Almanac of Clinical MedicineAlmanac of Clinical MedicineАльманах клинической медицины2072-05052587-9294Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)137610.18786/2072-0505-2020-48-057ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИPrognostic value of computed tomographic perfusion in the diagnosis of liver fibrosis and cirrhosis. Pilot studyПрогностическое значение перфузионной компьютерной томографии в диагностике фиброза и цирроза печени. Пилотное исследованиеhttps://orcid.org/0000-0003-1058-0611StashukG. A.СташукГ. А.
Russian Federation

Galina A. Stashuk – MD, PhD, Head of Department of Roentgenology No. 2; Professor, Chair of Radiation Diagnostics, Postgraduate Training Faculty 

61/2 Shchepkina ul., Moscow, 129110

Сташук Галина Александровна – доктор медицинских наук, заведующая рентгенологическим отделением № 2, профессор кафедры лучевой диагностики факультета усовершенствования врачей

129110, г. Москва, ул. Щепкина, 61/2

stashukmoniki@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0128-7977SmirnovaD. Ya.СмирноваД. Я.
Russian Federation

Daria Ya. Smirnova – MD, Postgraduate Student, Chair of Radiation Diagnostics, Postgraduate Training Faculty 

61/2–15 Shchepkina ul., Moscow, 129110

Смирнова Дарья Яковлевна – аспирант кафедры лучевой диагностики факультета усовершенствования врачей 

129110, г. Москва, ул. Щепкина, 61/2–15

d-ya-sm@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1415-9672PodrezD. V.ПодрезД. В.
Russian Federation

Dmitriy V. Podrez – MD, Junior Research Fellow, Department of Radiology 

61/2 Shchepkina ul., Moscow, 129110

Подрез Дмитрий Васильевич – младший научный сотрудник рентгенологического отдела

129110, г. Москва, ул. Щепкина, 61/2

podrez_dima@mail.ruMoscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)ГБУЗ МО «Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского»291220204863873941111202011112020Copyright ©; 2020, Stashuk G.A., Smirnova D.Y., Podrez D.V.Copyright ©; 2020, Сташук Г.А., Смирнова Д.Я., Подрез Д.В.2020Stashuk G.A., Smirnova D.Y., Podrez D.V.Сташук Г.А., Смирнова Д.Я., Подрез Д.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://almclinmed.ru/jour/article/view/1376

Relevance: Most diffuse liver diseases lead to fibrosis over time with the risk of cirrhosis. With progressive fibrosis and cirrhosis of the liver both physical properties of the hepatic parenchyma and its hemodynamics change. The only reliable method for determining the stage of the disease is puncture biopsy and subsequent histological examination, but this method is invasive and associated with complications. Currently, the determination of the severity of cirrhosis is based on clinical data (the Child-Pugh scale) and elastography is considered to be the main non-invasive instrumental method. It lets reliably differentiate the initial fibrosis and cirrhosis of the liver, while the F2 and F3 stages according to the conventional METAVIR scale remain a "gray zone", as well as the differentiation of degrees of the severity of cirrhosis. In addition elastography has a  number of limitations. The main ones of which are operator dependence, apparatus dependence and the inability to determine functional changes in the liver. With the use of perfusion computed tomography (CT perfusion) it is possible to assess the functionality of the liver by quantifying changes in hemodynamics. The method applied measures the characteristics of blood flow in the tissue at a given scanning level by computed-tomographic data on the dynamics of the distribution of the contrast agent in the area of interest is collected, besides the type of liver perfusion is determined. This parameter is needed to assess the dynamics of treatment against the background of drug therapy.

Objective: To identify statistically significant parameters of CT perfusion to determine the severity of hemodynamic disturbances in patients with various stages of liver fibrosis and cirrhosis and to compare the values of parameters of liver CT perfusion with fibrosis according to the METAVIR conditional scale determined using elastography.

Materials and methods: 18  patients were included in this parallel pilot study. On the basis of clinical and laboratory data and the results of elastography, 10 of them were diagnosed with fibrosis and cirrhosis. The stages of fibrosis F1, F2 were determined in 3  patients; stages F3, F4  – in 7. In the group of patients with F3, F4, according to the METAVIR conditional scale, subgroups were distinguished depending on the severity of cirrhosis: compensated – 3 patients, subcompensated – 2, decompensated – 2. The control group consisted of 8 patients with organ diseases abdominal cavity not associated with liver damage. All patients underwent CT perfusion of the liver on a Philips iCT 256 using the following scan parameters: 80 KVp, 120 mAc, total scan time 56 s, and slice thickness 5.0 mm. Intravenously, bolus was administered to all patients with 50 ml of ioversol 350 mg/ml, the rate of administration was 3.8–4.0 ml/s, the time from the moment of administration of the contrast medium to the start of scanning was 6 s. After receiving a series of images, the data was processed on a Philips workstation. Quantitative analysis was carried out according to the following indicators: TTP (time to peak, s), BV (blood volume, ml/100 g), AP (arterial perfusion, ml/min/100 ml), PP (portal perfusion, ml/min/100  ml), TP (total perfusion, ml/min/100 ml) and HPI (hepatic perfusion index, %).

