超声组织定征在肝脏弥漫性病变诊断中的研究进展

超声组织定征在肝脏弥漫性病变诊断中的研究进展
赵玉珍;张丽娟
【摘要】随着超声医学检测技术的不断提高,超声组织定征已成为肝脏弥漫性病变( Diffuse Liver Disease,DLD)的重要诊断和评价手段.肝脏弥漫性病变主要包括脂肪肝、肝纤维化及早期肝硬化.超声组织定征是定量评价组织细微结构变化、以声学表现和参数有效反映组织和病灶性质的超声研究,主要包括灰阶回声强度、背向散射积分声学密度分析和组织弹性成像,本文综述了上述超声组织定征技术在肝脏弥漫性病变诊断中的作用价值.%With the development of medical ultrasonic technology, ultrasound tissue characterization has become an important means for diagnosis and evaluation of diffuse liver disease, which including fatly liver, hepatic fibrosis and early cirrhosis. Ultrasound tissue characterization mainly evaluates micro-tissue structure's change by means of echo intensity, integrated backscalter and elaslography. In this article, we will review the recent advances in ultrasonic diagnosis of diffuse liver disease.
【期刊名称】《中国医疗设备》
【年(卷),期】2011(026)009
【总页数】5页(P12-16)
【关键词】超声组织定征;肝脏弥漫性病变;回声强度;背向散射积分;组织弹性成像【作者】赵玉珍;张丽娟
【作者单位】卫生部中日友好医院超声科,北京 100029;卫生部中日友好医院超声科,北京 100029
【正文语种】中文
【中图分类】R445.1;R57
肝脏弥漫性病变（Diffuse Liver Disease, DLD）是由各种原因引起的肝脏组织结构异常和功能改变。

早期诊断及有效的治疗，不仅能阻断、减轻乃至逆转其病变发展，还可以很大程度地改善预后。

活体组织病理学检查在肝脏弥漫性病变的诊断、分类及预后的判定上占有重要地位，是明确诊断、衡量病变程度及判定药物疗效的“金标准”。

但其具有创伤性，可重复性差的缺点，受取样部位、观察者等因素影响，所以在临床上难以普及。

超声组织定征（Ultrasound Tissue Characterization,UTC）是近年来发展的影像学定量诊断方法。

研究证明，其与组织的生理、病理改变有较好的一致性，并具有操作简便、价格经济、实时无创、可重复检查的特点，在临床应用前景广阔。

1 UTC
UTC是定量评价组织细微结构变化的声学特征，是以声学表现和参数有效反映组织和病灶性质的超声研究，并利用其进行成像和诊断。

经过长时期的研究，由于人体组织器官复杂多样，UTC在灰阶回声强度、背向散射积分等声学密度分析和组织弹性成像等声参量成像方面有了进展性的研究[1]。

1.1 灰阶回声强度分析法
灰阶回声强度属于传统视频分析法，是通过计算机对组织回声信号形成的二维灰阶图像进行分析，研究其灰阶分级水平和分布情况。

回声信号形成的二维图像由荧光屏上明暗不一的点构成，这些点从最暗到最亮共有256个灰阶级（0～255），人
眼仅能分辨出8～16个灰阶级[2]，而计算机可通过特殊软件以数字或曲线形式精确显示出256个灰阶级。

常见的分析方法有灰阶直方图、计算机定量分析回声的
灰阶值（回声强度值）及其分布、纹理参数分析。

1.2 背向散射积分分析法
超声在传播过程中遇到声阻抗存在差值的界面会产生反射，反射界面远小于声源波长则产生散射，朝向探头的散射为背向散射。

背向散射信号由组织微细结构产生，随不同组织或同一组织不同病、生理状态下组织超微结构的变化而发生变化，能反映各种原因所致的组织细微改变。

超声仪将背向散射信号进行整合、分析，取其有效频率范围进行积分，得出背向散射积分值可用于评价和分析组织病理变化类型和程度，属于射频分析法。

1.3 组织弹性成像分析法
弹性成像的基本原理是对组织施加一个内部或外部的动态或静态与准静态的激励，使组织在位移、速度或应变方面产生响应。

根据响应的不同，利用超声、磁共振、光学等成像方法结合数字信号处理或数字图像技术，直接或间接反应组织弹性模量及其差异[3]。

超声弹性成像大致分为血管内超声弹性成像和组织超声弹性成像2
大类。

目前，常用于肝脏病变研究的组织弹性成像技术有：① 瞬时弹性成像技术，即脉冲弹性成像技术。

其采用脉冲激励，在组织内产生瞬时剪切波，使用帧频高达10000帧/s的超快速超声成像系统采集射频数据，采用互相关方法计算组织位移，从而得到剪切波在组织内的传播速度，其速度与组织的弹性模量直接相关[4-5]。

