АКУСТИЧЕСКАЯ ИМПУЛЬСНО-ВОЛНОВАЯ ЭЛАСТОГРАФИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ФИБРОЗА У ПАЦИЕНТОВ С ХРОНИЧЕСКИМ ВИРУСНЫМ ГЕПАТИТОМ С: МЕЖДУНАРОДНОЕ МНОГОЦЕНТРОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Хронический вирусный гепатит С – актуальная проблема для общественного здоровья. У этих пациентов, оценка фиброза печени необходима потому, что прогноз и определение подхода к лечению часто зависят от тяжести фиброза. БП считается «золотым стандартом» для оценки фиброза.

Резюме

Цель. Целью этого международного многоцентрового исследования было оценить надежность акустической импульсно-волновой эластографии (Acoustic Radiation Force Impulse – ARFI) для определения тяжести фиброза у пациентов с хроническим гепатитом С.

Пациенты и методы. Мы сравнили ARFI с биопсией печени (БП) у 914 пациентов (10 учреждений, 5 стран) с хроническим гепатитом С. Каждому пациенту провели БП (оценивали по шкале METAVIR) и ARFI измерения (медиана 5-10 верных измерений, выражено в метрах за секунду – м/с). 400 из 914 пациентов также провели транзиентную эластографию (ТЕ, Fibroscan) (медиана 6-10 верных измерений, выражено в килопаскалях – кПа).

Результаты. Верные ARFI измерения получили в 911 (99,6%) из 914 пациентов. При БП 61 пациента (6,7%) обнаружили стадию фиброза F0, у 241 (26,4%) – F1, 202 (22,1%) – F2, 187 (20,4%) – F3 и 223 (24,4%) имели стадию F4.

Значительная корреляция (r = 0,654) наблюдалась между ARFI измерениями и фиброзом (p<0,0001). Прогностические значения ARFI для различных стадий фиброза составляли: F≥1 – минимальное пороговое значение > 1,19 м/с (AUROC=0,779), F≥2 – минимальное пороговое значение > 1,33 м/с (AUROC=0,792), F≥3 – минимальное пороговое значение > 1,43 м/с (AUROC=0,829), F≥3 – минимальное пороговое значение > 1,55 м/с (AUROC=0,842).

Корреляция с гистологически подтвержденным фиброзом значительно не отличалась от ТЕ по сравнению с ARFI эластографией: r = 0.728 по сравнению с 0,689, p = 0.28. Для прогнозирования наличия цирроза (р = 0,01) и фиброза печени (F≥1, METAVIR) (p = 0,01) ТЕ была лучшей, чем ARFI. ARFI эластография – надежный метод для прогнозирования тяжести фиброза печени у пациентов с хроническим вирусным гепатитом  С.

ВВЕДЕНИЕ

Хронический вирусный гепатит С – актуальная проблема для общественного здоровья. У этих пациентов, оценка фиброза печени необходима потому, что прогноз и определение подхода к лечению часто зависят от тяжести фиброза. БП считается «золотым стандартом» для оценки фиброза, не смотря на то, что это инвазивный и не совсем безопасный метод.

Диагностическая ценность БП сомнительна, поскольку она способна оценить всего лишь маленькую часть печени, приблизительно 1/50,000 часть  ее общего объема. Доказано, что биоптаты, полученные при лапароскопической биопсии левой и правой доли печени, имеют разные стадии фиброза в половине случаев.

За последние 10 лет были разработаны несколько неинвазивных методов диагностики фиброза печени, основаных на ультразвуковом исследовании. Из них первым эластографическим методом была транзиентная эластография ТЕ (Fibroscan). Вначале его применяли для оценки тяжести фиброза печени при хроническом вирусном гепатите С, а со временем, начали использовать при хронических заболеваниях печени другой этиологии. За последние 2-3 года, было разработано не меньше трех эластографических методов для неинвазивной оценки фиброза печени: эластография в реальном времени (Real-Time Elastography – Hi-RTE), эластография сдвиговой волны от компании SuperSonic (Supersonic Shear Wave Elastography – SWE) и акустическая импульсно-волновая эластография (Acoustic Radiation Force Impulse Elastography – ARFI), которые используют разные физические принципы и технологии.

