肝病中的定量弹性成像方法：当前证据和未来方向

ZOY · 发表于 2022-3-23 13:54:05

慢性肝病通常会导致肝纤维化，最终导致肝硬化。根据肝纤维化的严重程度，治疗策略和预后差异很大，因此肝纤维化分期具有临床意义。传统上，肝活检一直是纤维化评估的首选方法。由于肝活检的局限性，无创方法已成为该领域的主要研究兴趣。弹性成像能够通过观察感兴趣组织中的剪切波传播来无创测量组织机械特性。纤维化阶段的增加与肝脏硬度的增加有关，提供了一种可通过弹性成像方法加以利用的鉴别特征。超声 (US) 和磁共振 (MR) 成像弹性成像方法是市售的，每个都有各自的优势和局限性。在这里，作者回顾了基于 US 和 MR 的弹性成像技术的技术基础、采集技术以及结果和局限性。将介绍慢性肝病最常见病因的诊断性能。将讨论可靠性、再现性、故障率和新兴进展。

学习目标：

阅读文章并参加测试后，读者将能够：

■ 描述弹性成像方法的基本原理
■ 描述目前弹性成像在肝病中的表现
■ 使用超声和磁共振成像识别肝脏硬度测量的缺陷和混杂因素

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介绍

慢性肝病是美国和全世界发病率和死亡率的主要原因。慢性肝病最常见的病因包括慢性乙型肝炎病毒 (HBV) 感染、慢性丙型肝炎病毒 (HCV) 感染、非酒精性脂肪肝 (NAFLD) 和酗酒。在美国，每 10 万人中约有 360 人患有慢性肝病，是第 12 大死亡原因，估计死亡率为每 10 万人中有 12 人死亡，预计每年的经济负担超过 1000 亿美元，主要来自 NAFLD 和慢性 HCV 感染。慢性肝病可导致肝纤维化，这是慢性肝损伤的结果。肝纤维化的终末期是肝硬化，其潜在的并发症包括门静脉高压症、肝功能衰竭和肝细胞癌（HCC）。有证据表明，当根本原因消除后，肝纤维化可能会消退或稳定。肝纤维化的准确分期可能有利于监测治疗效果、疾病进展和确定预后。

直到最近，肝纤维化主要通过肝活检进行评估，这是肝纤维化分期和坏死性炎症变化分级的参考标准，使用各种半定量评分系统。最常用的评分系统包括慢性 HBV 或 HCV 感染的 METAVIR 评分和非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 的 Brunt 评分。所有评分系统（Ishak 评分除外）范围从 F0 到 F4，其中 F0 表示无纤维化；F1，轻度纤维化；F2，中度纤维化；F3，晚期纤维化，F4，肝硬化。尽管有其优势，但肝活检有几个缺点：肝活检具有相对侵入性，并且与疼痛和出血等并发症发生率低（约 3%）相关，这会降低患者的接受度并限制其对重复测量和疾病监测的适用性。此外，活组织检查只能分析肝脏的一小部分，约占总实质的 1/50 000，从而引入采样变异性和可能的诊断错误。观察者间和观察者内的变异性也被认为是活检的局限性，这可能与某些病理特征的定义不一致有关。最后，肝活检缺乏有关疾病进展速度的动态信息。所有这些限制使肝活检成为一个不完善的参考标准。这些限制的一个重要后果是难以使用活检作为参考标准来验证非侵入性测试，因为活检的固有缺陷可能导致对结果的误解。

评估肝脏健康的替代性非侵入性方法正在开发中，例如血清标志物和基于超声 (US) 和磁共振 (MR) 成像的弹性成像。血清标志物包括简单的标志物——如血小板计数、天冬氨酸氨基转移酶-血小板放射指数或 APRI 、FIB-4——以及更复杂的专利综合评分，如 FibroTest/FibroSure (BioPredictive, Paris , France), 增强肝纤维化或 ELF (Siemens Healthineers, Erlangen, Germany), 测试, 和 FibroMeter (Echosens, Paris, France) 。尽管执行起来很简单，但这些测试在中等程度的纤维化方面的准确性有限，并且它们通常被认为不如弹性成像方法准确。

弹性成像原理

弹性成像首先由 Ophir 等人提出，描述了对组织机械性能（例如弹性）的无创评估，它描述了组织对施加应力的变形抵抗力。在定量弹性成像方法中，应力通过剪切波传播施加，瞬时产生，例如通过单个机械脉冲，或动态产生，例如通过声波的连续施加。US 和 MR 弹性成像方法在临床上可用，总结在图 1和表 1中。附录 E1（在线）中包含要审查的弹性成像方法的更全面概述。

图 1：美国弹性成像技术的图示，包括 TE（FibroScan，Echosens）、pSWE（Virtual Touch Quantification，Siemens Acuson S2000）、2D SWE（Aixplorer，Supersonic Imagine）和 MR 弹性成像。每种方法的采样区域由封闭的绿色区域表示。TE 和 pSWE 具有固定的采样区域大小，但 pSWE 允许选择深度和位置。二维 SWE 具有 pSWE 采样区域放置的能力以及改变大小的附加能力。MR 弹性成像提供（接近）全器官覆盖。还显示了每种方法的相应示例图像。TE = 瞬态弹性成像，pSWE = 点剪切波弹性成像，2D SWE = 二维剪切波弹性成像。

表 1

注：ARFI = 声辐射力脉冲，GRE = 梯度回忆回波，pSWE = 点剪切波弹性成像，SWE = 剪切波弹性成像，2D = 二维。

*关于高体重指数患者的 MR 弹性成像失败报告的相互矛盾的证据。

定量美国弹性成像方法包括瞬态弹性成像 (TE) 和声辐射力脉冲 (ARFI) 技术，例如点剪切波弹性成像 (pSWE) 和二维 (2D) 剪切波弹性成像 (SWE)。FibroScan 系统（Echosens，法国巴黎）是第一个商用 TE 系统，于 2003 年在欧洲推出，并于 2013 年在美国获得食品和药物管理局的批准。FibroScan 探头向皮肤表面，然后测量产生的剪切波的速度（图1、2）。有多种探头可供选择，M 探头用于标准检查，XL 探头用于提高超重患者 TE 测量的可靠性。XL 探头记录测量的深度比 M 探头更深（35-75 毫米对 25-65 毫米），工作频率更低（2.5 MHz 对 3.5 MHz）。ARFI 弹性成像技术使用聚焦的美国“推”脉冲使内部组织变形并产生剪切波。文献中对 ARFI 弹性成像的命名没有标准化。虽然 pSWE 和 2D SWE 都利用 ARFI 产生剪切波，但 pSWE 在已发表的研究中通常被称为 ARFI 弹性成像。为了避免混淆，在这篇评论中，我们使用 ARFI 来描述波生成的方法，并将各自的实现称为 pSWE 和 2D SWE。

