1、基金项目:湖北省重点研发计划项目(2020BCB007)作者单位:430060武汉大学人民医院消化内科通信作者:陈明锴,教授,博士生导师,电子信箱:门静脉高压非侵入性诊断方法的研究进展柯舸张弛陈明锴摘要门静脉高压(portal hypertension,PH)是肝硬化患者失代偿的重要病理特征,可导致腹腔积液、食管胃静脉曲张破裂出血和肝性脑病等严重并发症。对于代偿期慢性肝病患者,是否合并临床显著性门脉高压(clinically significant portal hyperten-sion,CSPH)将直接影响患者的诊疗以及预后。目前 PH 诊断的金标准仍是肝静脉压力梯度(hepatic ve
2、nous pressure gradient,HVPG)的检测,而随着诊断相关的医学影像学及医学分子生物学的发展,PH 的无创诊断技术也在不断革新。本文主要就近年来PH 的血清学及影像学诊断方法进展进行总结与探讨。关键词无创诊断门静脉高压肝硬化中图分类号R44文献标识码ADOI 10.11969/j.issn.1673-548X.2024.04.036门静脉高压(portal hypertension,PH)是肝硬化患者失代偿的病理特征,主要由肝内循环解剖与功能的破坏及内脏血管扩张、心排出量增高等病理变化导致。对 PH 的早期诊断与治疗可以减少腹腔积液、食管胃静脉曲张及肝性脑病等并发症的发生。
3、目前临床上肝硬化患者 PH 的诊断依赖于肝静脉压力梯度(hepatic venous pressure gradient,HVPG)的检测,肝脏组织活检以及胃镜检查也能辅助诊断门脉高压,但鉴于以上诊断方法的有创及侵入性、肝硬化患者凝血功能的异常以及基层医院设备的限制,该项检查的的接受度较低。尽管 PH 的无创诊断技术不断进展,但仍然不能完全取代 HVPG 检测,因此开发一项准确、安全、易行的无创诊断技术仍须不断探索。本文总结了近年来 PH 血清学及影像学无创诊断方法的新进展,以期为新技术的开发研究提供参考。一、血清学诊断方法1.可溶性白细胞分化抗原 163(soluble CD163,sCD1
4、63):sCD163 是活化巨噬细胞 的特异标 志物。肝巨噬细胞作为肝脏微环境的重要组成部分,可增加血管收缩物质的产生并减少血管扩张物质的生成而增加门脉压力2。多项研究已证实,通过监测血浆中 sCD163 水平可预测 PH 进展。Holland-Fischer等3研究发现,行经颈静脉肝内门体分流(transjugu-lar intrahepatic portosystemic shunt,TIPS)术前的肝硬化门脉高压患者 sCD163 浓度是正常人的 3 倍,且sCD163 与门静脉压力梯度呈线性相关,提示 sCD163可能作为反映 PH 的血清学标志物。一项 sCD163 对食管静脉曲张预
5、测价值的前瞻性研究发现,随着静脉曲张严重程度增加,sCD163 水平逐渐升高,间接提示了 sCD163 在 PH 中的诊断价值4。2.血 管 性 血 友 病 因 子(von willebrand factor,vWF):vWF 由内皮细胞合成,是一种内皮功能障碍的标志物。肝窦内皮细胞功能障碍可以通过破坏正常肝内血管张力调节过程、促进肝脏炎症发展等多种机制影响肝内微循环,对 PH 的形成发挥着重要作用。vWF 的血浆浓度变化与 HVPG 具有中度相关性,在肝硬化患者 CSPH 的诊断中表现出较好的效能5。Ferlitsch 等6探究了 vWF 与门静脉压力梯度的关系,并指出 vWF 是一种新型、
6、简单、无创的 CSPH预测因子。近年来,也有研究不断证实 vWF 对 PH 的诊断作用。一项前瞻性研究探究了 vWF 的裂解形式(vWF-A)和释放的前肽 vWF(vWF-N)在肝硬化PH 患者体内的水平,结果显示,肝硬化患者的vWF-N 水平和 vWF-A 水平显著升高,且这两种标志物均与 PH 密切相关,其中 vWF-A 可以特异性区分代偿期和非代偿期患者7。一项纳入了 662 例肝硬化患者的 Meta 分析显示肝硬化合并 PH 患者的血清 vWF浓度显著高于无 PH 患者,综合敏感度为 82.3%。综合特异性为 78.2%,表明血清 vWF 可作为肝硬化合并 PH 无创诊断的潜在方法8。
7、3.骨唾液蛋白(bone sialoprotein,BSP):BSP 存在于细胞外基质中,是一种富含唾液酸的糖基化和磷酸化蛋白质,主要作用是激活巨噬细胞和中性粒细胞等免疫细胞。一项纳入了 99 例行 TIPS 术肝硬化患981医学研究杂志 2024 年 4 月第 53 卷第 4 期综述与进展者的研究发现,肝硬化患者血浆 BSP 水平与 TIPS 术前的门静脉压力显著相关,并提出 BSP 可能有助于PH 的非侵入性诊断9。4.Mac-2 结合蛋白糖基化异构体(M2BPGi):M2BPGi 主 要 由 肝 星 状 细 胞(hepatic stellate cell,HSC)分泌,可以诱导肝巨噬细胞
8、中 Mac-2 表达,进而激活 HSC 并增加 -平滑肌肌动蛋白表达,是一种新型的肝纤维化血浆生物学标志物10。一项回顾性研究中,Wu 等11对比了肝硬化患者与健康受试者血浆 M2BPGi 水平,发现纳入的 48 例肝硬化患者血浆 M2BPGi 水平显著高于健康受试者,并且与 HVPG水平呈正相关,较高的血清 M2BPGi 水平可能有助于识别伴有 PH 的肝硬化患者。5.其他:(1)血清球蛋白、胆碱酯酶是临床常用的肝功能检测指标。国内一项研究分析了 142 例乙肝后肝硬化患者的血清球蛋白与胆碱酯酶水平,将两者比值(G/C)按梯度分成 3 组对比分析发现,G/C 与乙肝后肝硬化患者门静脉及脾静脉