Целью этого международного многоцентрового исследования было оценить надежность ARFI в прогнозировании тяжести фиброза печени у пациентов с хроническим вирусным гепатитом С, используя БП, как «золотой стандарт». Также мы изучили способность ARFI оценить степень фиброза печени по сравнению с ТЕ.

ПАЦИЕНТЫ И МЕТОДЫ   

2.1. Пациенты

Наше ретроспективное международное многоцентровое исследование включало 914 пациентов (10 учреждений, 5 стран) с хроническим вирусным гепатитом С (положительные на anti-HCV антитела и положительная ПЦР на HCV РНК более 6 месяцев). Ни у одного пациента не было вирусного гепатита В или вируса иммунодефицита человека. Фиброз печени оценивали  с помощью БП, ARFI и в подгруппе пациентов.  Распределение пациентов по учреждениям, которые были включены в исследование, представлены на рис. 1.

Некоторые данные пациентов, включенные в наше исследование, были ранее опубликованы в других работах.

Все исследуемые пациенты имели гомогенную структуру печени (без новообразований), у них не наблюдался асцит на абдоминальном ультразвуковом исследовании.

Все пациенты подписали информированное согласие перед БП и ARFI измерениями, и каждое учреждение получило одобрение от местных комитетов по вопросам этики.

2.2. ARFI эластография

Принцип ARFI эластографии – компрессия исследуемой ткани приводит к деформации тканей. Ультразвуковой датчик автоматически продуцирует акустический «толчковый» импульс, который генерирует сдвиговые волны, которые распостраняются [в ткани] перпендикулярно «толчковой» оси. Скорость сдвиговых волн, измерена в метрах на секунду (м/с), также на экране показана и самая высокая теоретически достижимая скорость, равная 6 м/с Скорость проникновения увеличивается с жесткостью ткани, и соответственно с тяжестью фиброза. Скорость сдвиговой волны можно квантифицировать в определенной анатомической области, прицеливаясь на исследуемую область, с предустановленным размером, указанным системой. Значения скорости и глубины образцов также регистрируются, а результаты анализа эластичности выражаются в м/с.

Всем пациентам проводили ARFI ультразвуковой системой Siemens Acuson S2000 ^TM (Siemens AG, Erlangen, Germany) с 4С1 конвексным датчиком. Проводили сканирование в правом межреберном доступе, V-VIII сегментов правой доли печени, на 1-2 см (Hyogo, Timisoara) или 2-3 см (другие учреждения) под капсулой печени, с минимальным давлением со стороны оператора. Пациента просим задержать дыхание для того, чтобы минимизировать дыхательное движение. Оператор выбирает рабочую глубину, на которой будет оценивать эластичность печени, устанавливая в исследуемой области «измерительную площадь» (10 мм в длину, 5мм в ширину) (Рис. 2). Максимальная глубина, на которой можно проводить измерения с помощью ARFI – 8 см. В общем, проводилось 5 (Saga), 6 (Bologna, Verona) или 10 измерений (другие учреждения) каждому пациенту, далее вычисляли среднестатистическое значение в м/с. Если показатели были не надежными, на экране высвечивалось «Х-Х-Х».

Операторы, которые проводили ARFI измерения не имели клинических, серологических и гистологических данных пациентов.

2.3. Транзиентная эластография

Жесткость печени (ЖП) измерялась с помощью ТЕ аппарата Фиброскан (Echosens, Paris, France) у 400 пациентов. Каждому пациенту проводили 10 ТЕ измерений. Затем вычисляли среднестатистическое значение, полученные  результаты выражались в килопаскалях (кПа). ARFI и ТЕ измерения проводили в один день. Мы считали достоверными те измерения ЖП, которые имели вероятность успешности (SR = соотношение успешных захватов над общем количеством захватов) ≥60%, а межквартильный диапазон (IQR = разница между 75-м и 25-м перцентилем, фактически диапазон среднего 50% данных) <30%.

