超声二维剪切波弹性成像评估HIV感染者肝纤维化状况的临床研究

Clinical Study on the Evaluation of Liver Fibrosis in HIV-Infected Patients Using Ultrasonic Two-Dimensional Shear Wave Elastography

摘要: 目的：探讨二维剪切波弹性成像(2D-SWE)在HIV感染者肝纤维化评估中的临床应用价值。方法：前瞻性选取2023年10月~2024年10月157例在本院艾滋病门诊接受正规治疗的HIV感染者和70例年龄、性别相匹配的同期健康正常人作为研究对象。均进行2D-SWE检查及血常规、肝功能等相应的血清学检查，对两组之间所有测量参数进行差异性、相关性的统计学分析。结果：1) 长、短病程组的骨密度按照对照组、短病程组、长病程组的顺序逐渐降低(F = 25.161, P < 0.05)；均有统计学意义；2) 长、短病程两组的血糖、ALT、AST、甘油三脂、APRI高于对照组(F = 5.292, 4.838, 7.919, 3.926, 6.405；均P < 0.05)；3) 杨氏模量值按照对照组、短病程组、长病程组的顺序逐渐增高(F = 32.579, P < 0.05)；4) 重复性检测显示操作性及重复性良好；5) Pearson相关性分析表明，杨氏模量值与病程、ALT、AST、APRI、尿肌酐、甘油三脂、BMI呈明显正相关；6) ROC曲线分析显示杨氏模量值的曲线下面积、灵敏度、特异度均高于APRI及FIB-4。结论：2D-SWE技术可早期定量评估HIV感染者的肝纤维化，比APRI、FIB-4更早地发现肝纤维化的改变，可为临床提供客观参考依据。

Abstract: Objective: To investigate the clinical value of two-dimensional shear wave elastography (2D-SWE) in the evaluation of liver fibrosis in HIV-Infected patients. Methods: From October 2023 to October 2024, 157 HIV-Infected patients who received formal treatment in the AIDS clinic of our hospital and 70 age and gender-matched healthy people in the same period were prospectively selected as the research objects. 2D-SWE examination, blood routine, liver function, and other corresponding serological tests were performed on all patients. The differences and correlations of all measured parameters between the two groups were statistically analyzed. Results: 1) The BMD of the long and short course groups gradually decreased in the order of the control group, the short course group, and the long course group (F = 25.161, P < 0.05). 2) The blood glucose, ALT, AST, triglyceride, and APRI of the long course group and the short course group were higher than those of the control group (F = 5.292, 4.838, 7.919, 3.926, 6.405; All P < 0.05). 3) The Young’s modulus increased gradually in the order of the control group, the short-course group, and the long-course group (F = 32.579, P < 0.05). 4) The repeatability test showed good operability and repeatability. 5) Pearson correlation analysis showed that Young’s modulus was positively correlated with the course of disease, ALT, AST, APRI, urine creatinine, triglyceride, and BMI. 6) ROC curve analysis showed that the area under the curve, sensitivity, and specificity of Young’s modulus value were higher than those of APRI and FIB-4. Conclusions: 2D-SWE can quantitatively assess liver fibrosis in HIV-Infected patients at an early stage. Compared with APRI and FIB-4, 2D-SWE can detect changes in liver fibrosis earlier and provide an objective reference for clinical practice.

