超声衰减成像评估超重/肥胖儿童肝脂肪变严重程度的前瞻性单中心研究

引言

儿童肥胖已成为全球日益普遍的问题，导致代谢相关脂肪性肝病（MASLD）的发病率不断上升[1, 2]。肥胖是MASLD的主要危险因素，影响50%至80%的超重（OW）和肥胖（OB）儿童，并已成为该人群慢性肝病的主要原因[3]。MASLD与肝脂肪变性相关，可进展为代谢相关脂肪性肝炎甚至肝硬化，导致患病儿童的死亡率显著高于健康同龄人[4, 5]。早期发现和及时干预对于预防严重后果至关重要。此外，迫切需要能够定量评估肝脂肪变性的诊断工具，以监测治疗过程中肝脏脂肪的变化。

肝活检和磁共振成像肝脏质子密度脂肪分数（MRI-PDFF）被认为是诊断和评估MASLD严重程度的金标准[5, 6]。然而，在临床实践中，由于肝活检的侵入性和采样误差，不建议将其作为疑似MASLD儿童的常规诊断工具[6]。MRI-PDFF由于费用高昂，也不建议作为筛查OB儿童MASLD的工具[2, 5]。超声（US）因其无辐射和成本效益，被认为是筛查儿童肝脏疾病（包括MASLD）的一线工具[7]。然而，US无法精确量化肝脂肪变性的分级，因此无法定量监测MASLD患儿治疗过程中肝脏脂肪的变化[8]。开发一种能够定量评估肝脂肪变性严重程度的无创策略至关重要。

衰减成像（ATI）是一种基于量化声波在肝组织中衰减的定量超声技术，通过计算回声信号来计算肝脏的衰减系数（AC），从而反映脂肪变性引起的声衰减变化[9, 10]。作为传统US的定量补充，ATI结合了US的实用优势——如便携性、低成本、广泛可用性——以及客观且可重复的脂肪定量，使其成为早期识别MASLD高危儿童的有前景的筛查工具。目前，ATI已在成人肝脂肪变性诊断中得到验证，相关研究表明ATI可以检测和量化成人肝脂肪变性并区分不同的脂肪变性分级[9, 11–14]。然而，仅有少数研究探讨了ATI在儿科人群脂肪肝评估中的效用[15, 16]。健康儿童和肝脂肪变性儿童的ATI值尚未充分建立。

本研究旨在前瞻性评估ATI与OW和OB儿童肝脂肪变性之间的相关性，并从前瞻性入组的健康儿童队列中建立正常ATI参考值。

方法

研究设计与患者

本单中心横断面研究经深圳市儿童医院机构审查委员会批准（批准号：2022131）。按照伦理指南，在入组前已获得所有参与者（18岁以下）法定监护人的书面知情同意。

2023年10月至2024年6月期间，共前瞻性纳入399例体重指数（BMI）升高的儿童（图1）。该队列根据既定BMI标准分为超重（OW）组和肥胖（OB）组，标准依据《中华人民共和国卫生行业标准》（WS/T 586-2018：学龄儿童青少年超重与肥胖筛查）定义[17]。OW/OB组参与者需接受肝脏超声检查并进行ATI评估。排除标准包括：（a）肝脏疾病史，（b）影响肝功能的全身性疾病，（c）局灶性肝脏病变，或（d）ATI采集不成功。根据超声检测是否存在肝脂肪变性，OW/OB参与者进一步分为两个亚组：非脂肪变性组和脂肪变性组。

为建立儿童人群ATI的正常参考值，另纳入273例体重正常儿童作为对照组。健康对照组的纳入条件为：（a）年龄和性别相应的BMI在正常范围内，（b）血清肝功能检查和血脂谱在参考范围内，以及（c）肝脏超声表现正常（包括ATI）。对照组中所有儿童均未观察到脂肪变性。

超声评估

所有超声检查均使用Canon Aplio i900超声系统配合i8CX1探头进行。由两名经验丰富的放射科医师（T.L.和M.C.，各自具有>8年儿童超声经验）执行扫描。放射科医师对患者临床资料设盲。所有患者超声检查前需至少禁食4小时。标准化ATI扫描方案包括患者取仰卧位，右臂上举过头，采用右侧肋间入路[18]。探头保持垂直于肝包膜，成像深度为12 cm。将扇形取样框（2.5×4.5 cm或更大）置于距肝包膜1.0–1.5 cm处，以尽量减少混响伪影。感兴趣区（ROI；至少2.0×3.0 cm）置于无信号干扰的区域，如混响伪影和声影区。所有测量均在平静屏气期间获取。测量结果以ATI值（dB/cm/MHz）表示（图2）。