2.4. Биопсия печени

В данном исследовании, БП считалась «золотым стандартом» для оценки фиброза печени. БП проводилась, используя разные методы, зависимо от учреждения: перкутанная БП при помощи иглы Менгини (Hepafix; B. Braun, A.G. Melsungen, Germany) в пяти учреждениях (Timisoara – диаметр иглы 1,4 или 1,6 мм, Bucharest – 1,4 мм, Bologna и Verona – 1,4 или 1,6 мм и Frankfurt – 1,2 мм); перкутанная БП, используя TruCut technique (Bard GMBH, Karlsruhe, Germany), с автоматическим устройством наводящим иглу (Cluj-Napoca – игла 14 калибра и Hyogo – игла 16 калибра); перкутанная БП, проведенная при помощи полуавтоматических инструментов (SuperCore, Dartmouth, USA) (Saga – игла 16 калибра и Tokyo – игла 18 калибра); трансюгулярная БП (Vienna). В исследование включали образцы не меньше 1,5 см в длину. Проводилась биопсия правой доли печени, используя перкутанный метод. Биоптаты оценивались по шкале METAVIR старшим патологоанатомом, который не имел доступа к данным о ЖП. Выставлялись следующие стадии фиброза печени: F0 – отсутствие фиброза; F1 – портальный фиброз без образования септ; F2 – портальный фиброз с единичными септами; F3 – портальный и перипортальный фиброз с множественными септами; F4 – цирроз.

Рис. 2. ARFI измерение

Большинство БП (80,5%) были проведены в один день с ARFI измерениями, у остальных пациентов интервал между БП и измерением ЖП был не более шести месяцев.

2.5. Лабораторные исследования

В подгруппе 864 пациентов, результаты лабораторных исследований которых были доступны, мы изучали влияние показателей трансаминаз на корреляцию измерений ЖП с помощью ARFI с гистологически подтвержденным фиброзом. Показатели трансаминаз оценивали на протяжении 7 дней до измерения ARFI со взятых образцов венозной крови. Каждое учреждение использовало разные значение нормы трансаминаз и поэтому, уровень трансаминаз выражался в кратных числах верхней границы нормы (ВГН).

2.6. Статистический анализ

Статистический анализ проводили с помощью программ WINK SDA Software, 7th Edition (Texasoft, Cedar Hill, TX, USA) и MedCalc Software (MedCalc program, Belgium). Далее вычислялось среднестатистическое число и стандартное отклонение. Коэффициент ранговой корреляции Спирмена использовался для оценки корреляции между гистологическими данными о фиброзе и методами эластографии. Для сравнения корреляций, использовался критерий согласий Фишера. Разница между переменными числами анализировалась непараметрическими тестами (тесты Манна-Уитни или Краскела-Уоллиса). Критерий Хи-квадрат (с коррекцией Йетса на непрерывность) использовался для сравнения двух пропорций, выраженных в процентах («n» обозначает общее число пациентов, включенных в определенную подгруппу).

Диагностическую способность ARFI эластографии и ТЕ оценивали кривыми ошибок (ROC curves), которые строили для обнаружения фиброза (F≥1), значительного фиброза (F≥2), тяжелого фиброза (F≥3), и цирроза (F≥4). Оптимальное минимальное пороговое значение выбирались так, чтобы суммы чувствительности (Se) и специфичности (Sp) были наиболее высокими. Тест Делонга использовался для сравнения площади под ROC-кривыми, 95% интервалов уверенности вычисляли для каждого прогностического теста. Значение p ˂ 0,05 считалось значительным для каждого статистического теста.

РЕЗУЛЬТАТЫ  

Основные характеристики пациентов, которые брали участие в нашем исследовании, представлены в таблице 1.

У 911 из 914 пациентов (99,6%) были получены достоверные ARFI измерения.

Таблица 1. Основные характеристики пациентов

3.1. ARFI эластография в сравнении с  биопсией печени

Значительную корреляцию (коэффициент Спирмена r = 0,654) определили между ARFI измерениями и стадией фиброза (p<0.0001).

