剪切波弹性成像无创诊断MAFLD患者肝纤维化的应用进展

Advances in the Application of Shear Wave Elastography in Noninvasive Diagnosis of Liver Fibrosis in MAFLD

摘要: 代谢相关性脂肪肝病(MAFLD)是一种正在全球范围流行的慢性肝病，曾用名非酒精性脂肪肝病(NAFLD)。肝纤维化是MAFLD病情进展中的重要阶段，随着肝纤维化的发展有极大风险进展为肝硬化、肝癌。对MAFLD患者进行肝纤维化评估可以达到早期干预和改善预后的目的，剪切波弹性成像(SWE)是一种肝纤维化诊断的非侵入性技术，以其简便、快捷、高效的检查特点在临床得到了广泛的应用。本文旨在对当前SWE在MAFLD肝纤维化诊断中的应用进展进行综述。

Abstract: Metabolic-associated fatty liver disease (MAFLD) is a chronic liver disease that is becoming endemic worldwide, formerly known as non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). Liver fibrosis is an important stage in the progression of MAFLD, and with the development of liver fibrosis, there is a great risk of progression to liver cirrhosis and liver cancer. Shear wave elastography (SWE) is a non-invasive technique for the diagnosis of liver fibrosis, which has been widely used in clinical practice due to its simple, fast and efficient examination characteristics. This article is to review the current progress in the application of SWE in the diagnosis of liver fibrosis in MAFLD.

1. MAFLD概述及其与肝纤维化

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)是指除过量饮酒或其他慢性肝病外经影像学或肝组织病理证实的肝细胞脂肪变性超过5%的临床综合征，是一种与代谢异常疾病密切相关的肝脏疾病[1]。此前国际专家共识提出将NAFLD更名为代谢障碍相关脂肪肝病[2] (metabolic dysfunction-associated fatty liver disease, MAFLD)，以更好地反映NAFLD和代谢性疾病之间的双向流行病学和病理生理学联系。MAFLD的定义强调了代谢功能障碍在脂肪肝病中的核心作用，通过重新定义使得代谢相关性脂肪肝病的评估不再仅仅依赖于酒精摄入和其他共存肝病病因的排除，更有助于准确地识别和评估脂肪肝及其相关风险，特别是对于肥胖、2型糖尿病或存在代谢失调的患者群体。随着肥胖及其相关疾病的流行，MAFLD的发病率正在逐年攀升，基于几项大型人群研究的新证据表明，亚太地区的MAFLD流行率在过去三十年中呈指数增长[3]。目前MAFLD已成为慢性肝病的最常见原因，是导致肝脏相关疾病发病率和死亡率升高的主要因素。

MAFLD的病程发展涉及多个阶段，从早期的肝脂肪变性、脂肪性肝炎到晚期的肝硬化、肝癌，肝纤维化是其病情进展的重要决定因素。肝纤维化是指细胞外基质成分的过度沉积，通常与慢性肝损伤、炎症反应的持续激活和纤维生成相关。尽管没有证据表明MAFLD患者的脂肪变性或脂肪性肝炎与肝脏相关并发症或死亡率存在直接相关性，但MAFLD患者的肝纤维化却与之呈现出显著关联[4]。对于已经确诊MAFLD的患者，进行肝纤维化评估可以对其中具有肝硬化风险的潜在患者采取提前干预，从而达到改善患者临床预后的目的。Diederick J等的研究[5]探讨了肝脏硬度测量(liver stiffness measurement, LSM)预测MAFLD患者中肝纤维化或肝硬化的疾病进展和临床结果的准确性。结果表明，LSM值与MAFLD患者的疾病进展风险显著相关，尤其是在F3和F4阶段的患者中表现明显，提示了LSM在临床应用中的重要价值。

2. 剪切波弹性成像诊断MAFLD/NAFLD肝纤维化

剪切波弹性成像(shear wave elastography, SWE)是一种新兴的医学影像技术，它利用剪切波在组织中传播的速度来评估组织的弹性，从而无创地检测和量化肝纤维化[6]。该技术的发展历程可以追溯到20世纪末，随着超声技术的进步和弹性成像理论的成熟，SWE逐渐从理论走向临床应用。最初，研究者们利用超声波在组织中产生剪切波，并通过测量剪切波的传播速度来评估组织的硬度。随着技术的进步，剪切波的产生和检测方法得到了优化，使得成像的精度和可靠性大大提高[7]。进入21世纪，SWE技术得到了快速发展，多种商业化的设备相继问世。这些设备不仅提高了成像的分辨率，还简化了操作流程，使得临床医生能够更加便捷地使用这项技术。