测量的可靠性使用R²值评估，分类为差（R²<0.80）、良好（0.80≤R²<0.90）或优秀（R²≥0.90）。根据制造商的规格，R²值≥0.80的测量被视为有效。ATI方案要求获取五次有效测量，取这五次值的中位数用于后续分析。每次测量还记录皮肤至肝包膜的距离。

在技术可行且患者充分配合的情况下，于常规超声和ATI测量同时进行剪切波弹性成像（SWE）、剪切波速度（SWS）和剪切波频散（SWD）。具有这些评估有效数据的患者构成预定义亚组，用于分析与ATI的关联。

肝脂肪变的视觉分级

肝脂肪变由放射科医师根据标准化超声特征进行分级，包括肝回声、肝肾回声比、血管边界清晰度和膈肌显示情况[8, 19, 20]（图3）。分级系统定义如下：1级（轻度）脂肪变表现为肝回声弥漫性增强，超过脾和肾回声，同时肝内胆管和膈肌边界仍清晰可见。2级（中度）病例表现为肝大伴近场回声增强、远场轻度衰减，肝内结构和膈肌可见度轻度受损，但仍可辨认。最严重的3级表现为明显肝大伴显著近场回声增强、远场显著衰减，肝内胆管结构和膈肌边缘均模糊不清。

肝脂肪变严重程度的视觉分级由另外两名放射科医师（L.H.和L.Z.，各自具有10年以上儿童超声经验）独立评估。所有放射科医师均获得儿科放射学委员会认证，并具有儿童肝脏超声的专业专长。当两名诊断结果存在分歧时，经协商后作出决定。为确保客观评估，这两名资深放射科医师在图像判读时对其他临床数据设盲。

统计分析

连续变量的正态性采用Kolmogorov–Smirnov检验评估。正态分布数据以均值±标准差表示，并采用Student t检验或单因素方差分析进行比较。相反，非正态分布数据以中位数（四分位距）表示，并采用Mann–Whitney U检验或Kruskal–Wallis H检验进行比较。分类变量以频数和百分比汇总，并采用卡方检验分析。定量连续变量与分类变量之间的相关性采用Eta平方（η²）检验。Spearman秩相关系数用于评估两个非正态分布连续变量之间的关系。所有统计检验均为双侧检验，p值小于0.05定义为具有统计学意义。所有分析均使用SPSS软件包27版（IBM）完成。

结果

患者特征

在最初纳入的399例BMI升高的儿童中，389例（97.5%）符合纳入标准并纳入最终分析（图1）。最终队列包括97例归类为超重（OW）的儿童和292例归类为肥胖（OB）的儿童。10例儿童因以下原因被排除：肝血管瘤（n = 1）、自身免疫性肝炎（n = 1）、垂体功能减退症（n = 1）、既往颅咽管瘤手术史（n = 1）、先天性甲状腺功能减退症（n = 1）、Wilson病（n = 3）和肝糖原贮积病（n = 2）。此外，在排除9例因ATI操作未成功的儿童后，264例体重健康的儿童被纳入作为健康对照组。被排除的9例健康体重儿童表现为腹壁明显较薄且配合度较差，导致ATI检查时声窗不足，无法获取稳定、可解读的图像。所有参与者的基线特征总结于表1。

与对照组儿童相比，超重/肥胖（OW/OB）儿童的身高（151.0 cm vs 144.6 cm）、体重（56.1 kg vs 34.7 kg）和BMI（24.3 kg/m² vs 16.8 kg/m²）中位数均显著更高（均p < 0.05）。在OW/OB队列中，OB亚组略年轻于OW亚组（10.9 vs 11.5岁），身高差异无统计学意义。OB亚组的LDL胆固醇（2.8 vs 2.2 mmol/L）、游离脂肪酸（0.6 vs 0.5 mmol/L）、ALT（38.2 vs 20.0 mmol/L）、AST（26.6 vs 22.2 mmol/L）、血糖（4.9 vs 4.7 mmol/L）和尿酸（435.2 vs 352.4 mmol/L）中位数水平显著更高。两组间总胆固醇、甘油三酯或HDL胆固醇均未发现显著差异（均p > 0.05）。

