血清壳多糖酶3样蛋白1联合二维实时剪切波弹性成像对慢性肝病显著肝纤维化/肝硬化的诊断价值

周青，李丹，叶俊，傅京力，田玉球，彭双，毛宏辉，全细云，谭英征

肝纤维化是慢性肝脏疾病的动态发展过程[1]，目前肝活组织病理检查(以下简称肝活检)仍然是肝纤维化诊断的“金标准”[2]，但肝活检有创性的特点限制了其临床应用，同时肝活检的病理结果受病理医师主观诊断的影响及局限性肝纤维化的影响[3]。因此探索取代肝活检的无创评估肝纤维化程度的技术成为研究热点[4]。目前无创评估肝纤维化程度的技术主要有血液生化指标和影像学评估。血液生化指标包括传统的肝纤维化四项[透明质酸(hyaluronic acid,HA)、层粘连蛋白(laminin,LN)、Ⅲ型前胶原(type Ⅲ procollagen,PC Ⅲ)、Ⅳ型胶原(type Ⅳ collogen,Ⅳ-C)，以下简称肝纤四项]和天冬氨酸氨基转移酶(AST)/血小板(PLT)比值指数(aspartate aminotrasferase to platelet ratio index,APRI)、基于4因子的肝纤维化指数(FIB-4)等以血液学检查结果为参数的肝纤维化无创诊断模型[5]。研究显示单一血液指标对肝纤维化评估作用有限，无创诊断模型只能减少约30%～40%的肝活检需要[6]。影像学评估主要基于超声波弹性成像的技术测定肝脏硬度，其结果与操作者的经验有关，主观性较强，并且对于腹水或肥胖患者假阴性率高[7-8]。因此有必要探讨有利于肝纤维化诊断和监测的新的血清学标志物和影像学方法。

有文献报道，壳多糖酶3样蛋白1(chitinase-3-like protein 1,CHI3L1)是一种潜在检测肝纤维化的标志物[9]，二维实时剪切波弹性成像(two-dimensional shear wave elastography,2D-SWE)对于不同病因导致的肝纤维化分级的诊断价值高于瞬时弹性成像(transient elastography,TE)和声辐射力脉冲弹性成像(acoustic radiation force impulse elastography,ARFI)[10]。本研究旨在通过构建联合诊断模型，探讨CHI3L1联合2D-SWE对肝组织纤维化的诊断价值，并与现有的血清标志物及其诊断模型进行比较。

1 资料与方法

1.1 病例选择

回顾性选取2018 年1月至2021年1月株洲市中心医院感染内科、消化科、肝胆外科住院的慢性肝病患者为研究对象。纳入标准：①行肝活检有明确的肝纤维化分期。肝纤维化分期标准依据改良Scheuer评分系统：S0期为无肝纤维化；S1期为汇管区扩大，仅门静脉周围纤维化；S2期为在S1期基础上有纤维间隔形成，小叶结构保留；S3期为广泛纤维间隔形成伴小叶结构紊乱，无肝硬化；S4期为早期肝硬化或肯定肝硬化；并将S0～S1期定义为无或轻度肝纤维化期、S2～S3期定义为显著肝纤维化期、S4期定义为肝硬化期。②病程超过6个月的成年慢性肝病患者。排除标准：①穿刺后病理学诊断证实为肝癌或其他癌症；②缺乏2D-SWE、血清CHI3L1浓度、血清肝纤四项等检查资料。本研究共评估1 885例慢性肝病患者，其中1 705例患者被排除，180例最终纳入分析。病因分布为：慢性乙型肝炎95例(52.77%)、慢性丙型肝炎5例(2.78%)、自身免疫性肝病25例(13.89%)，非酒精性脂肪性肝病15例(8.33%)、药物性肝炎10例(5.56%)以及其他病因30例(16.67%)。将患者分为两组：一组为建模组，收集2018 年 1 月至 2020年1 月120例患者，其中男86例，女34例，年龄21～69岁，平均(43.31±12.24)岁；肝穿刺活检分期S0～S1期45例、S2～S3期57例、S4期18例，用于构建联合诊断模型。另一组为验证组，收集2020年2月至2021年1月60例患者，其中男46例，女14例，年龄23～70岁，平均(46.55±12.44)岁；肝穿活检分期S0～S1期18例、S2～S3期32例、S4期10例，用于验证诊断模型的诊断效能。本研究获得医院伦理委员会批准，每例研究对象皆知情同意。

1.2 CHI3L1的检测

采用CHI3L1 ELISA试剂盒(杭州普望生物技术有限公司)进行检测，严格按试剂说明书操作检测血清CHI3L1。

1.3 其他实验室指标检测

肝纤四项采用Snibe MAGLUMI 2000 Plus全自动化学发光免疫分析仪测定。肝功能采用HITACHI 7600-120全自动生物化学分析仪测定，血常规采用SYSMEX xn3000全血细胞分析仪测定。