9、内径、食管静脉曲张程度等 PH 相关间接指标有良好相关性12。(2)角蛋白是组织特异性的蛋白质,细胞角蛋白 19(K19)是一种导管反应标志物,存在于胆管细胞和肝祖细胞中。CYFRA21-1 是肝 K19 的片段,其血浆浓度反映了肝 K19 表达的高低。Hamesch 等13在不同疾病阶段的肝硬化患者中检测了血浆 CYFRA21-1 和肝K19 mRNA 的水平,发现在进展期慢性肝病患者中,血清 CYFRA21-1 升高与 CSPH 的发生率及患者的病死率相关。二、影像学诊断方法1.超声弹性成像:超声弹性成像技术已常规用于临床上评估肝脏硬度。慢性肝损伤引起肝纤维化时,在成纤维细胞及其分泌的细胞
10、外基质作用下,肝脏硬度增加,门静脉血流受阻,继而导致门静脉压力升高。当施加外部机械驱动或内部声辐射力后,通过肝脏组织的反馈,可以实现对肝脏硬度的定量检测。同时,超声也能测量门静脉血流速度,结合门静脉系统影像学成像间接反映门静脉压力。早期的超声弹性成像被称为瞬态弹性成像(tran-sient elastography,TE),操作时需于右侧肋间隙放置特定探头,由探头产生的机械振动波会传递到肝脏,当肝脏存在硬度不同的部位时,振动波传递的速度就会有一定差异。此时通过探头采集振动波的传播速度,即可实现量化肝脏硬度的目的。通常在每个测试者身上都会进行 10 次数据采集,并将数据中位数及四分位数间距作为最
11、终结果14。随着物理学和超声技术的发展,声辐射力脉冲(acoustic radiation forceimpulse,ARFI)技术同样被大量应用于肝硬度的测量。ARFI 主 要 包 括 点 横 波 弹 性 成 像(point shearwave elastography,pSWE)和 2D 横波弹性 成像(2Dshear wave elastography,2D-SWE)。与 TE 的机械推力产生振动波不同,AFRI 依靠超声波束的脉冲产生推动波,不需操作者将探头固定于右侧肋间隙,因此能从多方向获得肝脏硬度数据。其中,pSWE 从直径为几毫米的范围内采集波速数据,2D-SWE 则从最少 10
12、mm 直径的范围内采集波速数据,通过多次测量并计算每个范围内的平均值及标准差,来获得最终的结果15。此外,应变弹性成像(strain elastography,SE)可以通过测量肝脏组织在外部压力作用下产生的形变量来达到评估肝脏硬度的目的。相较于其他方法,其优势在于,即使肝脏存在炎症时也能准确诊断肝脏的纤维化,且在与其他横波成像技术的联合使用下表现出较好的诊断稳定性及准确性16。另一项研究回顾了 88 例病毒性肝硬化患者的临床资料后发现,HVPG 与经 ARFI 测得的肝硬度呈正相关。肝硬度预测严重门静脉高压发生的受试者工作特性曲线(area under the curve,AUC)下面积为0
13、.751,最佳临界值为 2.295m/s,敏感度为 54.17%,特异性为 90.63%17。此外,超声弹性成像同样应用于脾硬度(spleen stiffness,SS)的测量,SS 的变化不仅能反映肝纤维化导致的静态血流阻力,同时也能反映PH 引起的动态血流变化以及脾脏的纤维化程度。鉴于此,SS 可能是比肝硬度适用性更广的诊断指标。一项 Meta 分析显示,SS 是肝病患者食管胃静脉曲张的独立危险因素,与肝硬度比较具有更高的敏感度及特异性18。同时,SS 在 PH 诊断的各类研究中亦表现出 了 较 高 的 临 床 价 值。韩 国 一 项 针 对 肝 硬 化CSPH 患者的验证研究表明,SS
14、的变化预测了患者服用卡维地洛的血流动力学反应(HVPG 降低20%或HVPG 降低 12mmHg),其效果优于肝硬度19。此外,一项检测 TIPS 术前后肝、脾硬度变化的研究发现,与肝硬度相比,SS 对门静脉压力的变化表现出更高的诊断效能20。因此,在诊断 PH 血流动力学“急性”改变的患者中,SS 可能较肝硬度更具优势。2.计算机断层扫描(computed tomography,CT):常规的标准横断面成像 CT 能很好地展现 PH 患者的肝脾特征以及门静脉系统血管的直径与走行,有助于PH 患者的定性诊断。CT 灌注成像可识别 PH 患者091综述与进展J Med Res,April 202
15、4,Vol.53 No.4门静脉系统血流灌注的减少和肝动脉系统血流灌注的增加21。已有研究探讨了 CT 灌注与乙肝肝硬化相关门静脉压力定量评估的相关性,使用肝血容量临界值为 17.85ml/min(100ml)时,检测重度 PH 的敏感度和特异性分别为 80%和 89%,使用肝血流量临界值为 111.3ml/min(100ml),检测重度 PH 的敏感度和特异性分别为 60%和 94%。随着 PH 的增加,肝脏中的血液灌注显著减少。因此,CT 灌注对于乙肝相关 PH 患者门静脉压力的无创评估具有潜在的可行性22。此外,一项前瞻性研究开发了利用 CT 血管成像预测 HVPG 的智能模型,简称虚拟
16、 HVPG,其对 PH的诊断也有较高价值。研究者通过三维重建技术将CT 获得的二维图像立体化,同时结合超声获得的门静脉系统流速,通过已构建的流体动力学公式计算获得一个虚拟 HVPG,虚拟 HVPG 无论在模型的初期构建或者后期的验证环节中均表现出较高的诊断准确性,AUC 下面积分别为 0.83 和 0.89,与侵入性 HVPG检测有相似的诊断效能23。3.磁 共 振 成 像(magnetic resonance imaging,MRI):早期的 MRI 被应用于肝硬化患者门静脉系统的肝、脾以及血管成像,但无法对血流速度进行测量。目前 4D 流式 MRI 可以同时评估肝内和肝外以及主要侧支血管的