OW/OB组和对照组的ATI值

对照组、OW组和OB组通过ATI获得的中位AC分别为0.51、0.54和0.64 dB/cm/MHz。三组间均观察到统计学显著差异（均p < 0.001）（图4）。在OW/OB组中，ATI值与皮肤至肝脏距离呈中度显著正相关（rs = 0.494，p < 0.001）（图5）。在人体测量学参数中，ATI值与年龄、身高、体重和BMI呈弱至中度相关（rs = 0.207、0.237、0.363和0.467；均p < 0.001）（图5）。相比之下，ATI值与性别之间未观察到显著相关性（η² = 0.031）。在血液生化参数方面，ATI值与ALT呈强正相关（rs = 0.700，p < 0.001），与甘油三酯、尿酸和AST呈弱正相关（rs = 0.322、0.234和0.338；均p < 0.001），与HDL胆固醇呈弱负相关（rs = −0.252，p < 0.001）（图5）。在OW/OB组儿童中，96例接受了剪切波弹性成像（SWE）检查，98例接受了SWS检查，51例接受了SWD检查。在完成弹性、速度和SWD测量的儿童中，ATI与这些参数均未显示显著相关性（rs = 0.046、0.060和−0.087；均p > 0.05）。

在对照组中，62名儿童也接受了SWE检查，52名接受了SWS检查，34名接受了SWD测量。ATI值与SWD值呈中度显著正相关（rs = 0.432，p = 0.011），但与SWE和SWS无相关性（p > 0.05）。ATI、体重和尿酸之间观察到统计学显著相关性（均p < 0.05），但必须注意相关性强度可忽略不计（体重rs = −0.126，p = 0.041；尿酸rs = −0.183，p = 0.003）。ATI与年龄、身高、BMI、ALT、AST、血糖或皮肤至肝脏距离之间未发现显著相关性（均p > 0.05）。

ATI值与肝脏脂肪变性视觉分级之间的相关性分析

在超重/肥胖组中，分别有216名儿童被归类为肝脏脂肪变性视觉分级S0级（55.5%），142名儿童为S1级（36.5%），22名儿童为S2级（5.7%），9名儿童为S3级（2.3%）。ATI获得的S0级（对照）、S1级、S2级和S3级的中位AC分别为0.53、0.77、0.85和0.89 dB/cm/MHz，显示随肝脏脂肪变性严重程度增加呈阶梯式升高（图6）。然而，中度与重度亚组之间未观察到统计学显著差异。此外，肝脏脂肪变性分级水平与ATI值之间发现统计学显著正相关，分级越高ATI值越大（η² = 0.626，p < 0.001）。

一个值得注意的发现是，尽管不存在脂肪变性，超重/肥胖组儿童的中位ATI值仍高于健康对照组（0.53 vs 0.51 dB/cm/MHz）。这提示ATI可能对与肥胖相关的灰阶超声改变敏感，甚至在明显肝脏脂肪变性出现之前即可检测到。

讨论

本研究探讨了正常体重儿童与超重/肥胖（OW/OB）儿童中ATI值的分布，并考察其与肝脂肪变视觉分级的相关性。结果显示，OW/OB儿童的ATI显著升高，且随肝脂肪变严重程度呈阶梯式上升。此外，脂肪变分级与ATI之间被证实存在强正相关。通过减少操作者间变异并提供可重复的测量，ATI有望成为一种实用工具，最终可在临床实践中补充或替代主观超声分级。重要的是，ATI具有明显的实用优势，支持其融入常规临床工作流程。对于具有代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）危险因素的儿童，将ATI纳入常规超声评估可有助于早期识别肝脂肪变、及时转诊至专科诊疗，并指导是否需要进一步行MRI-PDFF诊断性评估。

本队列264名健康儿童的基线ATI值为0.51 dB/cm/MHz，与既往报道的正常范围一致，如Hwang等（0.47–0.50 dB/cm/MHz，n = 40）15和Song等（0.54 dB/cm/MHz，n = 31）[16]的研究。相比之下，该值明显低于Cailloce等（n = 77）[21]报道的0.65 dB/cm/MHz。与其他研究基线值的差异可能归因于多种因素，包括但不限于：（1）不同的人群人口学特征和人体测量学特征；（2）使用不同的超声设备和探头技术；（3）测量方案及用于ATI计算的内置软件算法存在差异。在本研究中，健康状态采用中国儿童BMI标准定义，导致本队列的BMI范围总体低于Cailloce等的人群[21]。进一步支持这一解释的是，我们观察到在健康对照组内ATI与年龄、身高、体重或BMI均不相关，而在OW/OB组中则呈现弱至中度相关。这些发现凸显了采用针对种族和人群的ATI参考标准的重要性，因为人口学和身体成分差异可能对基线值产生实质性影响。因此，多民族验证研究对于建立稳健、可推广的正常数据并促进ATI的全球临床采用至关重要。同时，未来建立设备特异性参考范围或开发标准化跨平台校准方法的工作，对于提高ATI在不同中心间的可比性和临床应用也具有重要意义。