该技术有效地避免了对组织施加低频振动进行弹性成像时, 组织内部剪切波发生的衍射现象。

临床应用较广泛的是Echosens公司研制的瞬时弹性成像系统Fibroscan；② 压迫性弹性成像技术。

其根据各种不同组织的弹性系数不同，推论加外力或交变振动后其应变也不同。

收集被测体某时间段内的各个片断信号，根据压迫前后反射的回波信号获取各深度上的位移量计算出变形程度，再以灰阶或彩色
编码成像，通过图像反映被测物体的硬度[6]。

1991年，Ophir[7]最早提出的利用超声检查物体弹性的方法便是使用压迫性弹性成像方法。

Hitachi公司研发的实时组织超声弹性成像技术（realtime tissues elastography, RTE）即采用压迫性弹性成像技术。

目前，新一代RTE技术搭载了组织弥散定量分析功能，在RTE原理的基础上，提高了弹性成像信号采集的敏感性，单纯依靠患者自身心血管搏动能力形成的组织压缩进行成像，减少了手动施压的人为因素影响；③ 声脉冲辐射力成像技术（acoustic radiation force impulse, ARFI）可以结合常规超声影像, 检测特定区域组织的弹性硬度，它利用调制的聚焦超声波束在生物粘弹性组织内产生声剪切波，然后用特定的电子系统采集组织内剪切波信号。

由于聚焦区外辐射力迅速衰减，剪切波只局限于组织内部区域。

因此，可以获得感兴趣区域的低频剪切波的传播速度，进而通过检测剪切波传播进行组织弹性模量估计[8]。

近期siemens公司推出的声触诊组织成像技术（Virtual tough tissues quantification，VTQ）具有代表性。

2 UTC在DLD诊断中的研究进展
DLD主要包括脂肪肝（包括酒精性脂肪肝）、慢性肝炎（HBV等病毒感染）、酒精性肝病、肝纤维化、肝硬化等。

当诊治不当时可随着病情发展最终引起肝功能衰竭。

临床常见的DLD主要是均匀性脂肪肝、肝纤维化和肝硬化。

2.1 脂肪肝
脂肪肝（包括酒精性脂肪肝）是一种常见的慢性、多因素的弥漫性肝病，是由多种因素或疾病导致肝细胞内脂肪过度堆积的代谢性疾病；是肝纤维化和肝硬化疾病的过渡阶段。

准确测定肝脏脂肪含量，明确脂肪肝的程度，对于选择治疗方案和监测治疗效果具有重要意义。

2.1.1 超声灰阶回声强度可用于定量评估脂肪肝
脂肪肝肝实质的回声强度值能够反映脂肪肝病变程度。

近场肝实质回声强度值随脂
肪肝病变程度加重而变大，远场回声强度值随病变加重而变小；病变越重，近场与远场回声强度值及其比值差别越大。

脂肪肝肝脏相对回声强度值可以诊断脂肪肝。

Osawa H等人[9]利用灰阶直方图分析法研究发现，不同程度的脂肪肝肝、肾回声强度差值间存在区别，差值越大，脂肪肝程度越重。

当肝肾实质回声强度值的差值≥7.0dB时，可以诊断为脂肪肝。

另外，肝、肾实质回声强度比值在肝脏脂肪病变的诊断中具有高敏感性和特异性[10]，是诊断脂肪肝的重要定量参数。

与常规超声诊断相比较，肝、肾实质回声强度比值分析可以敏感地检出常规超声检查所忽略的小部分肝脏脂肪病变，以此可以作为脂肪肝新型治疗方法的有效评估手段[11]。

有研究发现[12]，纹理分析参数可以有效地区别不同性质的肝脏弥漫性病变。

Simonis B等人[13]通过对59例戒酒治疗酒精性脂肪肝患者的肝脏纹理进行长期的记录和观测发现，数字纹理分析可以确定酒精性脂肪肝的可逆转范围并且可以对不同程度脂肪肝进行分度。