图 2：瞬态弹性成像图像。左图：39 岁女性慢性丙型肝炎病毒感染，无纤维化（F0 期）（肝脏硬度，3.2 kPa；M 探头）。中：59 岁男性慢性乙型肝炎病毒感染 F2 期纤维化（肝脏硬度，8.7 kPa；M 探头），右：57 岁男性非酒精性脂肪肝伴肝硬化（肝脏硬度，27.0 kPa；XL 探头）。自动计算肝脏硬度测量值（杨氏模量、10 次测量值的中值）、四分位距和中值百分比。弹性图像（红色框）显示了深度（y 轴）和时间（x 轴）方面的轴向位移。在较硬的组织中，剪切波传播得更快，并产生更陡峭的时间深度梯度（箭头）。

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ARFI 方法最初可用于 Siemens（pSWE，Virtual Touch Quantification）和 Supersonic Imagine（2D SWE）系统的临床应用，现在其他主要供应商如 Philips、GE 、Hitachi 将 ARFI 方法集成到临床系统中)、东芝、百胜和三星（图3、4）。二维 SWE 现在已被纳入西门子临床美国系统以补充 pSWE 方法（图 4）。临床美国弹性成像系统以杨氏模量 ( E,以千帕为单位），其他为剪切波速度（以米/秒为单位），以及其他两者都有的选项。在不可压缩性的简化假设下，剪切波速度和E通过以下数学方程相关：E = 3ρc 2，其中c是剪切波速度，ρ 是组织的密度，假设是水的密度。2017 年欧洲医学和生物学超声联合会 (EFSUMB) 指南建议在肝囊下方至少 1 厘米处进行 pSWE 和 2D SWE 测量以获得最佳结果。与生成剪切波并使用相同探头对其进行成像的美国弹性成像系统相比，MR 弹性成像需要外部硬件在感兴趣的组织中生成剪切波。通过将可视化的“波场”反演成感兴趣的机械参数图来量化组织机械性能，而无需测量剪切波速度的中间步骤（图 5）。商业 MR 弹性成像实施报告组织的剪切刚度，它是复杂剪切模量的大小，|G*|。Muthupillai 等人于 1995 年首次描述了 MR 弹性成像并于 2009 年获得美国食品和药物管理局的批准。该技术最初是在 GE 系统中引入的，此后已在 Siemens 和 Philips MR 系统中可用。由于报告的输出参数不同，在比较 US 和 MR 弹性成像之间的结果时必须小心。

在一名患有慢性丙型肝炎病毒感染和 F2 期肝纤维化的 58 岁男性中，

图 4：使用相同系统 (Siemens Acuson S3000) 在一名患有 2 级脂肪变性且无纤维化的 50 岁女性中获得的图像。A，点剪切波弹性成像图像显示固定大小的感兴趣区域位于肝右叶，测量波速为 1.17 m/sec。B，在同一检查中，二维剪切波弹性图像显示在同一区域放置较大尺寸的感兴趣区域，具有彩色弹性图，测量波速为 1.33 m/sec，四分位距为 0.21 m/sec .

图 5：在非酒精性脂肪性肝炎继发的 52 岁晚期肝纤维化（F3 期）女性中使用二维梯度回忆回波序列和二维反转算法进行的 MR 弹性成像。A，在致动器下方存在体素内相位分散（箭头）的横向幅度图像（在 MR 图像上不可见）。B，在肝实质中可见波的横向图像。C，横向彩色波图像显示波通过肝实质的传播。D，横向灰度弹性图。E，横向彩色弹性图（0-8-kPa 尺度）。F，具有 95% 置信度网格的横向彩色弹性图（0–8-kPa 刻度）覆盖了可靠肝脏硬度测量的突出区域。肝脏硬度增加（5.3 KPa）。

肝纤维化导致僵硬增加。当剪切波穿过组织时，波的速度取决于组织刚度。在较硬的组织中，剪切波的速度更大，可以通过测量剪切波的速度来估计肝纤维化的程度。在 MR 弹性成像中，增加的波长在较硬的组织中很明显。直接比较技术的一个障碍是生物组织的频率依赖性。更高频率的剪切波产生更高的应力和应变率，导致更高的刚度测量。这在比较美国弹性成像技术时可能会出现问题，因为 TE 以 50 Hz 运行，而 ARFI 方法以 100-500 Hz 的频率运行。因此，在比较弹性成像技术时，应考虑频率依赖性、测量方法和报告的参数（波速、E或 G*）。

弹性成像方法的可靠性和故障率
TE法

TE 的失败率和可靠性在一项研究中使用 M 探针评估了 13 369 次检查。该技术在 3.1% 的情况下失败；然而，在另外 15.8% 的案例中获得了不可靠的测量结果。体重指数被确定为导致测量失败和/或不可靠的重要因素。XL 探头的引入提高了 NAFLD 患者 TE 的可靠性。例如，在一项对 276 名患者的研究中，73% 的 XL 探头患者获得了可靠的测量结果，而 M 探头只有 50% 的患者获得了可靠的测量结果。

已报道 TE 的观察者间变异性极好，在 188 名慢性 HCV 患者的队列中，组内相关系数 (ICC) 为 0.98，其中两名操作者在同一天进行了两次测量。

pSWE 和 2D SWE 方法

对 79 名患者的 pSWE 和 2D SWE 的可靠性进行了比较，并由三位放射科医师进行了测量。两种方法的失败率都很低（2D SWE 为 5%，pSWE 为 1%），pSWE 的观察者内一致性高于 2D SWE（0.915 对 0.829）。由同一操作员在同一天执行的 2D SWE 测量的扫描-再扫描重复性已被证明非常好，专家和新手操作员的 ICC 分别为 0.95 和 0.93。然而，在不同日期对同一受试者进行的测量之间的观察者内再现性显示，专家和新手操作员的 ICC 值分别为 0.84 和 0.65。有进一步的证据表明，操作员的经验对 pSWE 测量有影响，因此建议操作员接受适当的培训。随着许多制造商将 pSWE 和 2D SWE 引入美国商业系统，平台间的可变性可能成为一个问题。定量成像生物标志物联盟或 QIBA 成立了一个委员会，负责建立美国弹性成像系统的可重复性。