ATI值与肝脂肪变性视觉分级之间的相关性分析揭示了几个关键发现。首先，中位ATI值随着脂肪变性分级的升高呈现明显的阶梯式上升，支持ATI对肝细胞内进行性脂质蓄积的敏感性，并验证其作为肝脂肪变性分级定量生物标志物的作用。其次，脂肪变性分级与ATI之间确认存在强正相关（η² = 0.626，p < 0.001），表明分级水平解释了ATI方差的相当大一部分。然而，ATI在中度和重度脂肪变性之间无显著差异，提示可能存在平台效应或在较高脂肪浸润水平时辨别力有限。这意味着虽然ATI能有效区分健康肝脏与患病肝脏以及轻度与进展性脂肪变性，但其区分重度分级的精确度可能受到限制。未来需要在中度和重度类别中开展更大队列的研究以进一步探究这一现象。值得注意的是，尽管常规超声灰度表现相似，无肝脂肪变性的超重/肥胖（OW/OB）儿童的中位ATI值（0.53 dB/cm/MHz）略高于健康体重对照组（0.51 dB/cm/MHz）。虽然绝对差异较小且其临床意义尚不确定，但这一观察提示ATI可能在检测常规超声尚不明显的早期或细微肝脏改变方面具有更高的敏感性。然而，其他潜在影响因素——如腹壁厚度或皮下脂肪组成——也必须考虑，因为它们也可能影响ATI测量。因此，未来研究应纳入更大规模的队列研究并严格控制人体测量学混杂因素，以进一步阐明ATI在早期代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）筛查中的潜在作用。

ATI值与人口学和临床参数之间的关系似乎是情境依赖的。与Cailloce等[21]的发现一致——他们报道年龄、性别、体重或BMI对ATI无显著影响——我们的研究同样发现在对照组中这些因素与ATI值之间无显著相关性。然而，在OW/OB组中发现了更为复杂的关系。在该队列中，ATI值与年龄、身高、体重和BMI呈弱至中度正相关，与皮肤至肝脏距离呈中度显著正相关。更值得注意的是，ATI值与ALT呈强正相关，与甘油三酯、尿酸和AST呈较弱正相关。此外，观察到与HDL胆固醇呈弱负相关。OW/OB组中这一独特的相关性特征提示ATI并非独立的生物标志物，而是与代谢改变和身体组成密切关联，尤其是在超重或肥胖个体中。

本研究存在若干局限性。首先，由于时间、成本以及需要镇静等限制，缺乏组织学验证和MRI-PDFF检查，这意味着我们的无创超声发现缺乏明确的病理学或高级影像学对照。未来研究应致力于在ATI的同时纳入同步MRI-PDFF评估。建立ATI与该无创定量MRI生物标志物之间的强相关性可提供可靠的验证框架，有效解决儿童常规肝活检相关的实践和伦理局限性。其次，作为来自中国南方的单中心研究，研究结果的地理外推性可能有限。最后，尽管两位超声操作者均经验丰富，但缺乏正式的观察者内和观察者间一致性检验，意味着潜在的 operator-dependent 变异性未被定量评估。未来前瞻性研究应纳入一致性检验（例如ICC计算），以进一步验证ATI在儿科人群中的可重复性。

结论

ATI值在健康、超重（OW）和肥胖（OB）儿科队列中呈现显著的阶梯式升高，并与人体测量学/代谢特征及超声脂肪变性严重程度表现出稳健的相关性。这使得ATI在MASLD儿童的筛查、严重程度评估和进展监测方面具有前景。然而，由于缺乏针对参考标准（MRI-PDFF或组织病理学）的验证以及本队列的人群特异性，不应将这些结果广泛推广。未来需要纳入不同种族群体、标准化方案并与金标准模态进行直接比较的多中心研究，以确立ATI用于MASLD儿童筛查、严重程度评估和纵向监测的稳健性、可推广性和最终临床实用性。