Среднестатистическое значение ЖП оценивали по тяжести фиброза: F0 = 1,09 ± 0,42 м/с; F1 = 1,22 ± 0,41 м/с; F2 = 1,37 ± 0,48 м/с; F3 = 1,70 ± 0,59 м/с; F4 =2,23 ± 0,71 м/с. Значительные отличия наблюдались между среднестатистическими значениями ЖП и ARFI эластографией соответственно каждой стадии гистологически подтвержденного фиброза, но со значимым перекрытием (Рис. 3).

Прогностическое значение ЖП, оцененное с помощью ARFI для разных стадий фиброза, представлено в таблице 2.

ИМТ не влияло на корреляцию значений ЖП: ≤25 кг/м2 (у 57,7% пациентов) в сравнении с  25.1-30 кг/м2 (у 31,9% пациентов) – r=0,644, p<0,0001 в сравнении с  R=0,592, p<0.0001 (p=0,38); ≤25 кг/м2 в сравнении с  >30 кг/м2 (у 10.4% пациентов) – r=0,644, p<0.0001 в сравнении с  r=0,558, p<0,0001 (p=0,36); и 25.1-30 кг/м2  в сравнении с  >30 кг/м2  – r = 0,592, p<0,0001 в сравнении с  r=0,558, p<0,0001 (p=0,74).

Поскольку это международное многоцентровое исследование включало пациентов с пяти стран и двух континентов, мы также оценили значимость ARFI эластографии для прогнозирования тяжести фиброза европейских и азиатских пациентов (таблица 3).

Лучшее минимальное пороговое значение для прогнозирования значительного фиброза (F≥2) и для цирроза печени (F=4) существенно отличалось среди европейских и азиатских пациентов (таблица 3).

Точность ЖП, оцененная ARFI эластографией для диагноза значительного фиброза и цирроза была существенно выше у европейских пациентов, по сравнению с азиатскими: 81,5% в сравнении с  69,4% (p<0.0001) и 85,1% в сравнении с  75,9% (p=0.0006).

Рис.3. Значения ЖП для разных стадий гистологического фиброза (по шкале METAVIR)

Таблица 2. Прогностическое значение ЖП для различных стадий фиброза.

Значение p <0,05

3.2. ARFI и ТЕ в сравнении с  биопсией печени

В подгруппе 400 пациентов с хроническим вирусным гепатитом С, у которых фиброз оценивали с помощью БП, ЖП оценивали двумя эластографическими методами: ARFI и ТЕ. Распределение фиброза в этой подгруппе пациентов было следующим: F0 – n =18 (4,5%), F1 – n = 85 (21,2%), F2 – n = 114 (28,5%), F3 – n = 88 (22,0%), F4 – n = 95 (23,8%).

Количество пациентов с достоверными измерениями было значительно выше для ARFI эластографии по сравнению с ТЕ: 98,8% в сравнении с  93,7% (p=0,003).

Общая корреляция с гистологически подтвержденным фиброзом была подобной для двух методов: ТЕ – r=0,728, p<0,0001 в сравнении с  ARFI – r=0,689, p<0.0001 (p=0,28).

Лучшие ARFI минимальные пороговые значения для определения фиброза (F≥1), значительного фиброза (F≥2), тяжелого фиброза (F≥3) и цирроза были 1,19 м/с, 1,36 м/с, 1,47 м/с и 1,69 м/с соответственно. Для тех же стадий гистологически подтвержденного фиброза, лучшие ТЕ минимальные пороговые значения были 5,2 кПа, 6,7 кПа, 9,6 кПа и 11,9 кПа.

ТЕ более подходящая, чем ARFI для прогнозирования наличия цирроза (AUROC – 0,932 в сравнении с  0,885, p=0.01) или фиброза печени (AUROC – 0,857 в сравнении с  0,772, p=0.01), а для прогнозирования значительного и тяжелого фиброза, эти два эластографические методы имели подобные показатели: AUROC – 0,818 в сравнении с  0,813, p=0.77 и AUROC – 0,866 в сравнении с  0,862, p=0.01.

