.003×P1+0.601×(lnP2)+0.285×(lnP3)+0.036×P15+0.078。

表5 線性回歸判定對于NAFLD人群纖維化程度具有預測價值的參數

使用ROC曲線對多指標診斷模型進行評估，結果顯示，聯合診斷模型診斷顯著肝纖維化的AUC為0.805(95%CI：0.740～0.869,P<0.001)，以2.00為截斷值，敏感度及特異度分別為72.27%和79.69%。對診斷嚴重肝纖維化的AUC為0.767(95%CI：0.699～0.827,P<0.001)，以2.02為截斷值，敏感度及特異度分別為77.63%和66.42%。對診斷早期肝硬化的AUC為0.803(95%CI：0.701～0.906)，以2.24為截斷值，敏感度及特異度分別為90.00%和66.47%。P3(LSM)診斷顯著肝纖維化的AUC為0.762(95%CI：0.692～0.832)，診斷嚴重肝纖維化的AUC為0.743(95%CI：0.670～0.815)，診斷早期肝硬化的AUC為0.745(95%CI：0.633～0.856)。

3 討論

研究[5,10]表明，NASH為NAFLD人群疾病發展的重要階段，NASH患者在10～15年的肝硬化發生率高達15%～25%，遠高于NAFL人群的0.6%～3%。因此，及早發現NASH患者及NAFLD相關肝纖維化患者并通過飲食、運動等干預措施對及早控制疾病進展、延緩甚至逆轉疾病進程、減少NAFLD相關終末期肝病發生具有重要意義。

臨床上，NAFLD通常使用腹部影像學檢查如超聲、MRI檢查進行評估。但目前所用超聲技術僅能粗略評估NAFLD患者的脂肪變情況，其敏感度較低，對于NAFLD相關肝纖維化及肝臟炎癥的評估效能有限，因此亟需新的、無創的脂肪肝疾病進程定量評估手段。基于瞬時彈性成像的UAP用于NAFLD肝脂肪變的相對定量檢測，但有研究[11-12]發現當BMI>30 kg/m2，皮膚至肝包膜距離>25 mm，UAP診斷脂肪肝的準確性會下降，并且UAP對相鄰等級的脂肪變程度鑒定能力仍不十分理想。在本研究中，基于包含UAP等參數建立的肝脂肪變評估回歸模型對中度及以上脂肪變的AUC可達0.939，優于單獨使用UAP，且增加了穩定性，為NAFLD人群肝脂肪變評估提供了一種可能手段。對于NAFLD患者肝臟炎癥活動度的判斷，常用ALT、AST等生化指標，然而，這些指標在NAFLD患者中既不能排除、也不能確證NASH的存在[8]。CK-18是目前反應NAFLD相關肝炎最有潛力的指標，但其AUC僅在0.7左右，遠不能達到替代指標的要求[13]。本課題組的前期研究[14]表明，LSM對慢性乙型肝炎患者及NASH患者相關的肝臟炎癥具有較好的評估價值。基于此，本研究建立了肝臟炎癥活動度評估模型，該模型對早期炎癥(≥A1)及顯著炎癥活動(≥A2)的AUC均在0.8以上，優于ALT。此外，本研究還建立了肝纖維化評估模型，其評估顯著肝纖維化的AUC為0.805(95%CI：0.740～0.859)，而LSM對顯著肝纖維化、嚴重肝纖維化、早期肝硬化的AUC均在0.75左右。但其對診斷嚴重肝纖維化特異度較低，這可能與樣本的選擇有關，在以后的研究中還需進一步優化。

綜上所述，本研究通過對肝彈性檢測設備相關參數數據的分析和篩選，構建了分別用來評價NAFLD人群肝脂肪變程度、炎癥活動度及肝纖維化程度的3個模型，這對于判斷NAFLD人群疾病進程，及時給與干預具有重要意義。盡管本研究按照嚴格的納排標準對研究對象進行了篩選，但仍可能存在一定的局限性。因此，在臨床應用前仍需要更大樣本量的驗證。

利益沖突聲明：本研究不存在研究者、倫理委員會成員、受試者監護人以及與公開研究成果有關的利益沖突。

作者貢獻聲明：魯鳳民、陸倫根、姚明解負責課題設計，擬定寫作思路，指導撰寫文章；姚明解、文夏杰、王雷婕負責收集數據，資料分析與撰寫論文；何瓊、羅建文負責超聲參數解析及技術指導；范建高、謝青、陳成偉、傅青春、施軍平、楊永峰、徐蕓負責提供臨床數據并指導分析；魯鳳民、姚明解負責修改論文并最后定稿。