17、形态、流向和流速,从而全面评估患者的血流动力学变化,与 CT 比较,MRI 通常不需要使用造影剂,更适用于造影剂过敏及肾功能不全的患者24。同时,多频率磁共振弹性成像(magnetic reso-nance elastography,MRE)也在肝脾硬度测量方面展现出较高的实用性。常规的 MRE 多用于肝脏硬度的测量,它通过检测外剪切波下组织的位移程度来评估组织硬度,但过程中由于噪声以及测量边界因素易导致分辨率低与伪影重叠等问题,且只能少量逐层扫描,而多频率 MRE 通过对多频振动波的平衡、演算、补偿等克服了上述问题。既往研究显示,相比传统CT 以及超声,多频率 MRE 在患者肝铁过载、脂肪变
18、性、高身体质量指数的情况下,仍然有很高的稳定性及可重复性25。另有研究探究了 MRE 测得的肝脾弹力值对 PH 的无创诊断效能,结果显示肝弹力值与HVPG 相关性最强,且与常规血清学指标及解剖学参数比较,肝弹力值诊断 PH、CSPH、严重门静脉高压时的 AUC 最大,分别为 0.96、0.96、0.91,而脾弹力值在识别各级 PH 时均显示敏感度最高,为 95.35%97.40%,提 示 MRE 对 PH 无 创 诊 断 具 有 较 高 效能26。此外,一项前瞻性研究发现,通过 MRI 成像测得的脾脏体积/肝右叶体积能预测肝硬化患者静脉曲张出血风险,当临界值为 0.85 时,其 ROC 曲线下
19、面积为 0.84,且在静脉曲张出血患者与无静脉曲张出血患者间存在显著差异,相较于传统指标,为门脉高压的无创诊断提供了新思路37。三、展望PH 的非侵入性评估主要基于两个参数:肝纤维化和血流动力学。肝纤维化是肝硬化 PH 的主要始动因素,而血流动力学则反映了内脏血流的继发性改变。血清学指标主要通过检测肝纤维化指标间接反映门静脉压力,具有无创、可重复、适用性广等优点,但由于个体差异及 PH 发病机制的复杂性,目前尚无特异性强、敏感度高的血清学指标可以准确评估肝硬化患者的门脉压力。近年来,与 PH 相关的潜在血清学标志物如牛黄去氧胆酸、二肽基肽酶-3 等仍有不断发现,诊断效能尚需高质量临床研究验证2
20、8,29。影像学诊断方法的发展则更偏向于通过改进对肝脾硬度及血流动力学的算法及探索更先进的探测技术对门静脉高压进行诊断,以期利于以门脉压力为分层标准的慢性肝病患者的个性化治疗。同时,由于 PH 病因机制的复杂性,联合诊断模型也开始尝试应用于临床,常用的无创诊断 模 型 有 FibroTest 评 分、FIB-4 指 数、APRI等30,31。基于影像学及血清学的人工智能模型也在逐渐被尝试应用于 PH 的无创诊疗当中32。相信未来的无创诊断技术发展将会倾向于不同病因及风险分层的诊断以适应肝硬化 PH 全病程患者的“个体化”治疗需求。利益冲突声明:所有作者均声明不存在利益冲突。参考文献1 De F
21、ranchis R,Bosch J,Garcia-Tsao G,et al.Baveno -Rene-wing consensus in portal hypertension J.J Hepatol,2022,76(4):959-9742 Gracia-Sancho J,Marrone G,Fernandez-Iglesias A.Hepatic mi-crocirculation and mechanisms of portal hypertension J.Nat RevGastroenterol Hepatol,2019,16(4):221-2343 Holland-Fischer P
22、,Gronbaek H,Sandahl TD,et al.Kupffer cellsare activated in cirrhotic portal hypertension and not normalised byTIPS J.Gut,2011,60(10):1389-13934 Taher MY,El-Hadidi A,Ei-Shendidia A,et al.Soluble CD163for prediction of high-risk esophageal varices and variceal hemor-rhage in patients with liver cirrho
23、sis J.GE Port J Gastroenterol,2022,29(2):82-955 Zou ZY,Yan XW,Li C,et al.von Willebrand factor as a biomarkerof clinically significant portal hypertension and severe portal hyperten-191医学研究杂志 2024 年 4 月第 53 卷第 4 期综述与进展sion:a systematic review and Meta-analysis J.Bmj Open,2019,9(8):e0256566 Ferlitsch
24、 M,Reiberger T,Hoke M,et al.Von Willebrand factor asnew noninvasive predictor of portal hypertension,decompensation andmortality in patients with liver cirrhosis J.Hepatology,2012,56(4):1439-14477 Langholm LL,Manon-Jensen T,Karsdal MA,et al.Enhanced pro-cessing of von Willebrand factor reflects dise