1.4 APRI和FIB-4指数肝纤维化评分

1.5 2D-SWE检测

采用法国Supersonic公司Aixplorer型实时二维剪切波弹性超声诊断仪，SC6-1凸阵探头，频率1～6 MHz，嘱患者取平卧位，右上肢外展，将探头置于右肋间，尽量避开肝内管道结构，选择肝脏弹性测量模式，嘱患者平静呼吸、屏气 3～5 s 后成像，弹性成像取样框4 cm×3 cm，取样框深度位于肝包膜下1 cm，获取区域内肝脏弹性测值平均值，每个患者均重复测量5次，取其均值。

1.6 统计方法

2 结果

2.1 一般特征分析

建模组与验证组在年龄、性别、肝穿活检分期构成比的比较，差异无统计学意义(P<0.05)，见表1。

表1 两组一般资料比较 [n(%)]

2.2 建模组中血清CHI3L1水平、2D-SWE值与肝组织纤维化分期的相关性

S4期患者血清CHI3L1水平、2D-SWE值均显著高于S0～S1期、S2～S3期(P<0.05); S2～S3期患者血清CHI3L1水平、2D-SWE值显著高于S0～S1期(P<0.05)，见表2。

2.3 显著肝纤维化/肝硬化的风险因素

将建模组患者分为无/轻度肝纤维化组(肝活检分期为S0～S1期)和显著肝纤维化/肝硬化组(肝活检分期为S2～S4期)。收集两组患者临床资料，包括年龄、性别、ALT、AST、白蛋白(ALB)、球蛋白(GLB)、总胆红素(TBIL)、白细胞(WBC)、PLT、HA、LN、PC Ⅲ、Ⅳ-C、CHI3L1、2D-SWE等指标做单因素分析(见表3)，结果显示年龄、PLT、HA、LN、PC Ⅲ、Ⅳ-C、CHI3L1、2D-SWE等参数在两组中有显著差异。再进一步行多因素Logistic回归分析(见表4)，最终PLT、CHI3L1、2D-SWE这3个自变量为显著肝纤维化/肝硬化的独立预测指标。

表2 建模组患者血清CHI3L1和2D-SWE值在不同肝纤维化分期中的比较[M(P25，P75)]

表3 无/轻度肝纤维化与显著肝纤维化/肝硬化患者各参数比较

表4 显著肝纤维化/肝硬化相关因素的多因素Logistic回归分析

2.4 单个指标与联合模型的诊断价值评价

利用ROC曲线分析，CHI3L1和2D-SWE对显著肝纤维化/肝硬化诊断的曲线下面积分别是0.813(0.739～0.887)、0.803(0.727～0.879)，较无创诊断模型APRI和FIB-4指数高。进一步基于多参数Logistic参数拟合，将先前多因素Logistic回归筛选出的PLT、CHI3L1、2D-SWE 3个参数进行建模(称模型4)，分别与CHI3L1联合2D-SWE(称模型1)、CHI3L1联合2D-SWE和APRI(称模型2)、CHI3L1联合2D-SWE和FIB-4指数(称模型3)比较，模型4诊断显著肝纤维化/肝硬化的效能最佳(图1)，其ROC曲线下面积为0.875(0.815～0.934)，见表5。

表5 诊断显著肝纤维化/肝硬化不同模型的ROC曲线下面积

2.5 模型4诊断显著肝纤维化/肝硬化的一致性检验

模型4的计算公式为：0.314×2D-SWE+0.028×CHI3L1-0.015×PLT-0.545，适用于显著肝纤维化/肝硬化诊断的最佳截断值为-0.491。收集2020年2月至2021年1月60例慢性肝病患者资料作为验证组，将患者的血清CHI3L1、2D-SWE及PLT值带入模型4公式中，以-0.491为诊断界值，诊断无/轻度肝纤维化19例，显著肝纤维化/肝硬化41例，以肝穿活检为金标准，模型4诊断显著肝纤维化/肝硬化的准确度、特异度、灵敏度、阳性预测值、阴性预测值及Youden指数分别为85%、77.8%、88.1%、90.2%、73.7%、0.659，Kappa值为0.648(P<0.001)，模型4诊断效能好，见表6。