1. 引言

艾滋病(Acquired Immunodeficiency Syndrome, AIDS)是一种慢性传染性疾病，由人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus, HIV)的感染而引起。中国HIV感染的人数逐年扩大导致公共经济负担加重，必须引起关注[1]。肝脏损伤是艾滋病毒感染的主要合并症之一，占非艾滋病相关死亡率的18% [2]。此外，高效抗逆转录病毒治疗虽然降低了AIDS的死亡率，但有研究[3]指出高效抗逆转录病毒治疗的蛋白酶抑制剂类药物具有肝毒性，HIV感染者需要持续或终身使用这些药物往往会导致严重的肝纤维化，最终引起肝衰竭，导致死亡[4]。因此，准确评估肝纤维化程度对于指导HIV感染者的治疗决策非常重要。临床常规通过肝脏酶学的检查观察病人的肝脏损伤，这对疾病活动性观察是有用的，虽为治疗决策提供阈值，但对纤维化严重程度来说是不够的。肝穿刺虽然是诊断肝纤维化损伤的金标准，这种侵入性手术，并发症多，存在偏差[5]。近年来研究表明，二维剪切波弹性成像(Two-Dimensional Shear Wave Elastography, 2D-SWE)是一种基于超声的快速无创技术，被证实测量的肝脏硬度可作为监测肝纤维化的替代指标[6]。同时，2D-SWE的杨氏模量值能够量化出肝脏正在进行的病理生理事件[7]。本研究主要探讨2D-SWE在HIV感染者肝脏弹性评估中的临床应用价值状况。

2. 资料与方法

2.1. 研究对象

前瞻性选取2023年10月~2024年8月于南京医科大学康达学院附属连云港第四人民医院性艾门诊确诊的HIV感染者167例，本实验主要研究亚临床期HIV感染者的肝纤维化状况，剔除5例不能配合呼吸的患者、3例体位不能配合的患者、2例图像不清晰的患者，最后共纳入157例为研究对象，按病进行分组：病程 ≤ 1年为短病程组(n = 63，男54例，女9例)，年龄19~64岁，平均(41.0 ± 11.3)岁；病程 > 1年为长病程组(n = 93，男81，女12)，平均(38.7 ± 13.2)岁，年龄17~68岁；接受的药物治疗相似，收集一般临床资料、常规超声弹性测量数据及实验室检查结果。入选标准：① 患者能配合呼吸，图像清晰；③ 所有HIV感染者均是经连云港市疾病控制中心艾滋病监测检验中心确认。排除标准：① 图像不清晰，无法分析，② 合并药物性、病毒性、酒精性、遗传代谢性等肝病；② 患有肝癌或合并其他恶性肿瘤；③ 有肝移植或腹部手术史。本研究经南京医科大学康达学院附属医院连云港第四人民医院的伦理委员会批准[2023LSYYXLL-P22]，所有被检者均知晓同意。另选取同期年龄性别相匹配的本院健康体检者(n = 70，男59例，女11例)，年龄18~62岁，平均(38.0 ± 10.6)岁，为对照组。

2.2. 仪器与方法

2.2.1. 2D-SWE图像采集与分析

选择迈瑞Resona 7超声检查设备，配备1-6MHz频率的腹部SC5-1U型探头。

检查时由2名高年资肝脏弹性成像技术操作经验的医师在不知道对方结果的情况下分别采集数据。调整好操作界面，患者左侧卧位右臂抬高外展体位配合，选择弹性检查模式，避开大血管、肋骨等结构，在肝包膜下方1~2 cm放置取样框，设置感兴趣区为3 cm × 3 cm，提醒患者吸气屏住3~5 s后冻结图像，取样框内填充的彩色信号需超过三分之二，屏幕右上方充满4颗绿星以上为成功，Q-Box优先放置在弹性图的中央位置，机器自动测算感兴趣区的杨氏模量值、AVERGE、深度、STD、IQR及IQR/中位数，每例被检者测量10次，取杨氏模量值的中位数，记录以上数值。并实时观察肝脏弹性分布的均匀度、肝脏质地是否柔软。杨氏模量值参考值标准：1、当ALT ≤ 2倍正常上限时：1) 杨氏模量值小于6.0 Kpa时，肝纤维化F0-F1可能性大；2) 杨氏模量值6.0~11.2 Kpa时，肝纤维化F2-F3可能性大；3) 杨氏模量值大于11.2 Kpa时，肝硬化F4可能性大。2、当2 < ALT < 5倍正常上限时：1) 杨氏模量值小于7.1 Kpa时，肝纤维化F0-F1可能性大；2) 杨氏模量值7.1~17.6 Kpa时，肝纤维化F2-F3可能性大；3) 杨氏模量值 > 17.6 Kpa时，肝硬化F4可能性大。

