9–17岁健康儿童肝脏硬度参考值：同日MR弹性成像与二维剪切波弹性成像研究

引言

全球肥胖率的上升导致儿童肝脂肪变性及相关非酒精性脂肪性肝病的发病率不断增加。脂肪肝疾病和其他慢性肝实质疾病（如肝炎）可进展为纤维化。若不治疗，纤维化可能进展为肝硬化、肿瘤和肝衰竭。纤维化的诊断和分级十分重要，因为目前已知纤维化在早期治疗下是可逆的[1–4]。

纤维化反映慢性损伤后胶原/细胞外基质的积累。尽管肝活检仍是参考标准，但其为有创操作，存在出血风险，并因所取组织量小及纤维化分布不均而受采样误差（约14.5%）的限制[2, 5–7]。因此，超声弹性成像和MR弹性成像通过无创定量肝脏硬度，越来越多地用于诊断和纵向监测。与活检（< 1 cm³）相比，剪切波超声弹性成像（约20 cm³）和MRE（约250 cm³）评估的组织体积显著更大，从而改善了对纤维化严重程度的评估[6, 8]。

超声（US）弹性成像包括基于应变和剪切波的方法；在常规实践中，剪切波技术（如瞬时弹性成像和基于声辐射力脉冲的SWE，包括2D-SWE）最为常用[9, 10]。基于US的肝脏硬度测量可在无纤维化的情况下升高（如淤血/中心静脉压升高、胆汁淤积和急性炎症），并可能随技术和采集条件而变化[11–13]。报道的成人正常硬度值约为4.8–5.5 kPa[14, 15]，而儿童参考值可能因年龄组和方法而异[16]。

MRE产生外部驱动的机械波并提供定量硬度估计，采样肝脏体积更大[2]。测量质量可能因铁相关信号丢失而降低，弹性图可靠性在晚期脂肪变性中可能下降[1, 17–19]。各研究中，MRE参考值随人群和方案（包括空腹状态）而异。在同一健康儿童队列中同日获得MRE和2D-SWE的比较性规范数据仍然有限，针对土耳其儿童的数据尤为稀缺。因此，本研究的主要目的是建立9–17岁临床和生化健康的土耳其儿童同日MRE和2D-SWE测量的肝脏硬度模态特异性参考范围，并促进标准化条件下的直接跨模态基准比较。次要分析评估了年龄组和性别的差异，而与实验室值的相关性分析作为探索性、假设生成性分析进行。

材料与方法

这项单中心、前瞻性观察性研究纳入了100名9–17岁、无已知肝病的健康志愿者。参与者被分为三个年龄组：9–11岁、12–14岁和15–17岁。记录性别、身高、体重和体重指数（BMI）。由于口服进食后的内脏循环可能影响肝脏硬度测量，要求参与者在成像前至少禁食四小时。成像前进行筛查生化学和病毒性肝炎血清学检查。纳入资格要求具备人体测量学、生化、血清学和基于MRI的筛查结果。具体而言，要求参与者的BMI百分位数处于第10至第95百分位数之间（含界值）。根据本机构儿科参考范围，纳入的肝脏生化阈值定义如下：天冬氨酸氨基转移酶（AST）≤ 60 U/L、丙氨酸氨基转移酶（ALT）≤ 48 U/L、γ-谷氨酰转移酶（GGT）≤ 61 U/L、直接胆红素 ≤ 0.8 mg/dL、总胆红素 ≤ 1.5 mg/dL，以及碱性磷酸酶（ALP）≤ 500 U/L（以考虑青少年年龄组的生理性骨转换）。任何提示潜在肝病的生化或血清学结果均导致排除。

病毒性肝炎血清学采用信号与cutoff比值（S/CO）进行分类，其中< 0.9视为无反应性，≥ 1.0为反应性。结果不确定者（0.9至< 1.0）进行复测。纳入要求抗-HCV、HBsAg和抗-HBc均为无反应性。对于基于MRI的纳入，要求质子密度脂肪分数（PDFF）≤ 5.5%且无铁蓄积证据（R2* ≤ 126 s⁻¹）。

根据预先定义的标准，共有九名参与者被排除。六名参与者因MRI测定的肝脏脂肪分数> 5.5%及超声提示脂肪变性而被排除。一名参与者因一过性肝功能障碍而被排除，其特征为肝酶升高，在临床恢复后复测时恢复正常。另一名参与者因慢性肝实质疾病继发的持续性肝酶升高而被排除。最后，一名参与者因幽闭恐惧症而无法完成MR检查被排除。实施这些排除是为了维持健康队列并避免肝功能障碍或代谢异常带来的混杂。最终，91名临床、生化和血清学评估均正常的健康参与者于同日接受了MRE和2D-SWE检查。

