二维剪切波弹性成像检测肝脾硬度对门静脉高压严重程度的评估价值

Value of liver and spleen stiffness measured by two-dimensional shear wave elastography in diagnosing the severity of portal hypertension

摘要

目的 评估二维剪切波弹性成像（2D-SWE）测量的肝硬度值（LSM）及脾硬度值（SSM）在诊断严重门静脉高压（SPH）及高危静脉曲张（HRV）中的价值，为门静脉高压的无创评估提供依据。 方法 前瞻性纳入2019年12月—2023年4月在首都医科大学附属北京友谊医院肝病中心就诊的78例肝硬化门静脉高压患者为研究对象。根据肝静脉压力梯度（HVPG）水平分为3组：6 mmHg≤HVPG<12 mmHg、12 mmHg≤HVPG<20 mmHg和HVPG≥20 mmHg。所有患者均在HVPG测定后1周内完成胃镜及2D-SWE检查，记录2D-SWE测得的SWE-LSM及SWE-SSM。计量资料多组间比较采用单因素方差分析或Kruskal-Wallis H检验；计数资料组间比较采用χ²检验或Fisher确切概率法。以HVPG和胃镜检查结果为金标准，绘制受试者操作特征曲线，计算曲线下面积（AUC）以评价诊断效能，DeLong检验比较AUC。变量间相关性采用Pearson或Spearman相关分析，分别进行线性回归及Logistic回归分析HVPG及HRV的影响因素。 结果 78例患者的平均HVPG为（18.1±6.4）mmHg，HRV阳性62例（79.5%）。SWE-LSM及SWE-SSM均与HVPG呈显著正相关（r值分别为0.413、0.633，P值均<0.001），诊断HVPG≥12 mmHg时的AUC分别为0.812和0.902，诊断HVPG≥20 mmHg的AUC分别为0.804和0.789（P值均>0.05）。多因素线性回归分析结果显示，SWE-SSM是HVPG的独立影响因素（β=0.17，P<0.001）。在诊断HRV方面，仅SWE-SSM与HRV正相关（r=0.432，P<0.001），其诊断效能显著优于SWE-LSM（AUC：0.808 vs 0.642，Z=2.775，P=0.006）。多因素Logistic回归分析显示，血小板计数是HRV的独立影响因素（OR=0.97，P=0.014）。 结论 SWE-SSM与HVPG及HRV均密切相关，对SPH和HRV具有较好的诊断效能，有可能成为无创评估门静脉高压的有效方法。

Abstract

Objective To investigate the value of liver stiffness measurement （LSM） and spleen stiffness measurement （SSM） measured by two-dimensional shear wave elastography （2D-SWE） in the diagnosis of severe portal hypertension （SPH） and high-risk varices （HRV）， and to provide a basis for noninvasive assessment of portal hypertension. Methods A prospective study was conducted among 78 patients with cirrhotic portal hypertension who were treated in Liver Research Center of Beijing Friendship Hospital， Capital Medical University， from December 2019 to April 2023. According to hepatic venous pressure gradient （HVPG）， the patients were divided into 6 mmHg≤HVPG<12 mmHg group， 12 mmHg≤HVPG<20 mmHg group， and HVPG ≥20 mmHg group. All patients underwent gastroscopy and 2D-SWE within 1 week after HVPG measurement， and SWE-LSM and SWE-SSM measured by 2D-SWE were recorded. A one-way analysis of variance or the Kruskal-Wallis H test was used for comparison of continuous data between multiple groups， and the chi-square test or the Fisher’s exact test was used for comparison of categorical data between groups. With HVPG and gastroscopy findings as the gold standard， the receiver operating characteristic （ROC） curve was plotted and the area under the ROC curve （AUC） was calculated to evaluate diagnostic performance， while the DeLong test was used for comparison of AUC. The Pearson or Spearman correlation analysis was used to investigate the correlation between variables， and the linear regression analysis and the Logistic regression analysis were used to investigate the influencing factors for HVPG and HRV. Results The mean HVPG was 18.1±6.4 mmHg for the patients enrolled in this study， and HRV was observed in 62 patients （79.5%）. Both SWE-LSM and SWE-SSM were significantly positively correlated with HVPG （r=0.413 and 0.633， both P<0.001）， with an AUC of 0.812 and 0.902， respectively， in the diagnosis of HVPG≥12 mmHg and an AUC of 0.804 and 0.789， respectively， in the diagnosis of HVPG≥20 mmHg （all P>0.05）. The multivariate linear regression analysis showed that SWE-SSM was an independent influencing factor for HVPG （β=0.17， P<0.001）. In the diagnosis of HRV， only SWE-SSM showed a significant positive correlation with HRV （r=0.432， P<0.001）， with a better diagnostic performance than SWE-LSM in terms of AUC （0.808 vs 0.642， Z=2.775， P=0.006）. The multivariate Logistic regression analysis showed that platelet count was an independent influencing factor for HRV （odds ratio=0.97， P=0.014）. Conclusion SWE-SSM is closely correlated with both HVPG and HRV， showing a good performance in the diagnosis of SPH and HRV， and therefore， it is expected to become an effective noninvasive tool for assessing portal hypertension.