磁共振弹性成像

MR 弹性成像的失败率很低，迄今为止最大的系列报告使用 2D GRE 序列时的失败率仅为 5.6% 。这些故障中的大多数 (71%) 是由于铁沉积造成的。另一项大型队列研究发现 1.5 T (3.5%) 的失败率同样低；然而，在 3T 时，失败率更高（15.3%）。在同一项研究中，失败也与铁沉积、大量腹水和体重指数增加（见下文）显着相关。在儿童中使用 MR 弹性成像也是可靠的，最近的一项研究报告使用 2D GRE 序列的失败率为 4% 。MR弹性成像的重测重复性高，报告的 ICC 为 0.95 。最近对 274 名患者进行的一项荟萃分析得出结论，使用相同设备在同一部位测量到 22% 或更大的刚度变化表示刚度的真实变化，置信度为 95% 。Lee 等人表明，代表大约 70% 肝脏的大感兴趣区域，包括不包括肝门血管的肝实质的大部分，增加了观察者间的可重复性，而放置 1 厘米的感兴趣区域在每个肝段中优化了观察者内的可重复性。类似地，对于感兴趣区域的精确定义，包括置信度指数高于 95% 的所有像素，Yasar 等人发现几乎完美的观察者间和观察者内再现性，ICC 高于 0.97，Bland-Atman 协议范围分别低于 15.9% 和 4.2%。

为了成为广泛接受的纤维化诊断和分期方法，无论使用何种 MR 系统，MR 弹性成像都必须产生一致的结果。使用 1.5 T 的 2D GRE 序列报告了良好的平台间重现性，ICC 介于 0.82 和 0.99 之间。在 3 T 时，2D GRE 序列的供应商间 ICC 为 0.71，2D 自旋回波平面成像序列为 0.69 。在同一项研究中，据报道，基于技术因素的肝脏硬度方差仅为 0.042 kPa，相应的变异系数为 10.7%。使用 MR 弹性成像测量脾脏硬度的可重复性研究较少，一项研究报告 ICC 大于 0.88 。QIBA 成立了一个委员会，致力于通过识别测量偏差和确定合适的体模来表征从不同 MR 弹性成像系统获得的数据来标准化 MR 弹性成像。

总之，MR 弹性成像和 2D SWE 似乎产生了最高的成功测量率。然而，XL 探头的引入提高了 TE 在超重患者中的适用性。在所有弹性成像技术中，再现性从好到极好。

弹性成像方法对肝纤维化分期的诊断性能

TE ,(表 2 ) , ARFI 弹性成像方法(表 3 ), 和 MR 弹性成像 (表 4）。已根据诊断准确性、历史首要性、队列规模和地理分布的报告选择出版物。TE 技术已在大型队列研究（主要在欧洲）中进行了彻底的研究和验证，可用于诊断肝纤维化。

表 2报告的前瞻性瞬时弹性成像研究对慢性 HBV 或 HCV 和 NAFLD 肝纤维化分期的诊断性能

注：AUC = 受试者工作特征曲线下面积，HBV = 乙型肝炎病毒，HCV = 丙型肝炎病毒，NAFLD = 非酒精性脂肪肝。成功的测量排除了失败和不可靠的结果。

*报告了 188 名患者的表现。

†二维剪切波弹性成像和瞬态弹性成像的综合故障率。仅瞬态弹性成像数据不可用。

‡报告了 226 名患者的表现。

表 3报告的前瞻性 pSWE 和 2D SWE 研究对慢性 HBV 或 HCV 和 NAFLD 肝纤维化分期的诊断性能

注：AUC = 受试者工作特征曲线下面积，HBV = 乙型肝炎病毒，HCV = 丙型肝炎病毒，NAFLD = 非酒精性脂肪肝，pSWE = 点剪切波弹性成像，SWE = 剪切波弹性成像，2D = 2维。

* 2D SWE 的截止值以千帕为单位，pSWE 的截止值以米/秒为单位。成功的测量排除了失败和不可靠的结果。

†报告为 182。

‡ 2D SWE 和 TE 的综合故障率。仅二维 SWE 数据不可用。

§报告为 226。

|| 报告了训练集 ( n = 304) 结果。使用 Scheuer 评分系统。

表 4报告的混合病因队列、慢性 HBV 或 HCV 和 NAFLD 中 MR 弹性成像对肝纤维化分期的诊断性能

注：AUC = 受试者工作特征曲线下面积，GE = 通用电气，GRE = 梯度回忆回波，HBV = 乙型肝炎病毒，HCV = 丙型肝炎病毒，NAFLD = 非酒精性脂肪肝，P = 前瞻性，R = 回顾性, SE = 自旋回波, Sens = 灵敏度, Spec = 特异性, 3D = 三维, 2D = 二维。

*报告为 96。

†报告为 270。

在以下部分中，将讨论超声和 MR 弹性成像方法对肝病主要病因的诊断性能。包括摘要陈述以提供简明结论。

慢性 HBV 和 HCV 感染

了解慢性 HBV 和 HCV 感染的肝纤维化分期有助于预后、随访和治疗决策。最近在慢性 HCV 感染中开发的强效直接抗病毒药物与最近欧洲肝脏研究协会 (EASL) 慢性肝病指南中提出的肝纤维化分期无创检测的增加使用相结合。 HCV 感染减少了在慢性 HCV 感染中肝活检的使用。美国肝病研究协会 (AASLD) 关于慢性 HBV 感染的指南指出，肝病的分期对于告知治疗决策很重要，并引用了 TE 在无创性纤维化分期中的效用，特别是在排除晚期纤维化方面 .