3.3 Рабочая способность ARFI эластографии зависимо от уровня АлАТ

В подгруппе 864 пациентов, мы проанализировали влияние уровней аминотрансфераз на корреляцию ЖП при гистологически подтвержденном фиброзе. В этой группе 45,6% пациентов имели нормальные уровни АлАТ, 43,5% от 1,1 до 3 х ВГН, 7,6% от 3,1 до 5 х ВГН и 3,3% выше 5 х ВГН. Среднестатистические значения ЖП, оцененные с помощью ARFI, для той же стадии фиброза, увеличивались с возрастанием уровня АлАТ (Таблица 4).

Пороговые значения для цирроза печени, были значительно ниже у пациентов с нормальным уровнем АлАТ по сравнению с теми, у которых АлАТ было 1,1 – 3 х ВГН и >3 х ВГН: 12,3% в сравнении с  23.1% (p=0,008) и 12,3% в сравнении с  28,8% (p=0,002).

Таблица 3. Европейские и  азиатские пациенты

Таблица 4. Сравнение среднестатистических значений ЖП, оцененной с помощью ARFI (м/с), для разных стадий фиброза печени, зависимо от уровня АлАТ

p <0.05

* – пациенты с АлАТ < ВГН;

# – пациенты с АлАТ= 1,1 – 3 х ВГН;

¤ – пациенты с АлАТ>3 х ВГН.

ОБСУЖДЕНИЕ

За последние 10 лет, много исследовательских групп во всем мире сделали большие шаги для того, чтобы установить надежные повторяемые неинвазивные маркеры фиброза печени.

На протяжение 2-3 лет в нескольких работах оценивали способность ARFI эластографии для оценки фиброза при хронических патологиях печени.

Данное международное многоцентровое исследование проведено в больших когортах пациентов с хроническим вирусным гепатитом С; ARFI измерения хорошо коррелировали с фиброзом печени (r=0,654) и увеличивались с возрастанием стадии фиброза.

Rizzo et al. оценили 139 пациентов с хроническим вирусным гепатитом С с помощью ARFI, TE и БП. Лучшее ARFI минимальное пороговое значение для прогнозирования значительного фиброза (F≥2) было 1,3 м/с, а для прогнозирования цирроза – 2 м/с. В данной работе, AUROC-кривые для прогнозирования значительного и тяжелого фиброза путем ARFI были лучше, чем при ТЕ, а для прогнозирования цирроза эти два метода были подобными.

 В мета-анализе Friedrich-Rust et al. 518 пациентов, которым провели ARFI, площадь под ROC-кривой для прогнозирования значительного фиброза (0,87) и для цирроза (0,93) были немного лучше, чем в данном анализе. Сравнивая 312 пациентов с хроническими патологиями печени при помощи ARFI и ТЕ, площади под ROC-кривыми, для прогнозирования значительного фиброза и цирроза, были значительно выше для ТЕ по сравнению с ARFI. В данной работе при сравнении ТЕ и ARFI с БП, ТЕ лучше справилась с прогнозированием всех стадий фиброза (F≥1) и цирроза, а в прогнозировании значительного (F≥2) и тяжелого (F≥3) фиброза оба эластографические методы продемонстрировали похожие результаты.

В нашем исследовании для всей группы пациентов, в том числе для европейских, значительная разница наблюдалась между среднестатистическими значениями ЖП, оцененной с помощью ARFI соответственно каждой стадии фиброза, но со значимым перекрытием для ранних стадий фиброза. В повседневной практике одним из самых важных критериев для оценки хронических заболеваний печени есть способность различать умеренный фиброз от тяжелого (или цирроза), и ARFI хорошо справляется с данной задачей.

В данном многоцентровом исследовании результаты у европейских и азиатских пациентов отличались незначительно. Корреляция показателей ЖП с биопсией печени была значительно выше для европейских пациентов по сравнению с азиатскими. Кроме того, в случаях умеренного фиброза (F1), тяжелого фиброза (F3) и цирроза (Fе) среднестатистические показатели ARFI были значительно ниже у азиатских пациентов, чем у европейских.