Results: In the control group of 8  patients, the perfusion values were: TTP 37.4±5.2  s, BV 16.1±5.0 ml/100 g, AP 25.0±7.5 ml/min/100 ml, PP 44.5±14.5 ml/min/100 ml, TP 70.1±14.9 ml/min/100 ml, HPI 70.1±14.9%. In 3 patients with F1, F2, according to the METAVIR conditional scale, the following statistically significant values (p<0.039) of perfusion indices were determined: BV 27.2±8.6  ml/100  g, AP 20.0±3.8  ml/min/100  ml; with compensated liver cirrhosis (n=3): TTP 46.2±1.7  s, BV 12.4±1.9  ml/100  g, AP 10.7±2.8 ml/min/100 ml, PP 37.3±5.2 ml/min/100 ml, TP 48.1±3.5  ml/min/100  ml, HPI 22.4±5.5%; subcompensated (n=2): TTP 43.0±3.2  s, BV 8.9±2.6 ml/100 g, AP 12.8±3.0 ml/min/100 ml, PP 27.7±9.0 ml/min/100 ml, TP 40.5±7.3 ml/min/100 ml; decompensated (n=2): BV 30.5±1.8 ml/100 g, PP 8.5±1.5 ml/min/100 ml, HPI 81.3±1.8%.

Conclusion: The preliminary results obtained confirm that CT perfusion can be used to predict and assess the severity of hemodynamic disturbances in patients with varying degrees of severity of cirrhosis and supplements clinical, laboratory and elastography data.

Обоснование. Большинство диффузных заболеваний печени с течением времени приводят к  формированию фиброза с  риском развития цирроза. При прогрессирующем фиброзе и  циррозе печени изменяются не только физические свойства печеночной паренхимы, но и ее гемодинамика. Единственный достоверный метод определения стадии заболевания – пункционная биопсия и  последующее гистологическое исследование, но метод этот инвазивный и сопряжен с осложнениями. В настоящее время определение степени тяжести цирроза основывается на клинических данных  – шкале Child-Pugh, а основным неинвазивным инструментальным методом считается эластография. Она позволяет надежно дифференцировать начальный фиброз и цирроз печени, тогда как стадии F2 и F3 по условной шкале МЕТАВИР остаются «серой зоной», так же как и дифференциация степеней тяжести цирроза. К тому же эластография имеет ряд ограничений, к основным из которых относят операторозависимость и  аппаратозависимость, невозможность определить функциональные изменения печени. Оценить функциональные возможности печени при прогрессировании фиброза посредством количественной оценки изменения гемодинамики возможно с помощью перфузионной компьютерной томографии (КТ-перфузия). Метод позволяет измерить характеристики кровотока в  ткани на заданном уровне сканирования посредством накопления компьютерно-томографических данных о динамике распределения контрастного вещества в зоне интереса, в том числе определить тип перфузии, что представляется важным параметром при назначении лечения и оценке динамики на фоне медикаментозной терапии.

Цель – выявить статистически значимые параметры КТ-перфузии для определения степени выраженности гемодинамических нарушений у  пациентов с  разными стадиями фиброза и  цирроза печени и  сопоставить значения параметров КТ-перфузии печени со степенью фиброза по условной шкале МЕТАВИР, определенной с помощью эластографии.