25、ase severity and discrimi-nates severe portal hypertension in cirrhosis J.Eur J GastroenterolHepatol,2019,31(8):1040-10488 Ding XC,Ma WL,Li MK,et al.A Meta-analysis of the value ofvWF in the diagnosis of liver cirrhosis with portal hypertension J.JClin Transl Hepatol,2019,7(1):3-89 Bruha R,Jachymova
26、 M,Petrtyl J,et al.Serum levels of bone sialo-protein correlate with portal pressure in patients with liver cirrhosisJ.PLoS One,2020,15(4):1310Tamaki N,Kurosaki M,Loomba R,et al.Clinical utility of Mac-2binding protein glycosylation isomer in chronic liver diseases J.Ann Lab Med,2021,41(1):16-2411Wu
27、 PS,Hsieh YC,Lee KC,et al.Mac-2 binding protein glycosyla-tion isomer is a potential biomarker to predict portal hypertension andbacterial infection in cirrhotic patients J.PLoS One,2021,16(10):1212周红宇,周昌文,廖娜娜,等.血清球蛋白/胆碱酯酶与乙肝后肝硬化门脉高压的关系J.临床消化病杂志,2022,34(2):111-11413Hamesch K,Guldiken N,Aly M,et al.S
28、erum keratin 19(CY-FRA21-1)links ductular reaction with portal hypertension and out-come of various advanced liver diseasesJ.Bmc Medicine,2020,18(1):1214Ferraioli G,Wong VWS,Castera L,et al.Liver ultrasound elastogra-phy:an update to the world fedration for ultrasound in medicine andbiology guidelin
29、es and recommendations J.Ultrasound Med Biol,2018,44(12):2419-244015Piscaglia F,Marinelli S,Bota S,et al.The role of ultrasound elasto-graphic techniques in chronic liver disease:current status and futureperspectives J.Eur J Radiol,2014,83(3):450-45516Yada N,Tamaki N,Koizumi Y,et al.Diagnosis of fib
30、rosis and activ-ity by a combined use of strain and shear wave imaging in patients withliver disease J.Dig Dis,2017,35(6):515-52017王曦旋,丁量子,程洋,等.声脉冲辐射力成像技术测量的肝脏硬度对肝硬化门静脉高压的诊断价值J.临床肝胆病杂志,2022,38(11):2488-249218Ma XW,Zhu Q.Spleen stiffness is superior to liver stiffness for pre-dicting esophageal varic
31、es in chronic liver disease:a Meta-analysisJ.Hepatology,2016,64:846A-867A19Kim HY,So YH,Kim W,et al.Non-invasive response predictionin prophylactic carvedilol therapy for cirrhotic patients with esophagealvarices J.J Hepatol,2019,70(3):412-42220Jansen C,Moller P,Meyer C,et al.Increase in liver stiff
32、ness aftertransjugular intrahepatic portosystemic shunt is associated with inflam-mation and predicts mortality J.Hepatology,2018,67(4):1472-148421Talakic E,Schaffellner S,Kniepeiss D,et al.CT perfusion imagingof the liver and the spleen in patients with cirrhosis:is there a correla-tion between per