2.1.2 超声背向散射积分成像技术可作为脂肪肝定量分析的一个主要参数来评价其病理状态
尹凤英等人[14]对30例均匀性脂肪肝患者进行背向散射积分定量研究，并将结果与病理观察相对比后发现，均匀性脂肪肝肝脏的背向散射积分值各声场差异有统计学意义。

回声强度近、中、远声场依次递减，且背向散射积分值重度脂肪肝>中度脂肪肝>轻度脂肪肝>正常人。

于静等人[15]研究认为，脂肪肝近、远场背向散射积分差值可以更好地区分脂肪肝与正常肝脏的区别，加权模式处理后的脂肪肝不同背向散射积分值可提高对脂肪肝分析的准确率和标准化率。

Graif M等[16]通过对28例肝酶水平异常患者的肝脏远场背向散射衰减强度进行自动斜率测算后发现，远场斜率值对检测脂肪肝有极高的敏感性（100%），效果优于其他影像学检查。

Gaitini D等[17]应用背向散射积分技术比较重度脂肪肝与正常肝脏发现，背向散射积分技术可作为诊断弥漫性肝实质病变的有效工具，其尤其适用于重度脂肪肝，
其对重度脂肪肝的诊断率与组织病理活检结果具有高度一致性。

Gaitini D等[18]还发现，背向散射积分技术对肝脏脂肪病变的分析优于纹理参数分析。

2.1.3 弹性成像技术较早应用于乳腺及甲状腺等浅表组织病变的定量分析
近年来，随着医学工程学的发展，弹性成像技术在DLD病变中的研究趋于增多，其在脂肪肝的研究中尚处于初级阶段。

李银燕等[19]应用Hitachi公司的HV900超声仪对77例脂肪肝患者进行实时组织超声弹性成像分析发现，随着脂肪肝程度的加重，超声弹性成像评分亦增加。

超声弹性成像评分方法与传统超声方法在脂肪肝分度上有较高的一致性（Kappa值>0.75），其对脂肪肝的诊断敏感性、特异性都很高，分别为96.1%、93.3%。

Lupsor M等[20]通过一项对72例非酒精性脂肪肝患者的肝脏弹性成像研究发现，瞬时超声弹性成像技术能评估和预测非酒精性脂肪肝肝实质纤维化程度，在监测纤维化发展进程方面有明显效果。

金清等[21]应用声触诊组织定量分析技术研究非酒精性单纯性脂肪肝，发现非酒精性单纯性脂肪肝患者的剪切波速度值明显低于正常人，肝右叶剪切波速度值≤1.06m/s为ROC曲线上的最佳临界点，对应的敏感度为94%，特异度为74%。

当剪切波速度值≤1.06m/s时，要考虑患者可能存在非酒精性单纯性脂肪肝。

2.2 肝纤维化和肝硬化
肝纤维化是肝细胞发生炎症及坏死等变化，进而刺激肝脏中胶原蛋白等细胞外基质的合成与降解平衡失调，导致肝内纤维结缔组织异常沉积的病理过程。

其病理分期为：S0期无纤维化；S1期腺泡3带局灶性或广泛的窦周/细胞周纤维化和中央静脉纤维化；S2期纤维化扩展到门管区，中央静脉周围硬化性玻璃样坏死，局灶性或广泛的门管区星芒状纤维化；S3期腺泡内广泛纤维化，局灶性或广泛的桥接纤维化；S4期肝硬化。

肝纤维化在结构基础上是可逆的，利用超声组织定征技术可量化地观察肝纤维化的发展过程并为临床及早治疗提供一个可借鉴的指标。

2.2.1 超声灰阶回声强度分析法可提高常规腹部超声对慢性肝脏病变的诊断率
Lee CH等[22]在一项包含202例患者的研究中发现，应用图像测量系统对超声灰阶直方图测得的标准差可用于区分正常肝脏、脂肪肝和慢性肝病，并可作为慢性肝病肝脏粗糙度的有效量化指标。