2.2.2. 实验室检查

所有临床资料及血样均于当日采集。体重指数(Body Mass Index, BMI)的计算方法为体重除以身高的平方。用全自动血液分析仪器(型号DXH800)检测患者全血样本获得血常规指标，用尿液分析仪器(型号AVE764)检测尿液样本获得尿肌酐指标，用肝功能检测仪器(型号AU5800)检测血清样本获得HIV感染者相关生化指标，包括血小板(Platelet, PLT)、谷丙转氨酶(Alanine Aminotransferase, ALT)、谷草转氨酶(Aspartate Aminotransferase, AST)、尿酸(Uric Acid, UA)、血糖、总胆固醇、甘油三脂等指标。APRI = 谷草转氨酶 × 100/血小板。FIB-4为患者年龄 × AST之积/血小板与ALT的平方根之积。收集以上数据，统计分析。

2.3. 统计学处理

采用SPSS 26.0统计软件分析。符合正态分布的计量资料以$\overline{\text{x}}\pm \text{s}$表示，多组间用单因素方差分析法进行分析，用独立样本t检验进行两两比较分析；不符合正态分布的以M (p25, p75)表示，用非参数检验(Mann-Whitney U test)进行统计。将单因素分析有统计学意义的指标纳入多因素Logistic回归分析得出杨氏模量值的影响因素。利用组内相关系数(ICC)进行重复性检验。皮尔逊相关系数分析参数之间的相关性。均以P < 0.05为差异有统计学意义。

3. 结果

3.1. 各组一般临床资料比较

三组之间的性别、年龄、心率、BMI的差异均无统计学意义(见表1)

Table 1. Comparison of routine clinical parameters among the three groups ($\overline{\text{x}}\pm \text{s}$)

表1. 三组间常规临床参数比较($\overline{\text{x}}\pm \text{s}$)

分组	长病程组 (n = 93)	短病程组 (n = 63)	对照组 (n = 70)	F/χ^2	P值
性别(男/女)	7.7 ± 1.3	7.9 ± 1.0	8.1 ± 1.4	0.167	0.846
病程(月)	22.5 ± 9.5	2.2 ± 2.0	——	253.791	0.000
年龄(岁)	38.7 ± 13.2	41.0 ± 11.3	38.0 ± 10.6	1.013	0.365
心率(次/分)	71.9 ± 6.5	71.8 ± 6.3	71.8 ± 5.7	0.017	0.983
BMI (kg/m^2)	19.9 ± 1.7	20.0 ± 1.6	20.1 ± 1.5	1.989	0.156

3.2. 各组常规生化数值比较

与对照组相比，长、短病程组的血糖、ALT、AST、甘油三脂、APRI均增高(长病程组t = 3.369, 2.864, 3.643, 2.051, 2.781；短病程组t = 2.173, 3.319, 4.439, 2.695, 2.877；均P < 0.05)，余均无统计学意义(P > 0.05) (见表2)。

Table 2. Comparison of routine blood values among the three groups ($\overline{\text{x}}\pm \text{s}$)

表2. 三组间常规血值参数比较($\overline{\text{x}}\pm \text{s}$)

分组	长病程组	短病程组	对照组	F/χ^2	P值
尿肌酐(mmol/L)	14.8 ± 37.0	11.8 ± 5.7	8.2 ± 3.2	0.095	0.372
UA (umol/L)	322.4 ± 96.4	326.4 ± 89.1	306.0 ± 63.9	0.747	0.475
血糖(mmol/L)	5.7 ± 0.5	5.6 ± 0.7	5.3 ± 0.5	5.292	0.006
总胆固醇(mmol/L)	4.6 ± 1.03	4.6 ± 1.099	4.6 ± 0.7	0.059	0.943
ALT (U/L)	36.2 ± 29.2^*	38.1 ± 28.6^*	23.2 ± 7.8	4.838	0.009
AST (U/L)	33.1 ± 15.7^*	32.1 ± 12.5^*	24.1 ± 5.3	7.919	0.000

