雙模態磁共振氫質子密度脂肪分數對非酒精性脂肪性肝病分級的診斷價值

梁 珊，齊 石，王欣欣，仇麗霞，范作鵬，劉曉慧，韋新煥，馬麗霞，柳雅立，張 晶

非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD）已成為我國第一大慢性肝病和常規健康體檢者肝臟生化酶學異常的首要原因[1]，嚴重危害人民群眾生命健康。肝臟穿刺病理活檢是診斷和評估NAFLD的最佳手段，尤其是區分單純性脂肪肝與非酒精性脂肪性肝炎（non-alcoholic steatohepatitis, NASH）的“金”標準。但因有創、取樣偏差以及重復肝穿較難實現等原因，限制了其在臨床的應用。近年，磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）眾多序列算法技術的快速迭代，使得氫質子密度脂肪分數（1H proton density fat fraction, PDFF）在多種模態下均較易獲得，可用于半定量或定量評價肝臟脂肪含量。基于MRI和磁共振波譜成像（magnetic resonance spectroscopy, MRS）2種模態下測量PDFF已逐漸應用于臨床診斷和臨床藥物試驗。本研究納入一組臨床確診的脂肪肝病例，結合其中部分患者肝臟病理學檢查結果，對MRI及MRS雙模態下PDFF對NAFLD分級診斷的價值進行評價。

1 對象與方法

1.1 對象 本研究為單中心、前瞻性、非干預性研究。將2015年3月—2020年1月于首都醫科大學附屬北京佑安醫院脂肪肝門診就診，經肝臟B超、FibroScan、血液及肝臟生化學檢查，初步符合《非酒精性脂肪性肝病診療指南（2010年修訂版）》[2]中診斷標準的173例患者納入研究。患者均進行基于MRI、MRS估算的雙模態（MRI-PDFF、MRS-PDFF）檢查、常規臨床檢查。隨后遵循患者意愿，其中55例患者行肝臟穿刺病理學檢查。排除標準：合并肝炎病毒感染、HIV-1感染、長期大量飲酒、自身免疫性肝病、合并惡性腫瘤等。所有患者均簽署知情同意書，本研究經首都醫科大學附屬北京佑安醫院倫理委員會通過。具體篩選流程如圖1所示。

圖1 研究對象篩選流程圖Figure 1 The flow chart of research object screening process

1.2 方法 詳細問詢患者病史，包括既往有無慢性肝病史、高血壓、高血脂癥、Ⅱ型糖尿病、高尿酸血癥；入組前有無特殊藥物用藥史；記錄入組患者年齡、性別、身高、體質量信息，計算身體質量指數（body mass index,BMI）。完善如下檢查：常規實驗室檢查包括血常規，生化檢查包括肝功能、腎功能、血脂等（Olympus AU 5400，日本奧林巴斯公司）；肝臟瞬時彈性成像系統（FibroScan，法國Echosens公司）檢測受控衰減指數（controlled attenuation parameter, CAP）等。通過年齡、ALT、AST及PLT等資料計算獲得肝纖維化相關指標APRI和FIB-4。

1.2.1 雙模態（MRI及MRS）條件下測定PDFF 本研究使用SIEMENS Magnetom TRIO 3.0T超高場磁共振掃描儀（德國西門子公司），所有檢查均由同一放射科主治醫師施行。采用SIEMENS LiverLAB?專利序列軟件包，8通道體線圈，多回波DIXON序列，具體DIXON 參數為FOV 380 mm×285 mm，矩陣256×192，層厚 5 mm，TR 200 ms，TE 2.46、6.15、9.84、12.30、14.76、17.22 ms，屏 氣掃描，MRI-PDFF測量在肝內選取8個感興趣區（避開大血管和主要膽管），每個感興趣區面積約225 mm2，結果取平均值。MRS參數（HISTO）為單體素MRS成像感興趣區，避開大血管和肝內膽管，感興趣區容積30 mm×30 mm×30 mm，TR 3000 ms，TE 12、24、36、48、72 ms，帶寬 1200 Hz，屏氣掃描一次完成。如圖2所示。

圖2 典型病例的MRI-PDFF和MRS-PDFF示意圖Figue 2 Diagram of MRI-PDFF and MRS-PDFF of A Typical Case