在超声弹性成像中，所有检查均由一位在腹部超声和弹性成像方面拥有13年经验的放射科医师完成。首先使用B型超声（LOGIQ P9，GE Healthcare，美国）以凸阵探头（1–6 MHz）在腹部预设条件下、受试者取仰卧位评估肝实质是否存在偶然发现的局灶性病变。根据预先定义的超声特征对肝脂肪变性进行定性分级（1–3级）（轻度为肝肾回声对比增强/肝脏回声增亮；中度为额外的血管模糊；重度为额外的后方声束衰减伴膈肌显示减弱）[20]。将每位受试者的右手置于头后以增宽肋间隙。使用二维（2D）剪切波弹性成像，在呼气末屏气期间经肋间入路从肝右叶获取测量值。将8–10 mm的圆形感兴趣区（ROI）置于肝包膜下1.5–2.0 cm处，避开血管结构和肋骨声影伪影。获取12次测量值，取肝脏硬度中位数（kPa）用于分析。当四分位间距与中位数比值（IQR/中位数）< 30%时，认为测量值可接受。

在磁共振弹性成像（MRE）中，病例采用3 T MRI扫描仪（Magnetom Vida，Siemens，Erlangen，德国）在仰卧位进行评估。在呼气末使用带有运动编码梯度的相位对比回波平面成像（EPI）序列，并配合主动驱动器（Resoundant，Rochester，美国），频率设定为60 Hz [2, 17, 21–23]。将刚性被动驱动器置于右锁骨中线剑突水平，并与体表完全接触放置，以实现最佳波传播 [2, 24]。

为防止折叠伪影，根据患者体重调整振动幅度 [22, 23]。体重20–29 kg的患者振幅设为10–20%，体重30–39 kg者设为20–30%，体重40–59 kg者设为30–40%，体重60–69 kg者设为50%，体重70–85 kg者设为60%。MRI期间未使用全身麻醉。每位受试者均接受了呼气末屏气训练，并对所有病例的MRE检查质量进行了核查。EPI序列的MRE采集参数如下：层厚10 mm；层数4；层间距0 mm；视野（FOV）200 mm；矩阵256 × 64；重复时间（TR）50 ms；翻转角20°；激励次数（NEX）1；相位编码方向为右至左；加速技术为GRAPPA [24]。

在幅度图像上，利用被动驱动器位置处皮下脂肪组织的信号丢失来确认机械波的传播。在相位图像上，检查波形以确保其大致平行于肝包膜推进。在健康情况下，预期波形不发生畸变并朝向肝脏中心逐渐衰减。随后，生成弹性图及反演衍生的置信度/质量图（置信掩膜指示剪切波反演可靠的区域）[2, 17]。使用反演算法计算LSV（kPa），排除低置信度像素（掩膜区域），在右肝叶非阴影的四个不同截面积区域放置至少250 cm³的ROI。ROI放置于距肝包膜1–2 cm处[1, 5]。PDFF采用六回波单次屏气Dixon序列得出。铁沉积使用R2*和R2水图评估[21–23]。所有MR图像由一名具有16年腹部MR和MRE经验的放射科医师评估。

我们同时使用MRE和二维剪切波弹性成像（2D-SWE）来汇总肝脏硬度测量值。模态特异性参考区间按均值±1.96标准差计算。为量化这些参考限周围的不确定性，使用非参数Bootstrap重采样法估算参考下限和上限的95% Bootstrap置信区间。

肝脏硬度测量值的正态性分别采用Shapiro-Wilk正态性检验评估基于MRI和超声的测量值。对于年龄分层和性别的组间比较，鉴于可能存在偏离参数假设以及小分层间方差不齐，我们采用保守的非参数方法（Kruskal–Wallis检验和Wilcoxon–Mann–Whitney检验）。例如，为比较连续变量在分类变量各水平间的分布，我们使用Wilcoxon–Mann–Whitney检验或Kruskal–Wallis检验，它们分别是Student t检验和单因素方差分析的非参数对应方法。连续变量之间的关联使用Spearman秩相关系数评估，并视为探索性分析。所有检验均为双侧检验，统计显著性设定为p < 0.05。由于p值未针对多重比较进行调整，推断性结果——尤其是相关性分析——应解释为假设生成性结果。分析使用SAS® 9.4版（美国北卡罗来纳州卡里）完成。

结果

研究组与描述性统计

最初纳入的100名志愿者中，91名参与者（9–17岁）被纳入最终分析。9名参与者因预设原因被排除。47名参与者为女性（51.7%），44名为男性（48.3%）。参与者按年龄分组（9–11、12–14、15–17岁），以反映发育阶段和预期的屏气表现差异；未招募8岁以下儿童，因为MRE采集所需的可靠屏气无法实现。临床、实验室和影像学特征总结于表1。肝脏硬度值分别记为MRI_kPa（MRE）和US_kPa（2D-SWE）。MRI_kPa和US_kPa的分布特征采用Shapiro–Wilk检验评估（分别为p = 0.99和p = 0.89）。MRI_kPa和US_kPa的分布近似对称（图1和图2）。

肝脏MR和超声硬度值与其他参数的比较

无论是MRE还是二维剪切波弹性成像（2D-SWE），肝脏硬度均不因性别而异（表2）。在探索性分析中（表3），BMI与MRI_kPa（ρ = −0.28，p = 0.0082）和US_kPa（ρ = −0.22，p = 0.039）均呈弱负相关。根据线性回归模型，MRI_kPa的BMI斜率为每BMI单位−0.015 kPa，临床上认为可忽略不计。相比之下，BMI并非US_kPa的统计学显著预测因子（斜率 = 每BMI单位0.019 kPa，p = 0.53）。最后，MRI_kPa与US_kPa呈正相关（ρ = 0.34，p = 0.0011）。