续表

PLT (109个/L)	200.4 ± 59.6	206.6 ± 59.0	210.2 ± 56.0	0.473	0.624
甘油三酯(mmol/L^−^1)	1.6 ± 0.9^*	1.7 ± 1.0^*	1.3 ± 0.7	3.926	0.021
FIB-4 (%)	0.6 ± 0.9	0.5 ± 0.5	0.4 ± 0.2	1.1.303	0.274
APRI (%)	0.6 ± 0.4^*	0.5 ± 0.4^*	0.3 ± 0.2	6.405	0.002

注：^*与对照组比，P < 0.05；^#与长病程组相比，P < 0.05。

3.3. 各组杨氏模量值比较

三组的IQR、STD无统计学意义，长、短病程两组的杨氏模量值、AVERGE高于对照组，深度均低于对照组，差异有统计学意义(长患病组t = 8.386, 3.498, −6.019；短患病组t = 6.058, 5.309, −4.801；均P < 0.05)；长患病组的杨氏模量值高于短患病组(t = 2.077, P < 0.05)，长患病组的AVERGE低于短患病组(t = 2.067, P < 0.05)，长患病组IQR/杨氏模量值均低于短患病组及对照组(t = −7.223, −6.032; P < 0.05)，差异均有统计学意义，余均无统计学意义(见表3)。

Table 3. Comparison of ultrasound elastography parameters among the three groups ($\overline{\text{x}}\pm \text{s}$)

表3. 三组间超声弹性成像参数比较($\overline{\text{x}}\pm \text{s}$)

分组	长病程组	短病程组	对照组	F/χ^2	P值
杨氏模量值(Kpa)	11.3 ± 2.3^*	10.5 ± 2.3^*^#	8.0 ± 1.4	32.579	0.000
IQR (Kpa)	1.6 ± 0.3	1.7 ± 0.3	1.7 ± 0.2	0.803	0.438
AVERGE (Kpa)	9.6 ± 2.8^*	10.5 ± 2.6^*^#	8.2 ± 1.4	10.918	0.000
深度(cm)	3.8 ± 0.6^*	3.8 ± 0.6^*	4.4 ± 0.4	17.751	0.000
STD (Kpa)	1.5 ± 0.2	1.6 ± 0.2	1.6 ± 0.2	0.286	0.752
IQR/Media (%)	16.7 ± 3.1^*	20.1 ± 2.7^#	19.6 ± 1.4	36.992	0.000

注：AVERGE：测量十次弹性成像数值的平均值；IQR：标准差；IQR/Media：质控的标准参数(正常 ≤ 30%)；^*与对照组比，P < 0.05；^#与长病程组相比，P < 0.05。

3.4. 重复性检验

抽取20例受试对象，由两名高年资超声医师在不知道对方结果的情况下分别对数据进行分析，统计杨氏模量值、IQR、AVERGE、深度、STD、IQR/Media的医师间(Inter-group)组内相关系数(ICC)及95%置信区间(95% CI)，再由同一医师在相差1周分别对图像进行分析，统计出杨氏模量值、IQR、AVERGE、深度、STD、IQR/Media的医师间(Intra-group)的ICC相关系数及95%置信区间(95% CI)，两者均在较高水平，相关性较好，重复性高(均P < 0.05) (见表4)。

Table 4. Inter-group and intra-group repeatability tests for myocardial work parameters

表4. 心肌做功参数组间和组内重复性检验

参数	医师内		医师间
	ICC	95% CI	ICC	95% CI
杨氏模量值	0.914	0.771~0.968	0.842	0.627~0.938
IQR	0.883	0.687~0.956	0.824	0.523~0.916

续表

AVERGE	0.927	0.805~0.973	0.864	0.674~0.947
深度	0.948	0.860~0.980	0.901	0.755~0.962
STD	0.835	0.558~0.938	0.789	0.591~0.884
IQR/Media	0.966	0.909~0.987	0.934	0.832~0.975