TE技术

几项早期研究报告了 TE 在检测慢性 HCV 感染中晚期纤维化和肝硬化方面的出色诊断性能，受试者工作特征曲线下面积 (AUC) 为 0.88-0.99 (表 2 ,图 2 ) ）。随后在慢性 HCV 和 HBV 感染中的其他研究报告了类似的结果，尽管在某些情况下，与血清标志物相比， TE的表现有所下降，因为不可靠的结果。几项荟萃分析证实了 TE 在诊断肝硬化 (AUC, 0.93–0.96) 方面的出色诊断准确性，优于检测中度纤维化 (F2–F4) (AUC, 0.83–0.88) 的准确性，具有临界值7.0–7.9 kPa 用于诊断中度纤维化 (F2–F4) 和 11.3–15.6 kPa 用于诊断肝硬化 (F4) 。这些结果表明 TE 在排除肝硬化方面优于在排除肝硬化方面，其阴性预测值大于 90%。这些结果已在一项北美研究中得到证实。EASL-Asociación Latinoamericana para el Estudio del Hígado 指南建议联合使用 TE 和血清标志物来诊断慢性 HCV 感染中的中度纤维化 (F2–F4)。这些指南最近在慢性 HCV 感染中得到验证。该指南还推荐 TE 作为一种非侵入性方法来诊断未接受治疗的慢性 HBV 感染患者的纤维化。

pSWE 技术

ARFI 方法比 TE 更近一些，因此研究较少，慢性 HBV 和 HCV 感染的数据显示肝纤维化分期的准确性很高（表 3，图3）。例如，在一项对 274 名慢性 HCV 患者进行的研究中，据报道诊断 F3-F4 期和肝硬化的 AUC 分别为 0.91 和 0.94。一项针对慢性 HBV 感染的研究也报告了出色的诊断性能，Scheuer S3-S4 和 S4 期的 AUC 大于 0.95。最近的一项荟萃分析包括 21 项研究（2691 名患者）慢性 HBV 或 HCV 感染，报告的 F2-F4 和 F4 期的 AUC 分别为 0.88 和 0.91。英国国家卫生服务局最近的指南建议采用 pSWE 来诊断和监测慢性 HBV 或 HCV 感染患者的肝纤维化。国家卫生服务报告表明，pSWE 在诊断肝纤维化方面具有与 TE 相似或更高的性能。

二维 SWE

二维 SWE 在慢性 HBV 或 HCV 感染人群中也是一种高度准确的方法（表3 ）；然而，与 pSWE 和 TE 相比，研究较少。在慢性 HCV 队列中，已发现二维 SWE 与 TE 是等效的（如果不是更好的话）诊断工具。基于 7 项 2D SWE 研究的荟萃分析报告 F2-F4 期的 AUC 值为 0.91，肝硬化的 AUC 值为 0.95。因此，目前，2D SWE 可用于与 TE 等效的诊断结果；然而，需要进一步验证以确定 HCV 和 HBV 人群的临界值。

磁共振弹性成像

鉴于 MR 弹性成像的可用性和近期临床应用有限，与 TE 和 pSWE 相比，已发表的数据较少，前瞻性研究数量较少，其中许多是肝病混合病因的队列 , 并且缺乏包括验证队列在内的研究 (表 4 ,图 6 )。来自已发表的慢性 HCV 或 HBV 感染研究，2D GRE MR 弹性成像在诊断肝纤维化或肝硬化方面显示出出色的准确性，用于诊断纤维化阶段 F2-F4、F3-F4 和 F4 的 AUC 分别为 0.95-0.99、0.94-1 和 0.92-1 。_ 一项对慢性 HCV 和慢性 HBV 患者数据的荟萃分析报告准确度相当于或略低于（在早期纤维化阶段）已发表研究中的 F2-F4、F3-F4 和 F4 期的 AUC HCV 感染为 0.88、0.94 和 0.92，HBV 感染为 0.94（F2-F4 期）和 0.97（F3-F4 期）。几项研究还表明，坏死性炎症可能会增加肝脏硬度。目前，关于 2D 自旋回波平面回波成像和 3D 自旋回波平面回波成像 MR 弹性成像在慢性 HBV 和 HCV 中的性能数据有限；然而，一些研究报告了与 TE 和 2D GRE MR 弹性成像相似的诊断准确性。

图 6：横向 T2 加权半傅里叶采集单次涡轮自旋回波或 HASTE，解剖图像（上）和横向 MR 弹性图（下）描绘了慢性丙型肝炎病毒感染患者肝脏硬度随着纤维化增加而增加： 51岁男性F1期，67岁男性F2期，46岁男性F3期，65岁女性F4期。解剖图像显示 F3-F4 期纤维化患者的肝脏没有明显的结节，而 MR 弹性图显示硬度增加（黄色和红色区域）。

总之，TE 是在慢性 HCV 和 HBV 感染中诊断肝纤维化和肝硬化最有效的技术，并已被纳入若干慢性 HBV 和 HCV 感染管理指南。新出现的数据表明，pSWE 方法在病毒性肝炎中与 TE 相当或可能优于 TE，pSWE 已纳入英国国家卫生服务指南。二维 SWE 和 MR 弹性成像在慢性 HBV 和 HCV 感染中显示出有希望的结果；但是，可用的数据是有限的。在 MR 弹性成像的情况下，研究通常包括混合病因，缺乏具有验证队列的前瞻性研究。所有弹性成像方法在诊断晚期纤维化和肝硬化方面都比较低的纤维化阶段具有更高的准确性。

NAFLD 和 NASH

由于肥胖和 NAFLD 的患病率不断增加，NASH 在美国正成为一个普遍的问题。肝纤维化已被证明是 NAFLD 患者并发症的最强预测因素，这促使人们需要可靠的无创技术来检测肝纤维化，这将是临床医生和公共卫生方面的主要关注点。

TE法

当前的 EASL 管理 NAFLD 指南推荐 TE 作为肝纤维化评估和监测的无创方法，而肝活检仍被推荐用于确认晚期纤维化和肝硬化。在 NAFLD 患者中使用 TE 具有挑战性，因为当使用标准 M 探头时，该技术在超重或肥胖患者中的可靠性较差。不可靠测量的范围很大，3.8%–50% 的患者报告测量不可靠和/或失败。在 NAFLD 中使用 M 探针对 TE 性能进行荟萃分析 ( n = 854) 报告 F2-F4 的汇总敏感性和特异性分别为 79% 和 75%，F3-F4 为 85% 和 82%，F4 期为 92% 和 92%。未报告合并 AUC，但纳入研究的 AUC 范围为 F2-F4 为 0.79-0.87，F3-F4 为 0.76-0.98，F4 期为 0.91-0.99。与慢性 HBV 或 HCV 感染一样，TE 在更高的纤维化阶段更准确。XL 探头的引入在超重或肥胖患者中产生了比 M 探头更可靠的结果，与 M 探头相比刚度值较低，这可能需要重新验证截止值( 42-45 )。

pSWE 方法

一项针对 NAFLD 患者的初步研究发现 pSWE 在诊断 F3-F4 和 F4 期纤维化时表现非常好，AUC 大于 0.97（图 4）。随后的研究报告了在诊断纤维化和区分 NASH 与单纯性脂肪变性方面具有相似的高精度。在 pSWE 和 TE（使用 M 和 XL 探头）的比较研究中，虽然 pSWE 实现了显着更高的可靠性率，但没有发现显着差异。最近的一项研究发现，虽然 pSWE 报告的 AUC 大于 0.85 以区分 F2 期或更高阶段的纤维化，但它的表现优于 MR 弹性成像。