Graphical abstract

关键词

肝硬化 / 高血压， 门静脉 / 静脉曲张 / 弹性成像技术

Key words

Liver Cirrhosis / Hypertension， Portal / Varicose Veins / Elasticity Imaging Techniques

门静脉高压（portal hypertension，PH）是肝硬化进展中的关键病理生理环节，其严重程度直接影响患者预后。肝静脉压力梯度（hepatic venous pressure gradient，HVPG）是目前评估窦性门静脉压力的“金标准”^［1-2］。研究表明，HVPG≥10 mmHg为临床显著性门静脉高压（clinically significant portal hypertension，CSPH），提示静脉曲张及失代偿风险增加；HVPG≥12 mmHg为严重门静脉高压（severe portal hypertension，SPH），与静脉曲张风险密切相关；HVPG≥20 mmHg常提示急性静脉曲张出血预后不良，是介入治疗的重要指征^［1，3］。胃镜是评估静脉曲张及出血风险的主要方法^［4］，与HVPG测定同样属于有创检查，难以在临床实践中实现动态监测。

基于振动控制瞬时弹性成像（vibration controlled transient elastography，VCTE）技术测量的肝硬度值（liver stiffness measurement，LSM）在诊断CSPH方面具有较高效能^［5-6］；但在SPH阶段，LSM与HVPG的相关性减弱，诊断准确性下降^［7］。相较之下，脾硬度值（spleen stiffness measurement，SSM）可能会更直接地反映PH的病理改变，在评估PH方面优于LSM^［8］。然而，VCTE技术易受肥胖、腹水等因素干扰，一定程度上限制了其适用范围。二维剪切波弹性成像（two-dimensional shear wave elastography，2D-SWE）可实现LSM与SSM的实时、可视化同步检测，在合并肥胖或腹水的患者中具有更高的适用性及测量成功率^［9］。目前，关于应用2D-SWE评估SPH及高危静脉曲张（high-risk varices，HRV）的研究仍较有限。基于此，本研究以HVPG及胃镜检查作为金标准，探讨2D-SWE测得的SWE-LSM与SWE-SSM在肝硬化患者中诊断SPH及HRV的临床性能，以期为临床提供更优的PH无创评估依据。

1 资料与方法

1.1 研究对象

前瞻性纳入2019年12月—2023年4月于首都医科大学附属北京友谊医院肝病中心接受HVPG测定的78例肝硬化伴PH患者为研究对象。肝硬化诊断符合《肝硬化诊治指南》^［10］中的相关标准。纳入标准：（1）年龄≥18岁；（2）HVPG≥6 mmHg，且确认为窦性/窦后性PH。排除标准：（1）确诊为窦前性、肝前或肝后性PH，存在门静脉血栓、肝静脉-静脉交通支；（2）既往行经颈静脉肝内门体分流术、脾切除术、脾腔分流术或肝移植术；（3）合并恶性肿瘤（包括肝细胞癌）或重要脏器功能不全；（4）存在肝脏铁过载、胆管梗阻或急性肝衰竭；（5）HVPG及SWE结果不符合质控要求；（6）主动退出或拒绝研究。

1.2 研究方法

1.2.1 分组标准

根据HVPG水平将患者分为3组：6 mmHg≤HVPG<12 mmHg组12例；12 mmHg≤HVPG<20 mmHg组30例；HVPG≥20 mmHg组36例。

1.2.2 临床资料收集

收集患者性别、年龄、体重指数、病因、血小板计数（platelet count，PLT）、丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶、γ-谷氨酰转移酶、总胆红素、白蛋白（albumin，Alb）及凝血酶原活动度（prothrombin activity，PTA）。

1.2.3 仪器与测量方法

（1）HVPG测量^［11］：患者于操作前至少空腹2 h，由2名经验丰富的医师依照共识标准完成操作。局部麻醉下经右颈内静脉置管，采用球囊导管法测量肝静脉楔压及游离肝静脉压，两者差值即为HVPG，单位为“mmHg”。操作全程记录压力波形以确保测量准确性。每例患者至少重复测量3次，取其平均值作为最终结果。（2）2D-SWE检查^［12-13］：患者于检查前禁食2～3 h，由经验丰富的超声医师使用Aixplorer超声诊断系统（SuperSonic Imagine，法国）及凸阵探头（1～6 MHz）完成检查。LSM测量取肝右叶S5/S6段，SSM测量取脾脏中部切面。取样框置于包膜下1～2 cm，避开主要脉管，嘱患者屏气后采集图像。于同一部位重复测量5次，取中位数作为最终结果，单位为“kPa”。质量控制标准如下：①测量成功率>60%；② 取样框内有效信号填充面积>2/3；③ 四分位间距/中位数比值≤0.3。（3）胃镜检查：患者于HVPG测量前后1周内完成胃镜检查。HRV定义为中重度食管静脉曲张、伴红色征的轻度食管静脉曲张或胃静脉曲张^［2］。