3.5. 相关性分析

Pearson相关性分析表明，杨氏模量值的杨氏模量值与病程、ALT、AST、APRI、尿肌酐、甘油三脂呈明显正相关(r = 0.264, 0.649, 0.689, 0.639, 0.165, 0.368, 0.534，均P < 0.001)，与PLT呈明显负相关(r = −0.250，均P < 0.001)。FIB−4与尿酸、总胆固醇、AST、PLT呈明显负相关(r = −0.198, −0.182, −0.243, −0.436，均P < 0.001)，与年龄、尿肌酐呈明显正相关(r = 0.430, 0.324, P < 0.001)。APRI与ALT、AST、FIB-4、杨氏模量值、尿肌酐呈明显正相关(r = 0.453, 0.623, 0.408, 0.639, 0.274，均P < 0.001)，与PLT呈明显负相关(r = −0.436，均P < 0.001) (见图1)。病程与BMI、骨密度、深度呈明显负相关(r = −0.182, −0.139, −0.207，均P < 0.001)；BMI与深度，甘油三脂呈正相关(r = 0.792, 0.645，均P < 0.001)，见图1。

注：(a)：杨氏模量与ALT呈正相关；(b)：杨氏模量与APRI呈正相关；(c)：BMI与深度呈正相关；(d)：杨氏模量与体脂数呈正相关。

Figure 1. Scatter plot of correlation for Young’s modulus among HIV-infected individuals

图1. HIV感染者杨氏模量的相关性散点图

3.6. 各参数ROC曲线分析

对其中经过肝穿刺病理证实的28例肝纤维化患者的ALT、AST、甘油三脂、APRI、杨氏模量值(中位数)、AVERGE预测HIV感染者肝脏损伤的ROC曲线的结果显示，曲线下面积分别为(0.634, 0.714, 0.625, 0.688, 0.856, 0.699)、灵敏度分别为(45.5%, 50%, 41.7%, 66%, 69.9%, 60.9%)，特异度分别为(79.1%, 90.7%, 83.7%, 74.4%, 93%, 90.7%)、约登指数分别为(0.246, 0.407, 0.254, 0.404, 0.530, 0.325)，杨氏模量最佳截断值为8.99 Kpa。ROC曲线结果显示弹性成像的杨氏模量值及AVERGE曲线下面积、灵敏度及特异度均高于血值参数的ALT、AST、甘油三脂、APRI的相应值(见图2)。

Figure 2. ROC curve

图2. ROC曲线

3.7. HIV感染者杨氏模量值的多元Logistic回归分析

按照杨氏模量值参考标准的异常与否作为因变量，以病程、年龄、ALT、AST、甘油三脂、FIB-4、APRI作为自变量分析，结果显示，ALT (OR = 0.042, 95% CI: 0.005~0.339, P = 0.003)、APRI (OR = 6.942, 95% CI: 0.531~90.687, P = 0.004)、甘油三酯(OR = 0.101, 95% CI: 0.024~0.417, P = 0.002)、病程(OR = 1.060, 95% CI: 1.002~1.122, P = 0.042)、年龄(OR = 1.109, 95% CI: 1.033~1.191, P = 0.004)影响杨氏模量值的数值。

4. 讨论

HIV感染者无创化肝纤维化的评估不仅对评估病情进展和预后很重要，而且对确定治疗药物选择也很重要，早期诊断提示HIV感染者肝纤维化损伤，可以显著延长患者的生存期。肝脏穿刺虽为金标准，但是穿刺步骤复杂，此外对于不均匀分布的肝纤维化也会造成诊断结果的假阴性。血清学检查的确方便，但特异性的纤维化指标尚没有发现，另外单一血清学指标对肝纤维化评估作用有限。早期的肝纤维化是可以逆转的，转变成肝硬化则是终身不可逆的。2D-SWE在肝脏中的应用主要是通过测量肝组织中剪切波的传播速度，获得组织的硬度信息，并经仪器内置的公式转换成弹性模型，获得代表肝组织硬度的杨氏模量值，从而判断肝纤维化的程度。2D-SWE已经被证实可快速地应用于肝脏纤维化的诊断，是一项高效率低成本的无创定量诊断技术[8]。这项技术是否适用于HIV感染患者呢？本研究做进一步探讨。