图1 诊断显著肝纤维化/肝硬化不同模型的ROC曲线

表6 模型4在验证组中的诊断效能评价

3 讨论

CHI3L1(又称YKL-40)是壳多糖酶家族一员，具有多种生物学活性，在炎症和组织重塑中扮演重要角色[11]。CHI3L1也是一个高表达肝基因，其在肝脏中的表达水平比其他组织高出15.3(与肾脏比)到 276 倍(与心脏比)[12]，且肝脏的CHI3L1表达水平和血液中的CHI3L1水平呈正相关[13]。已有研究证实血清CHI3L1水平在慢乙肝患者肝纤维化、肝硬化时明显升高，可以预测ALT正常或轻度升高患者的显著纤维化和晚期肝纤维化[14-15]；此外在酒精性肝病[16]、非酒精性肝病[17]等其他慢性肝病中也发现CHI3L1水平较正常人群高，提示外周血CHI3L1水平与慢性肝病肝纤维化密切相关。本研究中血清CHI3L1水平随肝纤维化分期增加而增加，与上述文献报道一致。进一步发现CHI3L1相较于肝纤四项等其他肝纤维化标志物和APRI、FIB-4等肝纤维化无创诊断模型在诊断慢乙肝相关晚期肝纤维化上更有优势[18]。以CHI3L1水平大于78.48 ng/mL诊断晚期纤维化(S3期以上)时，ROC 曲线下面积为0.96，敏感度和特异度分别为91.8%和91.7%[19]。这一结论较本研究中CHI3L1诊断显著肝纤维化/肝硬化时ROC曲线下面积高，究其原因可能与本研究纳入病例不单只有慢性HBV感染，还包括慢性HCV感染、药物性肝炎、酒精性/非酒精性肝病等其他慢性肝病，且本研究将肝纤维化S2期与S3～S4归为一组有关。本研究还发现肝纤维化分期在S2～S3期时CHI3L1水平的中位数和四分位数间距为62.66 ng/mL(49.04 ng/mL，111.30 ng/mL)，与李洪等[9]研究类似，即以78.48 ng/mL为标准会降低诊断肝纤维化S2～S3期的敏感性。

2D-SWE是目前最新的超声弹性成像技术，利用超声探头在组织深部多点、同步聚焦出声辐射力，推动组织产生前端类似圆锥形的剪切波波阵面，再通过超高速成像技术捕捉剪切波，并根据杨氏模量值大小编码为彩色解剖图像[20]。相较于TE、ARFI等其他弹性成像技术，2D-SWE最大的优势在于通过同一时间大面积获取组织弹性值，并采用超高帧频极速接收并处理图像,实现了对测量组织硬度的实时定量测量。同时超声医师也能根据弹性彩色图像更直观地判断组织硬度。国内外均已有大样本、多中心研究证实该技术诊断效能高于TE、ARFI[21-22]，对慢性HBV、HCV感染不同阶段的肝纤维化均有较高的诊断效能[23]。但对于除病毒性外其他病因引起的肝纤维化的研究尚少，且2D-SWE诊断肝纤维化临床应用尚处于初期探索阶段，由于缺乏大样本量的临床研究支持，纤维化分期的2D-SWE界值尚未形成共识。本研究中2D-SWE值随着纤维化分期增加而增加，其诊断显著肝纤维化/肝硬化时ROC曲线下面积与CHI3L1相似。已有研究报道CHI3L1联合TE可提高肝纤维化诊断的准确性，特别是在肝纤维化早期[24],而尚未有CHI3L1联合2D-SWE对慢性肝病肝纤维化诊断的相关报道。本研究通过Logistic回归分析，在年龄、PLT、HA、LN、PC Ⅲ、Ⅳ-C、CHI3L1、2D-SWE等与显著肝纤维化/肝硬化相关的指标中最终得出PLT、CHI3L1、2D-SWE这3个参数为显著肝纤维化/肝硬化的独立预测指标，并以此建立诊断模型，其诊断显著肝纤维化/肝硬化的ROC曲线下面积为0.875，较单独应用CHI3L1或2D-SWE高，也较APRI和FIB-4指数等无创诊断模型诊断显著肝纤维化/肝硬化时ROC曲线下面积高。将所建立的诊断模型带入另一组慢性肝病患者中，以肝穿活检为金标准，其诊断显著肝纤维化/肝硬化的准确度、特异度、灵敏度、阳性预测值、阴性预测值及Youden指数分别为85%、77.8%、88.1%、90.2%、73.7%、0.659，Kappa值为0.648，两者一致性好。

综上所述，CHI3L1、2D-SWE在慢性肝病显著肝纤维化/肝硬化中有良好的诊断价值，且两者联合PLT所构建的诊断模型可进一步提升诊断效能。

但本研究仍有不足之处，本研究选择不同病因的慢性肝病患者进行回顾性分析，不同病因引起的肝纤维化/肝硬化，其病理模式不同，无创诊断指标的敏感和特异性都会有所不同，但因用于构建模型及验证模型诊断效能的样本量均少，未进一步行分层分析。另外本研究将S2期与S3、S4期划分为一组，不能排除这种分组会提高模型预测值，其结论还需要更大样本量，更合理设计的多中心临床真实世界研究进一步证实。