二维 SWE

二维 SWE 在 NAFLD 患者中的验证不如 pSWE 和 TE（图 4）。最近，一项针对 NAFLD ( n = 291)的前瞻性研究使用 M 探针评估了 2D SWE、pSWE 和 TE 。当考虑到不可靠的结果时，所有技术的成功测量数量相似（2D SWE、TE 和 pSWE 分别为 80%、77% 和 81%）。二维 SWE 在诊断中度纤维化（F2-F4 期）方面表现优于 pSWE，AUC 分别为 0.85 和 0.76。在一项针对混合病因的超重患者的前瞻性研究中，右叶的 2D SWE 与 XL 探头的 TE 表现相似，对于 F2 期或更高的纤维化阶段，AUC 大于 0.90 。

磁共振弹性成像

少数回顾性或前瞻性研究侧重于 NAFLD 和/或 NASH 人群，报告的AUC大于或等于0.86（表4 ；图5、7）。最近对 232 名患者的 9 项研究进行的荟萃分析报告了诊断纤维化阶段 F3-F4 和 F4 的 AUC 为 0.90 或更高，相关的临界值分别为 3.77 kPa 和 4.09 kPa。由于它们来自荟萃分析，因此这些临界值可能是此时最适用的，但需要进一步的验证研究。还有证据表明，MR 弹性成像可能能够区分 NAFLD 患者的 NASH 和单纯性脂肪变性，据报道 AUC 为 0.93，但这需要进一步证实。

图 7：顶行，43 岁女性非酒精性脂肪性肝炎和晚期纤维化（F3 期）肝活检图像。A，横向 PDFF 图像显示轻度脂肪变性（PDFF，14.6%）。B，用 MR 弹性成像获得的横波图像显示肝实质中波长增加（较粗的波）。C，横向弹性图显示肝脏硬度增加（4.33 kPa）。下排，29 岁女性非酒精性脂肪性肝病，肝活检无纤维化（F0 期）。D，横向 PDFF 图像显示轻度脂肪变性（PDFF，9.2%）。乙，用 MR 弹性成像获得的横波图像显示肝实质中的短波长（较细的波）。F，横向弹性图显示正常的肝脏硬度 (2.22 kPa)。PDFF = 质子密度脂肪分数。

肝病的其他病因

TE 也被应用于自身免疫性肝病的研究，具有出色的诊断性能，尽管一些研究报告称，自身免疫性肝炎引起的急性炎症可能会影响肝脏硬度。TE 还被证明是对原发性胆汁性肝硬化、原发性硬化性胆管炎和酒精性肝病中的纤维化进行分期的准确方法。pSWE 方法已在少数研究中应用于自身免疫性肝病和酒精性肝病。二维 SWE 也已应用于酒精性肝病，其准确性与 TE 报道的相似。MR 弹性成像在自身免疫性肝炎和原发性硬化性胆管炎中具有出色的诊断准确性。然而，该方法迄今尚未应用于酒精性肝病的研究。

综上所述，NAFLD 和 NASH 患者更容易超重，这是进行弹性成像测量时需要考虑的重要因素。在这些受试者中，TE M 探头容易产生不可靠的结果和/或增加的失败风险，而 XL 探头已经改善了这一点。在这些科目中，ARFI 方法比 TE 更不容易失败。MR 弹性成像是超重或肥胖患者最有效的技术，据报道其对纤维化分期的准确性很高，尽管已发表的数据仍然有限。

其他和不断发展的应用程序
评估门静脉高压程度、肝功能失代偿和 HCC 的风险

肝硬化可进一步分为代偿期或失代偿期肝硬化。失代偿期肝硬化的诊断主要基于静脉曲张出血和腹水的存在，并且与死亡风险显着增加相关。最近的数据表明，肝脏和脾脏僵硬可能代表肝脏失代偿和 HCC 风险的潜在生物标志物。

TE.—许多研究表明，基线肝硬度测量有助于预测慢性肝病患者的肝功能失代偿。两项研究还观察了肝脏硬度值随时间的变化，发现肝脏硬度增加（每年 1-1.5 kPa）的患者发生并发症的风险更高，一项研究估计 10 倍并发症增加。在一项对六项研究报告肝脏失代偿作为结果的荟萃分析中，肝脏硬度每增加一个单位与失代偿风险增加 7% 相关。TE 还可以帮助诊断门静脉高压症，另一项荟萃分析报告 TE 在诊断临床显着门静脉高压症（定义为肝静脉压力梯度 ≥ 10 mm Hg）的存在方面具有出色的诊断性能，分层汇总接收器操作下的区域特性曲线 (HSROC) 为 0.93 。在美国，肝脏硬度与血小板计数和脾脏直径相结合的评分，称为 LSPS（肝脏硬度脾脏直径与血小板比率评分）或门静脉高压风险评分，也被提议用于增加诊断准确性。

TE 在基于肝脏硬度测量预测食管静脉曲张的存在和大小方面的表现也很有希望。对 12 项研究（2049 名患者）的荟萃分析发现 TE 的 HSROC 为 0.84，用于诊断食管静脉曲张。在评估 TE 对诊断大食管静脉曲张的预测价值时（在 9 项研究中，包括 2168 名患者），HSROC 为 0.78。Baveno VI 共识研讨会建议指出，用 TE 测量的肝脏硬度可能有助于对门静脉高压患者进行分类。脾僵硬也被认为是门静脉高压症严重程度的标志物，在预测食管静脉曲张的存在方面具有合理的准确性（AUC，0.78-0.90）。。然而，用 TE 测量脾脏僵硬很困难，需要同时进行常规的美国指导。