本研究测量时，四分位间距与杨氏模量值的比率(IQR/Median)均 ≤ 30%，严格按照指南保证技术质量的控制参数进行操作。本研究发现，三组之间的性别、年龄、心率、BMI无明显差异，与对照组相比，长、短病程两组的血糖、ALT、AST、甘油三脂、APRI均增高，说明HIV感染可能对血糖、ALT、AST、甘油三脂、APRI有明显影响。由中华医学会肝病学分会组织编写的《肝纤维化诊断及治疗共识(2019)》[9]推荐APRI指数和FIB-4作为评分模型预测肝纤维化程度。FlB-4 ≥ 3.25提示显著肝纤维化，< 1.45可排除显著肝纤维化。APRI ≥ 2预示发生肝硬化，APRI < 1可排除肝硬化。本研究发现三组之间的FIB-4并没有明显的统计学差异，且结果均 < 1.45可排除显著肝纤维化。长、短病程组的APRI虽然明显高于对照组，但是均 < 1，按照指南标准可排除肝纤维化的诊断，且长、短病程组之间无明显差异，本研究杨氏模量值、AVERGE按照对照组、短病程组、长病程组的顺序明显增高，有统计学差异，说明杨氏模量值、AVERGE可敏感地提示亚临床期肝纤维化，并且对肝纤维化的程度评估有诊断意义。也说明肝脏弹性数值较FIB-4及APRI对亚临床期的肝纤维化诊断敏感性更高，这与宁静等[10]的研究相同，可能是药物的使用让血液指标趋于正常，但肝脏硬度的改变尚没有改变的原因。同时，本研究发现杨氏模量值、IQR、AVERGE、深度、STD、IQR/Media的检查者内与检查者间均具有较高的相关系数(均 > 0.785)，说明肝弹性检查的可重复操作、结果客观、操作方便，应用前景不仅仅限于研究，未来可延伸、广泛地用于临床，为临床医生提供更可靠的肝纤维化依据。同时ROC曲线显示杨氏模量值的曲线下面积(0.856)、灵敏度(69.9%)、特异度(93%)均较高，说明2D-SWE对于临床肝纤维化的判断具有较高的评估价值。通过Logistic回归分析，发现杨氏模量值受到病程、年龄、ALT、甘油三脂、APRI、BMI的明显影响，说明2D-SWE检查结果与临床血值及一般临床病史相结合起来，可更好地判断HIV感染者的肝纤维化状况。这也证实了相关研究提出的血清标志物预测模型可能在一定程度上替代肝活检。骨密度按照对照组、短病程组、长病程组的顺序逐渐降低，这可能一是受抗病毒药物对骨质代谢的影响，二是病毒本身增加破骨细胞活性等原因，导致骨质疏松，骨质密度减低。HIV感染影响体内多种激素的分泌水平，肝脏灭活激素的作用受损，导致肝内细胞炎性反应和肝纤维化表现，直接影响的是肝脏硬度值增加，间接影响骨密度的降低。

5. 结语

本文不足：① 本研究纳入样本量小，需要进一步加大样本量及长期的临床数据进行研究对比分析。② 存在因超声医师实际操作方式的不同造成的误差。③ 本技术对患者屏气呼吸及图像质量有较高要求，排除了不能配合呼吸的患者。④ 由于患者配合差，且具有传染性，因此没有肝脏活检数据进一步对比分析。同时2D-SWE不能反映所测肝组织的实际位置，单靠2D-SWE无法评估肝脏纤维化的范围。

综上，2D-SWE可以检测出HIV感染患者早期存在肝纤维化，敏感性高于FIB-4及APRI对亚临床期的肝纤维化诊断，可为临床提供有效的肝纤维化参考指标并指导临床用药。

基金项目

南京医科大学康达学院科研发展基金(项目编号：KD2023KYJJ131)；连云港市卫生科技项目(项目编号：ZD202307)。

NOTES

^*通讯作者。