1.2.2 病理學檢查及分級與評分標準 遵從患者意愿，于MRI檢查當天至14 d內行B超引導下肝穿病理穿刺檢查（Bard穿刺針，16 G×130 mm）。標本長約1.0～2.0 cm，10%甲醛溶液固定，制作石蠟包埋切片，分別行HE、Masson等染色。由1名病理科主任醫師專門負責本研究閱片。根據細胞脂肪變性占所獲取肝組織標本量的范圍計算脂肪百分比，參照《非酒精性脂肪性肝病診療指南（2010年修訂版）》[2]中的標準分為S0級（＜5%）、S1級（5%～33%）、S2級（34%～66%）和S3級（＞67%）共4級。常規進行NAFLD活動度評分（NAFLD activity score, NAS）：即依照肝細胞脂肪變（0～3分）、小葉內炎癥（0～3分）和肝細胞氣球樣變（0～2分），3項總分為0～8分。NAS＜3分排除NASH，NAS＞4分則診斷為NASH，介于2者之間則不能肯定為NASH[3]。

1.3 統計學處理 使用IBM SPSS 22.0軟件包進行統計分析，部分統計圖由Graphpad Prism 8.0版繪制。Kolmogorov-Smirnov檢驗計量資料是否符合正態分布，符合正態分布的計量資料用±s表示。組間總體比較用單因素方差分析，組間兩兩比較用SNK q檢驗；計數資料用頻數和百分率表示，3組間比較用 R×C χ2檢驗，兩兩比較用χ2檢驗。采用Pearson相關性分析，分析MRS-PDFF、MRIPDFF分別與BMI、相關生化指標等相關性。采用Spearman相關分析，分析2種PDFF與肝臟脂肪變性程度、NAS評分的相關性。采用ROC曲線分析MRI-PDFF、MRS-PDFF對NAS評分的診斷效能。P值＜0.05表示差異具有統計學意義。

2 結 果

2.1 一般資料和實驗室檢查結果 173例患者中，男性占多數（約60%）；55例患者行肝穿病理檢查，年輕患者、肝臟損傷程度較重患者較易接受肝穿刺檢查。按照肝臟脂肪變性嚴重程度將55例患者分為S1組、S2組和S3組，3組患者在年齡、CAP、ALT、GLU、LDL-C、TG、脂肪變性等方面比較，差異均無統計學意義（P均＞0.05），而HDL-C，尿酸、PLT水平比較差異均有統計學意義（P均＜0.05）。見表1。

表1 患者一般信息Table 1 General information of all patients

2.2 MRI-PDFF及MRS-PDFF的獲取及其與其它指標的相關性分析 173例患者均完成雙模態PDFF測量。MRS-PDFF和MRI-PDFF的最小值～最大值范圍分別為0.55～45.36，2.85～68.90。在與各生化指標線性相關分析中，比較相關系數r及其95%CI，可見2種PDFF水平與ALT、LDL-C、TG、TC、尿酸水平均呈正相關，與HDL-C水平則呈負相關。MRI-PDFF與PLT水平呈正相關，MRS-PDFF則顯示無線性關系。在與代表纖維化的APRI指數和FIB-4指數相關性分析中，2者均未提示線性相關關系。詳見表2。

表2 MRI-PDFF、MRS-PDFF與常規肝臟生化檢查、CAP、APRI、FIB-4相關性分析Table 2 Correlation analysis between PDFF and routine blood biochemical index, CAP, APRI, FIB-4

2.3 肝臟病理分析 55例肝穿病理標本，評價肝脂肪變性時，S0級（＜5%脂變）0例，S1級為20例，S2和S3級分別為16例和19例。NAS評分最低為3分，故將0～3分合并為1組，該組共14例，4分為9例，＞4分為32例；亦即本研究當中，經肝穿病理證實為NASH的病例數32例，不能確證為NASH的病例數23例，占41.8%（表3）。MRS-PDFF和MRI-PDFF與肝脂肪變性程度線性相關度良好，r值分別為0.602和0.606，差異有統計學意義（圖3）。MRIPDFF與MRS-PDFF之間相關性好，r=0.804（95%CI：0.744～ 0.855），P=0.001（圖 4）。MRI-PDFF、MRS-PDFF診斷NASH（NAS＞4分）時，2者AUC分別為0.884和0.866（圖5）。

表3 55例患者的肝臟病理NAS評分狀況Table 3 Fifty-five patients' liver biopsy NALFD activity score (NAS) and other features

圖3 不同肝脂肪變性分級的MRS-PDFF（A）、 MRI-PDFF（B）水平Figure 3 MRS-PDFF (A) and MRI-PDFF (B) are related to the corresponding steatosis grade of the liver

圖4 2種模態MRI-PDFF、MRS-PDFF的相關性Figure 4 The MRI-PDFF and MRS-PDFF of the 2 modes showed a good correlation

圖5 雙模態MRI-PDFF、MRS-PDFF對NAS＞4分（符合NASH診斷）的ROC曲線Figure 5 Diagnostic efficacy diagram of bimodal MRIPDFF and MRS-PDFF for NAS ＞ 4 (in accordance with NASH criteria)