按年龄分组的肝脏MR和超声硬度值

无论是MRE还是2D-SWE，肝脏硬度在各年龄组（9–11、12–14、15–17岁）之间均无显著差异（表4）。与该发现一致，肝脏硬度测量值与年龄无显著相关性（表3）。各年龄组的平均肝脏硬度值、标准差和95%参考区间见表4及图3–6；95%参考区间表示均值±1.96 SD。作为敏感性分析，我们还在表4中展示了基于自举法（bootstrap）估计的参考范围。

讨论

在这项针对9–17岁临床和生化健康的土耳其儿童的前瞻性单中心研究中，我们建立了同日MRE和2D-SWE检查的 modality-specific 肝脏硬度参考区间。尽管多项研究已报道了儿科正常硬度值，但在同一健康队列中同一天使用两种模态获取的比较性参考区间仍然有限；因此，本研究在标准化采集条件下提供了 modality-specific 参考区间和模态间基准信息。重要的是，这些参考区间特定于所研究的人群和采集方案，未经验证不应外推至其他儿科人群。

在整个研究队列中，两种模态的肝脏硬度均未因年龄组或性别而存在差异。MRE的平均硬度值为2.16 ± 0.24 kPa，2D-SWE为5.34 ± 1.00 kPa（95%参考区间：均值 ±1.96 SD）。这些MRE发现与既往儿科报告大体一致，后者通常描述数值约为2.1–2.2 kPa，并发现与年龄、性别或扫描仪特征的关联有限[21, 22, 25, 26]。然而，关于儿科与成人参考值之间的比较，文献仍不一致，一些研究提示儿童硬度较高，另一些则提示较低[25]。这种不一致，加之实验模型显示软组织硬度存在年龄相关变化的证据，进一步强调了建立儿科特异性基准以避免将轻度纤维化误分类的必要性[27, 28]。

相比之下，2D-SWE参考值显示出更大的研究间变异，已发表的儿科报告跨度更宽，并且对年龄相关趋势的描述不一，包括在土耳其儿科队列中[29–33]。在此背景下，我们的2D-SWE值落在既往土耳其健康队列研究报告的范围内[30, 31]。基于美国的硬度测量也更易受厂商、方案和操作者因素的影响；因此，在解读儿科硬度值时，模态特异性和本地验证的参考表至关重要，尤其是对于基于超声的技术[11–13]。据报道，在评估肝纤维化方面，MRE比基于超声的弹性成像技术具有更高的诊断性能和更少的技术失败[34]。

在我们的队列中，MRE与2D-SWE值呈正相关；然而，相关性反映的是关联，并不确立可互换性或技术一致性。因此，MRE和2D-SWE测量应被解读为依赖于模态。因此，临床医生在应用参考阈值或纵向监测个体时，应避免将MRE和2D-SWE值互换使用。

探索性分析提示，两种模态下BMI与肝脏硬度之间均呈弱负相关。在回归建模中，MRE的BMI斜率被认为在临床上可忽略不计，而BMI并非2D-SWE硬度的统计学显著预测因子。

此外，硬度与实验室/血清学指标之间的关联未被重点强调，因为纳入标准将数值限制在正常/非反应性范围内。因此，这些相关性在此健康队列中临床意义有限，并可能引入范围受限偏倚；这些分析最好被视为假设生成性分析。

本研究存在局限性。第一，研究在单中心进行，样本量中等，可能限制其普适性。第二，由于MRE可靠屏气可行性有限以及呼吸配合多变可能带来混杂，未招募8岁以下儿童，因此年幼儿童的参考数据仍有待建立。第三，为减少混杂，BMI百分位< 10th或> 95th的参与者被排除；因此，这些参考区间可能无法完全反映真实世界中儿科弹性成像转诊情况，而后者常包括超重或肥胖儿童。第四，无法获得组织病理学相关性，因为健康志愿者无活检临床指征，尽管活检仍是纤维化评估的参考标准[2, 5–7]。第五，弹性成像测量可能依赖于厂商、方案和操作者，尤其是基于US的技术，且我们未评估操作者间或阅片者间的可重复性[11–13]。最后，未在独立队列（包括其他儿科人群和方案/厂商）中进行外部验证；因此，所提出的参考区间仅在经过适当验证后才应在当前环境之外应用。有必要开展跨厂商和年龄范围的多中心研究，最好包括可重复性评估和外部验证。

结论和建议

同日MRE和2D-SWE为9–17岁临床和生化健康的土耳其儿童提供了特定模态的肝硬度参考区间。这些特定方案和人群的数值可能支持无创儿科评估，但不应在不同模态之间互换使用，也不应在未经外部验证的情况下应用于其他环境，有必要开展跨厂商、更广泛BMI范围和更年轻年龄的多中心研究。