2.1. 诊断效能

目前常用于肝纤维化评估的SWE技术根据剪切波的产生方式不同[8]主要包括点式剪切波弹性成像(p-SWE)和二维剪切波弹性成像(2D-SWE)，这些技术在诊断MAFLD/NAFLD患者纤维化程度方面具有不同的诊断效能。Parag V Patil等[9]的一项观察性研究中采用p-SWE测量正常个体与NAFLD患者的肝脏硬度，研究结果显示NAFLD患者的平均肝脏硬度为10 ± 5.1 kPa，而健康个体为4.4 ± 0.7 kPa。此外，NAFLD患者的肝脏硬度与超声脂肪肝分级之间存在显著正相关(r = 0.848, p < 0.001)。该研究表明，NAFLD患者的肝脏硬度显著高于健康个体，p-SWE在评估和监测疾病进展方面具有相当潜力，可以作为评估患者肝脏硬度的有价值的非侵入性诊断工具。此外，关于2D-SWE和衰减成像(ATI)在慢性肝病(CLD)中对肝纤维化和脂肪变性的诊断性能比较，一项纳入了190名CLD患者的研究[10]中发现，2D-SWE和振动控制瞬态弹性成像(VCTE)的检测结果之间存在显著相关性。2D-SWE和ATI在评估慢性肝病中表现出与传统VCTE和控制衰减参数(CAP)相当的性能，为诊断肝纤维化和脂肪变性提供了可靠的替代方法。Karagiannakis DS等[11]的研究针对2D-SWE在NAFLD患者的肝纤维化诊断性能进行评估，并与瞬时弹性成像(TE)的性能进行了对比。在受检的552例NAFLD患者中，通过TE和2D-SWE检测的肝硬度均呈现显著相关性。通过使用2D-SWE，85名患者(15.4%)至少患有严重纤维化，52名患者(9.4%)患有肝硬化。对于至少患有严重纤维化或肝硬化的患者，两种方法之间的相关性很强(r, 0.84; P < 0.001; r, 0.658; P < 0.001)。当使用TE作为参考时，2D-SWE在诊断严重纤维化和肝硬化方面分别显示出98.8%和99.8%的准确性。研究结果指出对于NAFLD的肝纤维化诊断，2D-SWE和TE具有相当的可行性和临床适用性。并且即使在超重或肥胖患者中的LSM也具有很强相关性，证实了2D-SWE可以有效地用于这种情况下的肝纤维化评估。另一项探讨2D-SWE与p-SWE在肝纤维化诊断中的应用效能的回顾性研究[12]中对两种SWE技术进行了比较，结果显示2D-SWE技术在慢性肝病患者中具有良好的重复性，证明了其在肝脏硬度测量中的高重复性和可靠性，适合用于临床实践。与p-SWE相比，2D-SWE能够在更大的区域内进行实时测量，提供更高的空间分辨率，能够更好地评估肝脏的纤维化程度。

总的来说，2D-SWE 在诊断肝纤维化方面具有更高的诊断效能，尤其是在评估晚期纤维化和肝硬化时。然而，p-SWE由于其操作简便和设备的广泛可用性，仍然在临床实践中具有重要地位。具体选择哪种技术应根据临床需求和设备可用性来决定。

2.2. 局限性和影响因素

SWE在MAFLD肝纤维化的非侵入性诊断中展现出显著的应用价值，但仍存在一些局限性和争议[13]。首先，该技术对操作者的依赖性较高，图像的采集和解读需要专业培训，这可能导致不同操作者之间的结果存在差异。其次，在肥胖患者或肝脏位置较深的情况下，超声波的衰减和散射可能影响成像质量，从而限制了技术的应用范围。此外，肝纤维化的分期与剪切波速度之间的关系并非完全线性，不同阶段的纤维化可能表现出相似的弹性值，这给准确分期带来挑战。因此，尽管SWE技术在肝纤维化诊断中具有重要价值，但仍需进一步研究和改进以克服这些局限性和争议。

3. 不同肝纤维化诊断方法的应用比较

传统的肝纤维化诊断方式依赖于肝脏组织学活检[14]。作为一种侵入性的有创检查，肝活检可能引发不适和部分并发症，如出血、感染等，虽然发生概率较低，但是仍然无法完全排除风险。此外，肝活检能获取到的肝组织样本范围有限，无法完全代表整个肝脏的病理情况。并且，肝活检由于取样位置的随机性可能导致错过病变区域而产生假阴性的结果。