1.3 统计学方法

采用IBM SPSS Statistics 26.0及MedCalc软件进行数据统计分析。符合正态分布的计量资料以\overline{x}±s表示，多组间比较采用单因素方差分析；非正态分布的计量资料以M（P₂₅～P₇₅）表示，多组间比较采用Kruskal-Wallis H检验；计数资料组间比较采用χ²检验或Fisher确切概率法。绘制受试者操作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲线评估各指标的诊断效能，计算曲线下面积（area under the curve，AUC）及95%CI，通过约登指数确定最佳截断值，不同AUC值的比较采用DeLong检验。采用Pearson相关分析评估SWE-LSM，SWE-SSM与HVPG的相关性，采用Spearman相关分析评估其与HRV的相关性；分别采用单因素、多因素线性回归及二元Logistic回归分析HVPG及HRV的影响因素。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 临床特征

本研究共纳入78例肝硬化伴PH患者，平均年龄为（54.2±10.6）岁，男性50例（64.1%），平均HVPG为（18.1±6.4）mmHg，HRV阳性62例（79.5%）。3组患者总胆红素、Alb、PLT、PTA、蔡尔德-皮尤分级、终末期肝病模型评分、HRV阳性率、SWE-LSM和SWE-SSM比较，差异均有统计学意义（P值均<0.05）（表1）。

2.2 SWE-LSM和SWE-SSM评估HVPG的效能

2.2.1 相关性分析

Pearson相关性分析结果显示，SWE-LSM及SWE-SSM均与HVPG呈显著正相关（r值分别为0.413、0.633，P值均<0.001）（图1）；且随HVPG水平的升高，SWE-LSM及SWE-SSM均显著增加（P值均<0.001）（表1）。

2.2.2 诊断效能

ROC曲线分析结果显示，SWE-LSM及SWE-SSM在诊断HVPG≥12 mmHg及HVPG≥20 mmHg的AUC均>0.700，两者差异均无统计学意义（P值均>0.05）（表2，图2）。

2.2.3 HVPG影响因素分析

以HVPG为因变量，纳入表3所列指标作为自变量进行线性回归分析。单因素分析结果显示，Alb、PLT、PTA、SWE-LSM及SWE-SSM是HVPG的影响因素（P值均<0.001）（表3）。进一步将上述变量纳入多因素线性回归模型进行分析，结果显示，SWE-SSM为HVPG的独立影响因素（β=0.17，95%CI：0.08～0.27，P<0.001）。

2.3 SWE-LSM和SWE-SSM对HRV的诊断效能

2.3.1 相关性分析

Spearman相关分析结果显示，SWE-SSM与HRV呈显著正相关（r=0.432，P<0.001），而SWE-LSM与HRV之间未见显著相关性（r=0.199，P=0.081）。

2.3.2 诊断效能

ROC曲线分析结果显示，SWE-SSM诊断HRV的AUC为0.808，显著优于SWE-LSM的0.642。DeLong检验提示两者之间的差异有统计学意义（Z=2.775，P=0.006），提示SWE-SSM对HRV的诊断效能更高（图3）。

2.3.3 HRV的影响因素分析

以是否存在HRV（是=1，否=0）为因变量，将表4中所列指标作为自变量进行二元Logistic回归分析。单因素回归分析显示，PLT、SWE-SSM是HRV的影响因素（P值均<0.001）（表4）。多因素Logistic回归分析提示，PLT是HRV的独立影响因素（OR=0.97，95%CI：0.95～0.99，P=0.014）。

3 讨论

本研究以HVPG及胃镜检查为金标准，系统评估了SWE-LSM与SWE-SSM在SPH诊断中的效能。研究结果表明，SWE-SSM与HVPG及HRV均呈显著正相关，且诊断效能良好，提示其有望成为临床实践中评估PH严重程度的重要无创工具。