多项纵向前瞻性研究报告了 TE 测量的肝脏硬度与发生 HCC 的风险之间的相关性。例如，一项大型前瞻性日本研究 ( n = 866) 报告 3 年内 HCC 的累积发病率增加（基线肝硬度值 > 25 kPa 的患者为 38.5%，而肝硬度值≤ 10 kPa 的患者为 0.4% ）。

pSWE.-到目前为止，已发表的数据显示 pSWE 和 TE 在预测肝功能失代偿方面具有相似的预后能力。由于集成到传统的美国系统中，pSWE 方法比 TE 更适合测量脾脏僵硬。一项对 393 名患者进行的中位随访 44 个月的研究发现，用 pSWE 测量的肝脏和脾脏硬度与失代偿相关（每单位硬度增加的风险比分别为 2.53 和 16.58）。在慢性 HCV 感染患者中，pSWE 在预测食管静脉曲张方面优于血清标志物（AUC，0.89 vs 0.75）。对于高危食管静脉曲张的诊断，诊断性能也非常出色，pSWE 和血清标志物的 AUC 分别为 0.87 和 0.74。很少有初步研究评估 pSWE 对 HCC 发展的预测，表明用 pSWE 测量的肝脏硬度是 HCC 发展的重要预测指标。需要更多的研究来验证这些结果。

二维 SWE 。——用 2D SWE 测量的肝脏和脾脏硬度也已显示与肝静脉压力梯度测量相关。在肝硬化人群中，2D SWE 在诊断有临床意义的门静脉高压症方面优于 TE（AUC 分别为 0.87 和 0.78）。二维 SWE 脾硬度测量与食管静脉曲张的存在显着相关，尽管脾测量的高失败率 (~ 30%) 是一个限制。关于 2D SWE 预测 HCC 发展的能力的已发表数据很少。在一项回顾性研究中，作者注意到 HCC 患者的肝脏硬度明显高于非 HCC 患者；但是，需要进行前瞻性研究进行验证。

MR 弹性成像。迄今为止，很少有研究调查 MR 弹性成像在预测肝脏失代偿中的作用。在一项对 266 名原发性硬化性胆管炎患者的回顾性研究中，Eaton 等人发现肝脏僵硬是失代偿风险的重要预测因素（风险比，每增加一个单位的肝脏僵硬程度为 1.24-1.30）。门脉高压预测标志物的 MR 弹性成像测量是一个新兴的研究领域。MR 弹性成像可用的横截面成像体积能够通过使用放置在左侧的附加致动器同时采集肝脏和脾脏 MR 弹性成像数据，并且可以通过使用这两种测量来开发复合诊断测试与 TE 一样。通过 MR 弹性成像测量的脾硬度与食管静脉曲张的存在有关并发现与肝静脉压力梯度相关 (图 8 ) ）。尽管现有数据表明 MR 弹性成像可能有助于预测失代偿风险和门静脉高压症的诊断，但仍需要更多的研究来证实这一发现。

图 8： A，横向 T2 加权半傅里叶采集单次涡轮自旋回波，或 HASTE，MR 解剖图像，箭头指示执行器位置，B，27 岁健康女性正常的横向刚度图肝脏硬度 (2.1 kPa) 和脾硬度在 4.3 kPa 时测量。C，带有箭头的横向解剖图像，箭头指示致动器位置，D， 61 岁女性肝硬化（继发于慢性丙型肝炎病毒感染）和临床显着门静脉高压（肝静脉压力梯度为 15 mmHg）的横向刚度图) 表现出升高的肝脏硬度 (7.5 kPa) 和脾脏硬度 (9.9 kPa)。

迄今为止，少数研究评估了 MR 弹性成像作为 HCC 发展的预测工具，但数据相互矛盾。虽然一项回顾性研究报告与非 HCC 患者相比，HCC 患者的肝脏硬度升高，但另一项研究没有。因此，需要更多的数据来预测 MR 弹性成像的 HCC 风险。

抗病毒治疗后慢性 HCV 感染的监测

直接作用抗病毒药物的引入彻底改变了慢性 HCV 感染患者的治疗方法，据报道，大多数基因型的治愈率都很高，随后肝移植等待名单的减少。确定已获得持续病毒学应答的患者的残余纤维化负荷对于预后和监测并发症（如 HCC）都很重要。几项研究报告称，通过 TE 和 ARFI 方法测量，直接抗病毒治疗后肝脏硬度降低高达 35% ）。持续病毒学应答后肝脏硬度降低的临床意义尚未确定，因为很少有纵向研究结合活检和无创测试。一项研究调查了在接受抗逆转录病毒治疗和抗 HCV 药物治疗的 HCV/HIV 合并感染患者（在部分人群中）的配对肝活检中肝脏硬度的纵向变化。发现进展性纤维化患者在基线后 3 年肝硬度显着增加，而稳定患者的肝硬度没有变化或降低（251）。没有发表的 MR 弹性成像研究评估抗病毒治疗后肝脏硬度的变化。需要进一步的研究来确定无创检测在对接受抗病毒治疗的 HCV 患者进行纵向监测中的效用。

HCC表征

肝脏病变特征超出了本次审查的范围。简而言之，有一些数据评估了超声和 MR 弹性成像方法在量化肿瘤硬度中的作用，以用于肝脏病变表征，恶性病变如 HCC 的硬度有增加的趋势（图 9）。最近的一项研究报道，与低分化 HCC 相比，高分化或中分化 HCC 的肿瘤硬度值更高。另一项初步研究报道了局部治疗后 HCC 的肿瘤硬度与肿瘤坏死程度和增强之间存在显着相关性。肿瘤的 MR 弹性成像研究的一个缺点是当前 2D MR 弹性成像实施的空间分辨率和覆盖范围有限。非线性反演算法与三维MR弹性成像配对可能有助于解决该问题。

图 9：一名患有慢性丙型肝炎病毒感染和浸润性的 59 岁男性的横向 T2 加权半傅里叶采集单次涡轮自旋回波或 HASTE、解剖图像（左）和横向 MR 弹性图（右）右肝叶肝细胞癌（箭头）。与背景肝实质 (3.2 kPa) 相比，MR 弹性成像显示刚度增加 (7.7 kPa)。另一个肝细胞癌结节存在于左侧肝叶（箭头），也表明硬度增加。