血清标志物测定肝硬度的相关参数是通过将患者的血液生化指标利用特定公式计算得出，其优势在于成本低廉、易于获取，有助于对肝硬度进行初步评估。但其并不具备肝特异性，Chen等的研究[15]报道了生物标志物检测结果存在较高的假阴性率，这表明它们最好用于排除没有晚期纤维化和肝硬化的个体，以避免不必要的肝脏活检，但单独使用时并不能实现充分预测。针对高风险以及需要确诊的患者，血清生物标志物和影像学检查方式的组合应用具备更高的成本效益和准确性。

磁共振弹性成像(MRE)可以实现对整个肝脏的检测，但是其检查费用比较高昂，且耗时较长，在部分无法耐受检查的患者中使用受限。TE的检查优势在于操作简易便捷，并且对代偿性肝硬化的预后价值也得到了良好的验证，然而对于肝外炎症和疾病导致的肝纤维化评估的假阳性率较高。并且由于该技术缺乏灰阶图像引导，检查中无法避开肝内血管和占位，在一定程度上降低了准确性。与之相比SWE提供了实时可视化的彩色定量弹性图像，操作者可以根据解剖信息选择合适的位置以调整感兴趣区域大小进一步精确检测结果。

相较几种方法，MRE和SWE在诊断肝脏疾病中均有良好效能，对于检测进展期肝纤维化和肝硬化具有较高的准确性。此外，它们还可用于预测肝功能失调以及区分NAFLD和单纯性脂肪肝[16]。Furlan等[17]报道对于已经进行肝活检确诊为NAFLD的患者的肝纤维化评估，MRE表现出了最佳的诊断准确性，而2D-SWE和TE的诊断准确性略低，但仍然具有相当的可比性。总体而言，在LSM的方式选择上需根据诊断准确性和其他因素(例如设备可用性和患者可接受性)进行综合考虑。

4. 前景展望

在过去的几年中，新型SWE技术的研究进展迅速，这些技术旨在提高肝纤维化评估的准确性和便捷性。首先，多参数SWE技术[18]的发展使得同时评估肝脏的硬度和弹性成为可能。这种技术结合了不同频率的剪切波来获取更全面的肝脏组织特性，从而提高了对不同阶段肝纤维化的鉴别能力。在一项采用多参数p-SWE技术评估肥胖人群肝硬度的前瞻性研究[19]中，采用多参数p-SWE对受检者进行肝硬度检测，并与传统p-SWE的效能进行比较。研究结果显示多参数p-SWE在一次屏气中可进行多达15次测量，与传统p-SWE显示出中度到高度的相关性和中度一致性。Gao J等的研究[20]通过检测在成人肝脏中进行常规p-SWE、自动p-SWE和超声衍生脂肪分数(UDFF)的可重复性后发现，p-SWE、自动p-SWE和UDFF用于检验观察者内重复性和观察者间再现性的ICC > 0.85 (95%置信区间0.85~0.99)，Bland-Altman一致性界限的平均差异为−0.02 (上限0.09，下限−0.12)，常规p-SWE和自动p-SWE方法之间测量的剪切波速度相关性很强(r² = 0.87)。结果表明，与传统的p-SWE相比，自动p-SWE在测量成人肝脏硬度方面具有更高的可靠性、可重复性和时间效性。

其次，人工智能(AI)在超声弹性成像中的应用为自动分析和解读图像提供了新的可能性[21]。通过深度学习算法，AI系统能够从大量的剪切波图像中学习，以识别和量化肝纤维化的特征，从而减少人为误差并提高诊断效率。此外，便携式SWE设备的开发使得这种技术能够更广泛地应用于不同的医疗环境，包括基层医疗机构和偏远地区[22]。这些设备的小型化和操作简便性使得无创肝纤维化评估更加普及。最后，跨模态融合技术的研究也在日渐深入，如将SWE与磁共振成像(MRI)或计算机断层扫描(CT)相结合，旨在提供更全面的肝脏评估。这种融合技术可以提供肝脏结构和功能的多维度信息，有助于更准确地诊断和分期肝纤维化。

5. 结语

SWE在MAFLD肝纤维化诊断中的应用，不仅提高了诊断的准确性和可靠性，还对患者的管理策略产生了深远的影响。通过无创的成像技术，医生能够更早地识别出肝纤维化的进展，从而为患者提供及时的干预和治疗。此外，该技术还可以用于监测治疗效果，帮助医生调整治疗方案，以实现个体化医疗。因此，SWE技术在MAFLD患者管理中发挥着重要的指导作用，有助于改善患者的预后和生活质量。综上所述，SWE技术的研究进展为MAFLD患者的肝纤维化无创诊断提供了新的工具和方法，随着技术的发展应用有望进一步提高诊断的准确性和可及性。不过，尽管SWE技术在肝纤维化诊断中具有重要价值，但仍需进一步研究和改进以克服目前针对该技术所存在的一些局限性和争议。

NOTES

^*通讯作者。