Есть несколько вариантов объяснения наблюдаемой разницы между этими группами пациентов. Одним объяснением разницы рабочих характеристик между европейскими и азиатскими пациентами может быть большое количество пациентов с F0-1 в обеих группах: 39,2% в сравнении с  26,7% (p=0.0001); а также с тем, что ARFI больше подходит для дифференциации пациентов без фиброза и пациентов с тяжелым фиброзом (или циррозом). Эта закономерность между европейскими и азиатскими пациентами наблюдалась и в других исследовательских работах, в которых оценивали фиброз печени эластографическими методами. Другим объяснением может быть то, что азиатские пациенты были значительно старше, чем европейские и имели более низкие показатели ИМТ и среднестатистическое значение АлАТ. Кроме того, в этом ретроспективном исследовании для БП использовали разные типы игл: азиатские учреждения использовали автоматические наводящие иглы, а европейские (5 из 7) – аспирационные иглы. Мы не имеем данных о гистологическом стадировании стеатоза печени, и как раз это может быть причиной разницы минимальных пороговых значений между группами пациентов, и это, возможно, может влиять на измерения ARFI. Разница в стадировании среди патологоанатомов в Азии и Европе также может быть потенциальным объяснением.

Стоит отметить, что БП не идеальный «золотой стандарт» поскольку расхождение во мнениях различных исследователей может влиять на результаты 10-20% БП. В данной работе, БП оценивали старшие патологоанатомы каждого учреждения (было невозможно организовать оценку БП одним патологоанатомом).

В данном исследовании было получено 99,6% достоверных ARFI измерений – пропорция, которую невозможно получить с ТЕ, по данным литературы. ТЕ способна в 95% случаев дать 10 достоверных измерений, и всего лишь в 85% случаев давать качественные технические параметры (SR≥60% и IQR<30%). При измерении у наших пациентов ЖП двумя эластографическими методами, число достоверных измерений было значительно выше для ARFI. Эту проблему возможно уже частично решили с недавней разработкой более чувствительного ультразвукового датчика, который позволяет измерять ЖП у пациентов с избыточной массой тела и ожирением, но для этих пациентов все равно метод ARFI является лучшим.

Поскольку это – ретроспективное исследование, глубина, на которой производилось измерение ARFI, не была одинаковой в каждом учреждении, и колебалась от 1 до 3 см от капсулы печени. Подкожная жировая клетчатка не влияла на оценку с ARFI. В 2 из 3 случаев, при которых мы не смогли получить достоверные ARFI измерения, ИМТ был < 25 кг/м2, остальные пациенты имели ожирение. Также,  корреляция показателей ЖП, оцененная с помощью ARFI с гистологически подтвержденным фиброзом, не зависела от ИМТ.

В нескольких исследованиях продемонстрировано влияние повышенных уровней аминотрансфераз на результаты ТЕ, что говорит о том, что воспаление печени влияет на эластометрические данные [19]. Недавно, Yonn et al. [20] оценили 250 пациентов с хроническими заболеваниями печени с помощью БП и ARFI, лучшее ARFI минимальное пороговое значение для прогнозирования F≥2 было 1,13 м/с а для F=4 – 1,98 м/с (значение снижалось до 1,09 м/с и 1,81 м/с, соответственно для пациентов с нормальным показателем АлАТ). Наши данные подтвердили, что у пациентов с высоким уровнем аминотрансфераз, эластометрическая оценка фиброза печени со стандартными порогами, может быть недостаточно достоверной.

В результате, мы пришли к выводу, что измерения ЖП с помощью ARFI – надежный метод для прогнозирования тяжести фиброза печени у пациентов с хроническим вирусным гепатитом С. Тем не менее, существует перекрытие данных ARFI для фиброза F0-F2 и только цирроз и фиброз тяжелой степени можно отличить с уверенностью, что совпадает с данными литературных источников о способностях ТЕ.

Общая корреляция с гистологически подтвержденным фиброзом незначительно отличалась для ТЕ по сравнению с ARFI эластографией. Однако, ТЕ более способна прогнозировать наличие цирроза печени и фиброза (F≥1), чем ARFI.

УЗИ аппарат Siemens Acuson S2000 с технологией эластографии сдвиговой волны. Лучшие предложения от компании RH.