总之，现有数据表明，弹性成像技术可能是预测门静脉高压症和肝功能失代偿的可行方法，但需要进一步研究以了解如何将结果用于指导患者护理。脾脏僵硬似乎是门静脉高压症和预测食管静脉曲张的有用生物标志物。最后，TE 已应用于监测接受抗病毒治疗的慢性 HCV 患者；然而，该技术在这个角色中的实用性尚未确定。

MR 弹性成像与美国弹性成像和其他无创测试的比较

一些调查 MR 弹性成像和美国弹性成像方法诊断准确性的比较研究已经发表。尽管在混合队列和 NAFLD 患者中， MR 弹性成像在诊断纤维化方面普遍优于 TE ，但其他研究发现这两种技术的表现相似）。关于 MR 弹性成像与 ARFI 方法比较的文献较少。一项荟萃分析评估了 pSWE（15 项研究，2128 名患者）和 MR 弹性成像（11 项研究，982 名患者）对纤维化分期的诊断准确性，发现 MR 弹性成像比 pSWE 更准确，尤其是在诊断纤维化的早期阶段 . MR 弹性成像也与 2D SWE 在混合病因队列中进行了比较，两种技术在纤维化分期中的诊断准确性相当。最近的一项研究使用 MR 弹性成像作为参考标准，发现 2D SWE 和 MR 弹性成像测量具有良好的相关性。MR 弹性成像也被证明优于血清标志物、形态特征和扩散测量。

仅评估美国弹性成像方法时，一项包含 1163 名患者的 13 项研究的荟萃分析发现，pSWE 对晚期纤维化和肝硬化的预测价值与 TE 相似，同时产生更高的可靠测量率。将 TE 与 pSWE 和 2D SWE 进行比较的研究发现 ARFI 方法可以提供与 TE 相似或更好的诊断性能。在比较所有三种方法 pSWE、2D SWE 和 TE 时，2D SWE 是纤维化分期的稍微优越的方法，与 pSWE 相比具有不同的可靠性）。

弹性成像技术的局限性

尽管每种弹性成像方法都有其自身的局限性，但一些缺点适用于所有技术。例如，进餐后肝脏硬度值增加（59、281 – 286 ）；因此，应在禁食至少 2 小时后进行弹性成像检查，尽管也建议在测量前禁食 4-6 小时。同样，在 TE 、pSWE 和 MR 弹性成像中，胆汁淤积已被证明会导致肝脏硬度增加）。确定纤维化分期临界值的另一个困难是肝病的潜在病因对测得的硬度值的影响。例如，使用 TE 预测肝硬化患者食管静脉曲张的临界值在酒精性肝硬化患者中高于病毒性肝硬化患者。这种差异的原因尚未最终确定。已经提出了诸如丙氨酸氨基转移酶水平等因素; 然而，由肌成纤维细胞增加引起的胶原分布的固有形态差异，这与纤维化肝病的各种病因相关，也可能是临界值差异的原因，即使对于具有相同纤维化“阶段”的肝脏也是如此。此外，截止值通常是根据单一研究人群的受试者工作特征分析确定的，因此受该人群中纤维化和肝硬化的患病率和严重程度的影响。弹性成像方法可用作一般对患者风险进行分层的工具；然而，中间纤维化阶段可能难以描述。放射科医师协会 2015 年超声共识报告强调了 pSWE 剪切波速度在中间纤维化水平的重叠（来自荟萃分析），因此建议使用阈值来定义不太可能需要随访的人群（F0-F2 阶段）、高危人群（一些 F3 和 F4）以及介于两者之间的可能需要进一步测试（包括 MR 弹性成像）以告知治疗决策的人。

呼吸运动也可能影响超声弹性成像和 MR 弹性成像测量。在超声弹性成像中，深呼吸或使用 Valsalva 动作可以改变肝脏硬度。2017 年 EFSUMB 指南建议在屏气期间进行测量，同时避免深吸气。此外，最近有人提出，吸气使肝脏发生静态变形，由于生物组织弹性的非线性，预计会改变观察到的僵硬度。在 2D GRE MR 弹性成像中，四部分采集通常需要四次屏气，每次约 15 秒。三维 MR 弹性成像采集还需要执行多次屏气。为了准确确定肝脏体积上的肝脏硬度，应在呼气时进行屏气，以尽量减少屏气之间的位置变化。

因为肝脏被非弹性包膜（Glisson 囊）包围，额外的占位性组织异常，如水肿、炎症或充血，会干扰肝脏硬度的测量，与纤维化无关。使用弹性成像方法时的另一个考虑因素是超出标准临床检查的额外检查费用。在美国，TE 最近已成为一项可报销的医疗检查，为该程序创建了当前程序术语 (CPT) 代码 91200 。用于 pSWE 和 2D SWE 方法的 CPT 代码 0346T 可以添加到常规美国代码中。MR 弹性成像是最昂贵的方法，尚未获得 CPT 代码，但其越来越多的使用可能会促使引入 CPT 代码。下面讨论了超声弹性成像和 MR 弹性成像的更具体限制。

美国弹性成像方法的局限性

二维 SWE 和 pSWE 可以在所有患者中使用一个探头进行，与体重无关，因为感兴趣的区域可以手动定位在肝脏的不同深度。与 TE 相比，腹水不是 ARFI US 方法的限制，由于预后原因使其在失代偿期肝硬化中发挥作用。由于需要来自另一个美国系统的外部指导，TE 不适合脾脏测量。高估肝脏硬度值的风险已有报道，其他混杂因素包括丙氨酸氨基转移酶发作、充血性心力衰竭、过量饮酒和急性病毒性肝炎。已经做了一些工作来建立解释这些混杂因素的截止值，但需要进一步验证。脂肪变性的影响仍然是一个争论的问题，结果相互矛盾，一些研究表明有害影响，而另一些则没有。总之，美国弹性成像技术需要通过使用标准化协议和严格解释的结果来执行，同时考虑到混杂因素。