3 討 論

針對NAFLD，尤其是NASH的診斷，肝臟病理檢查仍是金標準，但病理活檢因有創性等諸多原因，不能滿足臨床診療和藥物臨床評估的需求亦是臨床現實。眾多潛在NASH患者因無法進行肝臟病理檢查，可能延誤診治時機，或不能正確進行疾病危險分層管理。因此，尋找合適的替代方法是肝病本領域研究的持續熱點。

傳統核磁成像受到T1偏頻、T2*衰減、脂肪和渦流中質子多頻段信號干擾等因素限制，無法準確定量肝臟脂肪。但近年來新興的多種序列技術消除了傳統MRI偏倚，可以提供MRI-PDFF。這種新生物學標志物，與MRS-PDFF具有很好的相關性和等效性[4]。在本研究中，2者相關系數r=0.8022（95%CI：0.789～ 0.817）。MRI-PDFF可對全部肝臟的肝段測量脂肪，并基本可應用于目前主要臨床MRI平臺（飛利浦、GE、西門子等），而MRS-PDFF則通過生物化學方法測量小塊區域感興趣的脂肪，2者分別從大體和部分2個角度來評估肝臟脂肪含量，具有較好的互補性。

NAFLD與代謝異常相關早已是共識，故新近有更名為代謝相關性脂肪性肝病的倡議[5]，以便更精確定義該疾病的基本特征。本組研究病例中，男性病例占比稍多，病史資料中顯示臨床確診糖尿病病例的占比不高（5.8%），這可以解釋雙模態PDFF與HDL呈負相關，與TG、TC和尿酸呈正相關，而與血糖水平未呈相關性的原因。一般認為血清酶學或血脂等指標與病理學分級診斷相關性并不可靠，且受到患者體質量、服用藥物、共患疾病等多種因素制約。值得注意的是，PDFF與肝纖維化程度未顯示關聯。與APRI評分相關性檢驗中，2種模態PDFF的P值均在0.60左右，顯示無線性相關；與FIB-4評分相關性檢驗中，P值在0.05左右，也未見明顯相關性。一般認為NASH患者的肝臟脂肪變性程度與纖維化進展呈負相關或不相關，故本研究未展示和討論包含纖維化（F）的SAF病理評分系統與PDFF的關系。

NASH患者占NAFLD人群的20%～25%，約有20%的NASH患者將發展為進展期肝纖維化和肝硬化，比例顯著高于單純性脂肪肝患者（4%），因此NASH患者是NAFLD診斷和治療的重點人群[6]。NASH診斷很大程度上仍依據病理檢查，然其缺點如前述及。盡管經過充分溝通，本研究亦僅約30%患者行肝穿刺檢查，表明多數患者對病理活檢仍存顧慮，這也是磁共振等技術為代表的無創診斷能夠獲得長足進展的重要動因[7-8]。

B超和FibroScan檢查是當前應用最多的脂肪肝診斷方法，成本低廉，可重復性較好。CAP被多個國內外指南推薦，可用于診斷10%以上的脂肪變性，與脂肪變性分級的相關性可達0.8以上，然而肥胖和超重患者檢測失敗率高，存在腹水時常難以施行[9]。磁共振則可以克服以上缺點，但成本較高，基層醫院尚待開展。盡管NAS評分包括脂肪變、小葉內炎癥和氣球樣變3部分，但2種MR模態下測定所得PDFF對于NAS評分仍有很好的預測價值。在本研究中，隨著脂肪變性等級（S）增加，2種模態測量的PDFF亦增加，r值分別為0.602和0.606，組間比較提示P值＜0.001，表明核磁影像學與病理形態學上對于肝臟脂肪變的診斷效能一致。當NAS＞4分時，MRI-PDFF和MRS-PDFF的AUC分別為0.884和0.866，提示2者在判別患者是否存在NASH時均有較高診斷效能，且效能相仿。MRS-PDFF已應用于幾項大型流行病學研究，可準確分類肝臟脂肪變性和量化肝臟脂肪含量[10]；一系列多中心研究表明，MRI-PDFF用于24周或48周內對肝臟脂肪含量變化的縱向評估時，與相應肝臟組織學比較，MRI-PDFF在評估肝脂肪變化方面可能比后者更加敏感，預期未來有更多臨床試驗將其做為主要研究終點的評價指標[11-12]，進一步推動整體NASH的藥物研發。

本研究尚存在不足之處。首先是樣本量偏少，這也是臨床診斷試驗中的截斷值不穩定的重要原因。關于多種MR模態條件下所測定的PDFF，受制于廠商不同的算法序列，目前尚無統一截斷值用于鑒別脂肪變嚴重程度，各級之間截斷值差異亦無統計學意義[13]。其次在評價小葉炎癥、氣球樣變和纖維化時，尚有待結合MRE（磁共振彈性成像檢查）做進一步深入分析和數據積累。