本研究发现，SSM与HVPG的相关性显著强于LSM，多因素回归分析证实SWE-SSM为HVPG的独立影响因素，而SWE-LSM未显示出独立的预测价值。这一结果与既往研究结论一致^［13-14］。与LSM相比，SSM与HVPG的相关性更强，可作为准确预测CSPH的无创指标。在进展至SPH阶段后，LSM与门静脉压力的相关性减弱。Vizzutti等^［7］采用VCTE技术较早观察到此现象：LSM与HVPG的相关系数（r值）在HVPG≥10 mmHg组中为0.59，而在HVPG≥12 mmHg组降至0.37。Kim等^［14］基于SWE的研究亦显示，SPH患者中LSM与HVPG的相关系数（r值）仅为0.424，明显低于总体人群的0.646。上述证据共同提示，在SPH阶段，LSM不足以有效反映此时的血流动力学变化^［7］。在PH早期，肝内结构重塑及胶原沉积是门静脉阻力增加的主要原因，LSM随之升高，与HVPG相关性较好。进入CSPH阶段后，内脏高动力循环导致的血流量增加成为主导。由于LSM无法反映门静脉血流量，其与HVPG的相关性随之减弱。相比之下，脾脏作为门静脉系统的重要器官，其硬度变化既可反映脾脏血流改变，也可反映门静脉阻力，与PH的相关性更好^［15-16］。本研究结果与上述机制一致，提示无创方法必须能准确反映PH不同阶段的病理生理变化。值得注意的是，功能性因素、肠系膜静脉的血流变化以及侧支循环的形成，均会影响LSM和SSM对门静脉压力的评估准确性，未来研究仍需探索能够直接反映肝血管压力的无创指标。

本研究中SWE-SSM及SWE-LSM在诊断HVPG≥12 mmHg时均具有良好的诊断效能。目前，关于2D-SWE在SPH阶段应用的研究较少，现有研究主要集中于代偿期进展性慢性肝病患者，其中位HVPG水平较低（10～16 mmHg）^{［14，17-20］}。与本研究类似，既往研究报道SWE-LSM与SWE-SSM对SPH具有较高的诊断效能（AUC>0.80），敏感度及特异度均>0.80^{［14，17，21-22］}。然而，本研究纳入更多失代偿期患者（平均HVPG为18 mmHg），更能代表临床中病情严重、决策复杂的PH人群。在此类患者中，不同病因可能导致肝内胶原含量及结构改变，提示LSM仍有一定应用价值。值得特别关注的是，HVPG≥20 mmHg已被证实是急性静脉曲张出血预后不良的强预测因子，也是启动经颈静脉肝内门体分流术等干预的重要时机^［2］。然而，目前尚缺乏关于2D-SWE在此阈值下诊断效能的研究。本研究通过严格筛选窦性/窦后性PH患者并排除主要分流干扰，证实了SWE-LSM与SWE-SSM在HVPG≥20 mmHg时仍具有良好诊断效能（AUC分别为0.804和0.789），为无创识别需积极干预的高危PH患者提供了新的临床证据。

在评估HRV方面，SWE-SSM的诊断价值更为突出，其效能显著优于LSM。这与多项Meta分析结论高度一致^［22-24］，进一步支持SSM在无创筛查HRV中的核心作用。余敏睿等^［25］针对乙型肝炎肝硬化患者开展的研究亦报道，SWE-SSM诊断中重度食管胃静脉曲张的AUC为0.831，而LSM则未显示良好的诊断价值（AUC=0.557），与本研究结果一致。从PH的病理生理机制分析，食管胃静脉曲张的形成是门静脉压力持续升高及侧支循环建立的结果。本研究纳入的患者平均HVPG水平达18 mmHg，血流量及门体分流均处于较高水平。尤其值得注意的是，胃底静脉曲张的血供主要来自脾静脉，因此SSM更能直接反映其压力。本研究中，SWE-SSM>40.4 kPa诊断HRV的阳性预测值达91.4%，与多数研究报道的阈值相符，临床适用性良好^［26］。

多因素分析结果提示，PLT是HRV的独立影响因素，这与脾功能亢进直接相关。既往针对代偿期肝硬化患者的研究报道显示，PLT、Alb和LSM为HRV的独立预测因子^［27］，而本研究失代偿期患者仅PLT仍具有独立预测作用，提示不同疾病极端HRV的影响因素可能存在差异。

本研究存在以下局限性：首先，单中心设计且样本量有限，可能影响统计效能和普适性；其次，未针对不同肝硬化病因进行亚组分析，不同病因可能导致肝、脾对PH的反应存在差异。未来需开展多中心、大样本的前瞻性研究，并探索整合LSM、SSM与血清学指标的无创诊断模型，以进一步提高PH危险分层的准确性。

综上所述，基于2D-SWE技术测得的SSM是与PH严重程度及HRV密切相关的可靠无创指标。在SPH患者中，SSM较LSM具有更优的相关性与诊断效能，尤其在HRV识别方面具有重要临床潜力。

伦理学声明

本研究方案于2022年6月10日经由首都医科大学附属北京友谊医院医学伦理委员会审批通过，批号：2022-P2-141-02，所有患者均签署知情同意书。

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