杨戈文等[23]发现，肝、肾实质回声强度之比可作为反映肝纤维化的定量参数。

在肝纤维化S1期，肝实质的回声改变不太明显。

从
S2期开始，肝回声有较明显的增强。

随着纤维化程度的加重，肝回声增强越明显，肝肾灰阶比值也随之增大。

当肝、肾灰阶比值>1.2时，可认为肝实质回声增强；>1.7时，可判定为肝纤维化。

比值的增大可大致代表肝纤维化的严重程度。

实质性脏器二维超声图像都具有鲜明的视觉纹理，如肝区点状回声的粗与细等，肝脏纤维化后肝脏结构变紊乱，纹理特征更加显著。

在慢性乙型肝炎肝纤维化程度的研究中发现，纹理参数在肝纤维化S0、S1期没有明显差异，但在其余各期均随着肝纤维化程度的加重而增大，并可以区分慢性乙型肝炎肝纤维化各期[24]。

不同类型的纹理分析参数对肝纤维化均有敏感性，可以用来区分肝脏纤维化及其纤维化程度[25]。

2.2.2 超声背向散射积分技术在评价肝脏纤维化方面具有一定优势
曹小玲等[26]在对36例肝纤维化患者的研究中发现，肝脏纤维化组的背向散射积
分值在近、中、远场分别高于正常组，并且肝纤维化的背向散射积分值随着纤维化程度的增加而增加。

张立敏等[27]在对四氯化碳诱导的大鼠肝纤维化及肝硬化的肝脏超声背向散射积分进行测量并与病理对照时发现，肝纤维化组图像平均强度值（AII）及校正图像平均强度值（AII%）分别为27.59±1.19及55.55±2.31；肝硬化组AII及AII%值分别为30.06±2.11及60.45±4.17。

均高于对照组AII及AII%值（17.80±1.92；36.83±4.14），结果有统计学意义（P<0.01）；肝硬化组AII 及AII%值高于肝纤维化组，且差异有统计学意义（P<0.01）。

2.2.3 超声组织弹性成像技术在肝纤维化及肝硬化的超声研究中有着重要的意义
超声组织弹性成像技术是当前研究的一个热点方向。

目前，大多数国外临床资料均
认为，超声弹性成像是一种无创的新型肝纤维化评价手段，甚至可以挑战组织病理活检在肝纤维化诊断中的“金标准”地位[28]。

研究发现，经腹实时弹性成像定量分析方法可以很好地反应肝脏的硬化程度[29]。

瞬时弹性成像技术诊断肝硬化，其敏感性为87%，特异性为91%。

对于肝纤维化S0～S3的患者，上述指标则分别为70%及84%[30]。

多项研究表明[30～32]，肝脏硬度、肝纤维化弹性评分、弹性比值与肝纤维化分期有显著相关性。

瞬时弹性成像分析肝纤维化、肝脏组织硬度值与肝脏组织的胶原含量成正相关。

虽然肝脏活动性炎症和脂肪病变可以影响弹性硬度指标，但组织硬度值仍是治疗后疗效追踪的理想工具[33]。

实时超声弹性成像与瞬时弹性成像相比，前者对肝纤维化分级的诊断更加有效[34]。

而瞬时弹性成像与声触诊组织量化成像相比，则后者敏感度较高、适用范围较大[35]。

沈文等人[36]应用Acuson S2000超声仪对533例健康人群、慢性乙肝患者及脂肪肝患者进行肝硬度测量发现，肝左、右叶不同部位的检测成功率均较高。

尤其是肝右叶的肝实质，成功率最低者为肝左叶深部，在肝右叶深部，对照组与慢性乙肝组，慢性乙肝组与脂肪肝组之间剪切波速度值差异具有统计学意义(P=0.000)。

声触诊组织量化技术检测肝纤维化程度稳定性良好。

综上所述，UTC技术在DLD的诊断中具有广阔的临床应用前景，如果能够继续深入研究，促进其成熟发展，UTC技术将会与肝穿病理组织学技术共同在临床诊治工作中发挥重要作用。

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