超声肝脏成像用于代谢功能障碍相关脂肪性肝病的分类

1. 目的 本研究的主要目的是开发能够识别代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）分期的超声方法，以磁共振弹性成像（MRE）、MRI质子密度脂肪分数（PDFF）和活检作为金标准。
2. 假设 超声可以替代MRI进行脂肪变性和纤维化分期。 超声可以改善炎症分期。

3. 依据 多种病理变化可导致人体组织机械特性的改变。 因此，寻找一种无创评估组织硬度的方法已被证明具有临床价值。 多种不同病因的肝病，包括肝炎、脂肪肝、酒精性肝病等，均会因纤维化导致肝脏硬度增加。 纤维化可导致多种肝癌或肝硬化，有时甚至致命。 据估计，肝硬化在普通人群中的患病率为4.5%至9.5%，这表明有更庞大的人群正遭受不同阶段纤维化的困扰。 如果能在早期阶段发现纤维化导致的肝脏硬度显著增加，就可以为患者量身定制治疗方案，并监测治疗效果，以增加逆转可能性和减缓损害进程。

   活检传统上是诊断和监测肝脏状况的标准方法，自1958年以来被广泛使用。 活检的一些优点包括能够可视化脂肪和铁沉积。 遗憾的是，活检无法显示纤维化的异质性，因为读数通常取自同一位置，且仅占肝脏体积的1/50,000。 研究表明，33%的病例中左右肝叶活检结果不一致，30%的肝硬化病例被误判。 此外，研究还显示观察者间和观察者内存在显著差异。 最后，活检的缺点，如疼痛、出血和死亡风险，促使人们转向无创诊断方法，如弹性成像。

   多种弹性成像方法已被开发并应用于肝脏。 瞬时弹性成像，即FibroScan（EchoSens，巴黎），是目前应用于肝脏测量硬度以指示纤维化活动的最常见弹性成像类型。 它采用超声技术，使用一维探头测量剪切波速度。 作为一种诊断可靠且价格适中的设备，它已成为全球一些诊所的标准护理手段。 尽管它无痛、快速且方便，但只能从肝脏右叶采集非常小的样本，因此无法捕捉任何异质性，并可能误判整个器官的状态。 此外，据研究者所知，文献中尚未有研究直接将FibroScan读数获得的硬度值与磁共振弹性成像值进行对比，且对于纤维化早期阶段，其结果可靠性较低。

   磁共振弹性成像是另一种应用于肝脏的弹性成像方法。 它在将患者分期为纤维化阶段方面显示出非常高的诊断准确性，并在一些私立诊所（主要在美国）使用。 它在应用和数据采集协议方面具有灵活性。 它显示出良好的重复性和再现性，并且通常对BMI较高的患者有效。 MRI扫描的高成本和复杂性限制了其在许多受肝病影响地区的应用。

   研究者的S-WAVE方法是一种超声方法，将产生二维和三维图像，实现对肝脏的完整可视化。 它是一种可调多频技术，可以以体积弹性图的形式显示器官的大面积区域。 由于仅需超声设备的简单硬件，它在广泛的临床环境中经济可行。

   用于测量组织硬度的超声数据也可用于估计组织脂肪含量。 事实上，脂肪组织往往比正常组织更易衰减超声波。 当组织脂肪化时，超声数据（射频或RF数据）的其他特性也会改变。 MASLD的第一阶段是脂肪变性，即肝组织脂肪比例增加，随后是炎症，然后是组织瘢痕和纤维化。

4. 目标

   • 比较健康志愿者和患者中通过MRE、S-WAVE和FibroScan获得的硬度结果，以证明S-WAVE与MRE在评估纤维化方面具有高度一致性。
   • 比较MRI质子密度脂肪分数与超声衰减及其他测量值，以证明超声与MRI-PDFF在评估脂肪变性方面具有高度一致性。
   • 证明超声能够评估整个MASLD谱系，包括脂肪变性、纤维化和炎症，并以活检为金标准。

5. 研究方法 40名无肝病史的受试者（主要从不列颠哥伦比亚大学研究生中招募）和105名处于不同纤维化阶段的受试者（从温哥华胃肠病研究所（GIRI）和温哥华综合医院（VGH）招募）将接受FibroScan、S-WAVE和MRI扫描（包括PDFF和MRE）。

   FibroScan和S-WAVE将分别由技术员和超声医师在GIRI或VGH进行。

   MR检查将在不列颠哥伦比亚大学MRI研究中心进行。

   将通过患者肋间隙从右叶获取十次FibroScan读数。 FibroScan显示以kPa为单位的中位硬度值以及四分位距。 FibroScan读数需满足至少80%的成功率且四分位距小于硬度值的30%。 每位受试者将接受一次该过程。

   S-WAVE是不列颠哥伦比亚大学开发的一种弹性成像技术，利用组织对多频振动的响应来估计组织的机械特性。 振动在组织中产生稳态剪切波。 一系列超声图像捕捉组织剪切波运动，并使用组织模型来估计潜在的机械特性。 它已成功应用于前列腺、乳腺、胎盘和肝脏的成像。

   使用的激励装置是一块放置在检查床上患者下方的板。 应用的频率范围为45 Hz至80 Hz。 所选振幅将足以在感兴趣区域产生足够的波，且不超出患者的舒适水平。 将使用3D超声探头获取图像体积，并由超声医师固定位置。 此外，将扫描2D超声换能器以在大致相同位置获取图像体积。

   将根据可重复的协议获取肋间和经腹图像。

   所有S-WAVE扫描将由两位训练有素且经验丰富的超声医师，Vickie Lessoway女士和Jan Reid女士执行。

   磁共振弹性成像将在位于不列颠哥伦比亚大学MRI研究中心的3T Philips Elition MR扫描仪上进行。 扫描将从轴位T1和T2图像开始，随后进行扩散加权成像。

   然后，将使用eXpresso序列和同步组织激励进行MR弹性成像检查。 eXpresso序列已用于体模、肝脏和前列腺研究。 激励系统是一个内部构建的电磁驱动器，由排列成线圈的导线组成。 当电流在MR扫描仪磁场中通过导线时会产生振动。 它与MRI成像序列同步。 振动器将放置在仰卧受试者的右侧胸廓上。 它将用魔术贴带固定，以避免任何移动。 振动器板的直径为5至10厘米。 该系统与先前其他研究中用于前列腺和肝脏成像的系统非常相似。

   完整的MR成像过程将持续不到90分钟。

   MRE和VE数据的处理在离线状态下进行，以提取机械特性和脂肪含量信息。 然后可以可视化显示并进行比较。 两者都涉及原始超声回波数据的处理。

6. 数据处理 所有S-WAVE数据将由不列颠哥伦比亚大学机器人与控制实验室开发的软件处理。 该软件能够基于组织模型估计所有成像点的硬度值。 输出是组织硬度的体积图，可以叠加在相应的B模式图像上。 感兴趣区域将基于血管较少的均匀区域选择。

原始MRE图像将使用内部开发的软件处理，该软件过滤数据并应用模型计算每个像素的动态剪切模量（Gd）和粘度（Gl）。 这些机械特性形成新图像，然后叠加在标准T2加权图像上以便可视化。 将选择血管较少的感兴趣区域。 将计算Gd和Gl的平均值和标准差。

组织脂肪含量将通过标准MRI PDFF序列确定。 组织脂肪含量将基于原始超声RF数据的定量分析从超声中确定。

超声图像处理将优化以匹配MRI图像（MRI作为纤维化和脂肪变性评估的金标准）。

超声图像处理将优化以预测炎症，以活检结果为金标准。