33、fusion and portal venous hypertension?J.Eur Ra-diol,2017,27(10):4173-418022Wang L,Zhang Y,Wu YF,et al.Computed tomography perfusion inliver and spleen for hepatitis B virus-related portal hypertension:acorrelation study with hepatic venous pressure gradient J.World JGastroenterol,2022,28(42):1123Qi
34、XL,An WM,Liu FQ,et al.Virtual hepatic venous pressure gra-dient with CT angiography(CHESS 1601):a prospective multicenterstudy for the noninvasive diagnosis of portal hypertension J.Radiol-ogy,2019,290(2):370-37724Stankovic Z,Frydrychowicz A,Csatari Z,et al.MR-based visual-ization and quantification
35、 of three-dimensional flow characteristics inthe portal venous system J.J Magn Reson Imaging,2010,32(2):466-47525盘中贤,文武成,孟凡琦,等.慢性肝病背景下磁共振弹性成像肝脏硬度值的可重复性和稳定性研究 J.磁共振成像,2022,13(7):35-4126王晓培,韩昕君,王宇,等.磁共振弹性成像测得肝弹力值、脾弹力值对门静脉高压的诊断效能 J.中国医学影像学杂志,2022,30(12):1252-1257,126227Tan BG,Yang LQ,Wu YP,et al.Combin
36、ations of liver lobe andspleen volumes obtained on magnetic resonance imaging to predictesophagogastric variceal bleeding in hepatitis B-related cirrhotic pa-tients:a prospective cohort study J.Medicine,2022,101(38):728Voiosu AM,Wiese S,Goetze JP,et al.Dipeptidyl peptidase-3 isassociated with severi
37、ty of liver disease and circulatory complicationsin patients with cirrhosis J.Biomarkers,2022,27(2):196-20429Zizalova K,Novakova B,Vecka M,et al.Serum concentration of tau-rochenodeoxycholic acid predicts clinically significant portal hyperten-sion J.Liver Int,2023,43(4):888-89530Ueda N,Kawaoka T,Im
38、amura M,et al.Liver fibrosis assessments u-sing FibroScan,virtual-touch tissue quantification,the FIB-4 in-dex,and mac-2 binding protein glycosylation isomer levels comparedwith pathological findings of liver resection specimens in patients withhepatitis C infection J.BMC Gastroenterol,2020,20(1):10
39、31Procopet B,Cristea VM,Robic MA,et al.Serum tests,liver stiffnessand artificial neural networks for diagnosing cirrhosis and portal hyper-tension J.Dig Liver Dis,2015,47(5):411-41632Yu Q,Huang YF,Li XG,et al.An imaging-based artificial intelli-gence model for non-invasive grading of hepatic venous pressure gra-dient in cirrhotic portal hypertension J.Cell Rep Med,2022,3(3):13(收稿日期:2023-02-01)(修回日期:2023-02-03)291综述与进展J Med Res,April 2024,Vol.53 No.4
