基于H-Scan分析的手持超声在肝脏脂肪变性分类中的增强作用研究

《IEEE Open Journal of Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control》：Enhancing Liver Steatosis Classification: H-Scan Analysis of Handheld Ultrasound Data

本刊推荐：为解决代谢相关脂肪性肝病（MASLD）早期筛查中资源受限的难题，研究人员开展了一项利用手持超声（H-US）结合H-Scan定量分析射频（RF）数据的大规模队列研究。结果表明，H-Scan与FibroScan?的受控衰减参数（CAP-value）呈强相关性（r=0.852, p<0.0001），可有效区分肝脏脂肪变性程度；但对肝纤维化评估无显著关联。该研究为低成本、便携式肝脂肪定量诊断提供了新思路，尤其适用于医疗资源匮乏地区。

　　

在全球约15亿人受影响的代谢相关脂肪性肝病（MASLD）日益流行的背景下，早期诊断成为阻止疾病进展为肝纤维化、肝硬化甚至肝癌的关键。然而，当前金标准诊断方法如磁共振成像-质子密度脂肪分数（MRI-PDFF）和肝活检存在侵入性高、资源消耗大等问题，而专用检测设备FibroScan?虽能通过受控衰减参数（CAP-value）和弹性模量（E-module）分别评估脂肪变性与纤维化程度，但其高昂成本和笨重体型限制了在基层医疗的应用。手持超声（H-US）设备以其便携、低成本的优势为普惠医疗带来希望，但传统B超模式对早期微结构变化的敏感性不足。如何通过定量超声（QUS）方法挖掘H-US采集的射频（RF）数据价值，成为突破诊断瓶颈的新方向。

本研究创新性地将H-Scan散射分析技术应用于H-US设备，通过高斯加权埃尔米特多项式（GH_n）对RF信号进行卷积处理，利用GH₂（中心频率2.0 MHz）和GH₈（中心频率8.0 MHz）滤波器分别捕捉与较大和较小散射体相互作用的低频与高频信号。研究纳入468例患者队列，在去除16例不符合欧洲肝脏研究协会（EASL）指南的数据后，使用Clarius L15HD3线性探头（频率范围1-15 MHz）采集肝实质区域RF数据。关键技术环节包括：基于脂肪变性分级（S0-S3）的衰减系数α校正（S0:0.32 dB/MHz/cm至S3:0.67 dB/MHz/cm）、GH滤波器卷积计算及H-Scan值公式（H-Scan = GH₈/(GH₈+GH₂)）推导，最后通过Spearman等级相关分析验证H-Scan与FibroScan?参数的相关性。

H-Scan在肝脏脂肪变性中的应用

研究显示，经衰减校正后的H-Scan值与CAP值存在强相关性（r=0.852, p<0.0001），且脂肪变性程度越高，H-Scan值越大。这表明肝细胞内微泡状脂肪堆积（直径从健康肝细胞20μm减小至脂肪空泡8.6μm）导致散射体尺寸变化，通过瑞利散射原理使高频信号成分增加，H-Scan可有效捕获这一特征。

H-Scan在肝纤维化中的应用

H-Scan与E-module的关联性分析显示无显著相关性（r=0.138）。不同纤维化分级（F0-F4）的数据点分布重叠，曼-惠特尼U检验也未发现组间差异。推测因纤维化以结缔组织沉积为主，而非散射体尺寸的显著改变，导致H-Scan灵敏度不足。

衰减系数α的关键影响

通过调整不同脂肪变性分级间的α差值发现，当α_S3与α_S0差值达0.4 dB/MHz/cm时，H-Scan与CAP的相关性趋于稳定（r≈0.86），进一步扩大差值并未提升相关性。而相同实验条件下H-Scan与E-module的关联始终微弱（r≈0.14），证实当前H-Scan方法对纤维化评估的局限性。

本研究首次在大规模人群中验证了H-US设备结合H-Scan技术评估肝脏脂肪变性的可行性，为低成本肝病筛查提供了新方案。结果表明H-Scan可作为CAP值的替代指标，但其准确性高度依赖个体化衰减校正。未来需开发基于RF数据的实时α估计算法，以摆脱对FibroScan?的依赖，真正实现H-US在资源匮乏地区的独立应用。尽管当前H-Scan对肝纤维化诊断无效，但该研究为QUS技术在微结构分析领域的优化指明了方向。