MR 弹性成像的局限性

虽然被认为是一种高度准确的技术，但 MR 弹性成像有几个局限性。肝脏 MR 弹性成像的主要缺点是 2D GRE 序列对铁沉积的敏感性。受铁沉积影响的肝脏的短T2*时间意味着来自标准GRE序列的信噪比太低，因此无法分辨波传播。这已经通过引入基于自旋回波和自旋回波平面成像的序列来解决，它们主要对 T2 弛豫敏感，因此即使在稍长的回波时间中也能提供更高的信噪比 (图 10）。一项比较 2D GRE 和自旋回波平面序列的研究发现，两种序列都产生了一致的肝脏硬度测量结果，自旋回波平面序列在 GRE 序列因铁沉积和较大可靠区域而失败的受试者中产生可靠的结果感兴趣的。另一项研究发现 2D GRE 和自旋回波平面 MR 采集在 1.5 T 和 3.0 T 下产生相当一致的结果，不同制造商的 ICC 范围为 0.73-0.9 。

图 10：一名 61 岁男性患有继发于慢性丙型肝炎病毒感染和继发性含铁血黄素沉着症的图像，导致二维梯度回波 (GRE) MR 弹性成像 (MRE) 在 1.5 T 下失败。缩短的肝脏由于铁沉积导致的 T2*（4.7 毫秒）导致低信噪比，波传播模式杂乱无章，没有可靠的刚度测量区域。在同一 MR 成像检查期间执行的二维回波平面成像 (EPI) 序列对 T2* 效应不太敏感，从而允许成功的波传播和肝脏硬度测量 (5.6 kPa)。

关于体重指数对 MR 弹性成像测量的影响存在相互矛盾的证据：最近的一项研究发现，体重指数不是导致失败的因素，但发现腰围是失败的重要因素。相比之下，最近一项使用 2D GRE 序列调查 MR 弹性成像失败原因的大型回顾性研究发现，体重指数、铁沉积、大量腹水和 3 T 的使用与 MR 弹性成像失败显着相关（图 11）。总体故障率在 1.5 T 时很低 (3.5%)，但在 3 T 时增加到 15.3%，这可能是由于在较高场强下 T2* 弛豫增加所致。其他潜在的故障原因包括执行器放置不当、与身体的耦合或管断开，这需要重复检查，以及生理异常。与美国弹性成像相比，MR 弹性成像也更昂贵且可用性更低。

图 11：一名 57 岁男性失代偿期肝硬化（继发于慢性丙型肝炎病毒感染）和大量腹水导致二维梯度回波 MR 弹性成像失败的图像。A，横向 T2 加权半傅立叶采集单次涡轮自旋回波或 HASTE，图像显示肝硬化（肝脏轮廓以白色勾勒）和大腹水（箭头）。B，横波图像显示在皮下脂肪和液体中的传播，但在肝实质中的波被破坏，导致在C横弹性图上没有可靠的刚度测量区域。

新技术发展
用 TE 测量肝脂肪变性

TE 的更新应用是受控衰减参数 (CAP) 。CAP 可用于 M 和 XL 探头，以 dBm -1为单位估计 US 信号的衰减，并用作对脂肪变性进行分级的方法。最近一项使用 M 探针对混合病因队列进行的荟萃分析报告了基于组织病理学结果检测脂肪变性的出色准确性。使用 XL 探头发现用于检测肝脏脂肪的 M 和 XL 探针的性能相似。需要在大型队列中进一步验证以确定 CAP 的性能，特别是使用 XL 探针。在评估 NAFLD 患者时，MR 成像的一个好处是使用先进的混杂校正化学位移编码方法进行肝脏脂肪定量的高精度，现在所有扫描仪制造商都可以使用，它可以与肝脏硬度测量相结合，以全面检查肝脏健康（图 6）。在 Imajo 等人的研究中，MR 弹性成像和肝脏脂肪定量的组合在分期纤维化和脂肪定量方面分别优于 TE 和 CAP。基于 MR 的脂肪定量和弹性成像与基于美国的 TE 和 CAP 之间的纤维化和脂肪变性联合分期需要进一步的比较研究。

三维磁共振弹性成像

虽然获取所有三个运动方向并不是一个新的发展，但反演算法的进步和研究 3D MR 弹性成像成像序列的可用性越来越高，使得该技术更容易获得。由于获得了全波场，并且在反演过程中对材料模型的假设较少，因此与 2D 相比，3D MR 弹性成像能够确定额外的参数。这些参数，例如体积应变，已被证明对压力相关的变化很敏感并且可能在门静脉高压症的诊断中应用，仍在评估以确定临床益处。所有三个运动方向的采集还解决了由于倾斜的二维波违反平面波假设而人为增加波长的问题。有关三维 MR 弹性成像的更多详细信息，请参见附录 E1（在线）。

在 73 名慢性肝病患者中比较 2D GRE 和 3D 自旋回波回波平面成像 MR 弹性成像的诊断准确性，发现 2D 和 3D 序列表现相似。然而，三维磁共振弹性成像参数结果明显低于二维磁共振弹性成像。一项在 60 Hz 和 40 Hz 振动频率下对 NAFLD 患者进行的研究报告了类似的结果。在 60 Hz 振动频率下，在 2D 和 3D MR 弹性成像中诊断 F3-F4 纤维化的诊断准确性没有显着差异。以 40 Hz 采集的 3D MR 弹性成像数据显示诊断准确性提高，AUC 显着高于 2D 测量值（AUC，0.98 对 0.92）。据报道，3D 自旋回波平面回波成像 MR 弹性成像的失败率低于 2D GRE MR 弹性成像，因为自旋回波平面回波成像序列预计在肝脏铁沉积方面表现更好。脾脏硬度也已通过三维 MR 弹性成像进行评估，肝脏硬度和脾脏硬度与食管静脉曲张的存在显着相关。

多频磁共振弹性成像

通常，MR 弹性成像检查是通过以单一频率（通常为 60 Hz）对剪切波进行成像来进行的。组织的硬度取决于成像波的频率，因此以 60 Hz 以外的频率进行检查将导致不同的硬度测量结果。使用多频 MR 弹性成像（在多个频率下进行采集）可能会导致通过粘弹性建模或通过分析刚度和频率的回归线。多频数据的另一个应用是组合来自每个频率的波场以改进生成的弹性图。这是通过考虑每个波场中存在的低位移区域和波节点来实现的，但其位置因频率而异。采集多个频率的一个缺点是增加了成像时间，因为每个额外的频率都会逐渐增加成像时间，从而限制临床采用，以及在更高频率处增加波衰减的相关挑战。因此，必须确定多频磁共振弹性成像优于单频磁共振弹性成像的诊断优势。

结论

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肝病中的定量弹性成像方法：当前证据和未来方向

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