Материал и  методы. В  параллельное пилотное исследование включены 18  пациентов. У  10 из них на основании клинико-лабораторных данных и  результатов эластографии диагностированы фиброз и  цирроз печени. Стадии фиброза F1, F2 определялись у  3  пациентов, стадии F3, F4  – у  7. В  группе пациентов с F3, F4 по условной шкале МЕТАВИР выделяли подгруппы в  зависимости от степени тяжести цирроза печени: компенсированный  – 3  пациента, субкомпенсированный  – 2, декомпенсированный – 2. Группу контроля составили 8 пациентов с  заболеваниями органов брюшной полости, не связанными с  повреждением печени. Всем пациентам проведена КТ-перфузия печени на аппарате Philips iCT 256 с  использованием следующих параметров сканирования: 80 кВ, 120 мАс, общее время сканирования 56 с, толщина среза 5,0  мм. Внутривенно болюсно всем пациентам вводилось 50  мл йоверсола 350 мг/мл, скорость введения 3,8–4,0 мл/c, время от момента введения контрастного вещества до начала сканирования 6 с. После получения серии изображений данные обрабатывали на рабочей станции Philips. Количественный анализ проводили по следующим показателям: TTP (time to peak, с), BV (blood volume, мл/100 г), AP (arterial perfusion, мл/мин/100 мл), PP (portal perfusion, мл/мин/100  мл), TP (total perfusion, мл/мин/100 мл) и HPI (hepatic perfusion index, %).

Результаты. В  группе контроля, состоящей из 8 пациентов, значения показателей перфузии составили: TTP – 37,4±5,2 с, BV – 16,1±5,0 мл/100 г, AP  – 25,0±7,5  мл/мин/100  мл, PP  – 44,5±14,5  мл/мин/100  мл, TP  – 70,1±14,9  мл/мин/100  мл, HPI  – 70,1±14,9%. У 3 пациентов с F1, F2 по условной шкале МЕТАВИР были определены следующие статистически значимые (р<0,039) показатели перфузии: BV – 27,2±8,6 мл/100 г, АР – 20,0±3,8 мл/мин/100 мл; при компенсированном циррозе печени (n=3): TTP  – 46,2±1,7  c, BV  – 12,4±1,9  мл/100  г, AP  – 10,7±2,8  мл/мин/100  мл, PP  – 37,3±5,2 мл/мин/100 мл, TP – 48,1±3,5 мл/мин/100 мл, HPI  – 22,4±5,5%; cубкомпенсированном (n=2): TTP  – 43,0±3,2  c, BV  – 8,9±2,6  мл/100  г, AP  – 12,8±3,0 мл/мин/100 мл, PP – 27,7±9,0 мл/мин/100 мл, TP  – 40,5±7,3  мл/мин/100  мл; декомпенсированном (n=2): BV  – 30,5±1,8  мл/100  г, PP  – 8,5±1,5 мл/мин/100 мл, HPI – 81,3±1,8%.

Заключение. Полученные предварительные результаты подтверждают, что КТ-перфузия может использоваться для прогноза и  оценки степени выраженности гемодинамических нарушений у  пациентов с  различной степенью тяжести цирроза печени и  дополняет данные клинического, лабораторного обследования и эластографии.

computed tomographic perfusionelastographyliver fibrosisliver cirrhosisКТ-перфузия печениэластография печенифиброзцирроз1. Shipley LC, Axley PD, Singal AK. Liver fibrosis: A clinical update. EMJ Hepatol. 2019;7(1):105–17.2.Dietrich CF, Bamber J, Berzigotti A, Bota S, Cantisani V, Castera L, Cosgrove D, Ferraioli G, Friedrich-Rust M, Gilja OH, Goertz RS, Karlas T, de Knegt R, de Ledinghen V, Piscaglia F, Procopet B, Saftoiu A, Sidhu PS, Sporea I, Thiele M. EFSUMB Guidelines and Recommendations on the Clinical Use of Liver Ultrasound Elastography, Update 2017 (Long Version). Ultraschall Med. 2017;38(4):e16–47. doi: 10.1055/s-0043-103952.3. Lee SM, Lee JM, Kang HJ, Yang HK, Yoon JH, Chang W, An SJ, Lee KB, Baek SY. Liver fibrosis staging with a new 2D-shear wave elastography using comb-push technique: Applicability, reproducibility, and diagnostic performance. PLoS One. 2017;12(5):e0177264. doi: 10.1371/journal.pone.0177264.4. Fujimoto K, Kato M, Kudo M, Yada N, Shiina T, Ueshima K, Yamada Y, Ishida T, Azuma M, Yamasaki M, Yamamoto K, Hayashi N, Takehara T. Novel image analysis method using ultrasound elastography for noninvasive evaluation of hepatic fibrosis in patients with chronic hepatitis C. Oncology. 2013;84 Suppl 1:3–12. doi: 10.1159/000345883.5.Goyal R, Mallick SR, Mahanta M, Kedia S, Shalimar, Dhingra R, Sharma H, Das P, Datta Gupta S, Panda S, Acharya SK. Fibroscan can avoid liver biopsy in Indian patients with chronic hepatitis B. J Gastroenterol Hepatol. 2013;28(11): 1738–45. doi: 10.1111/jgh.12318.6.Hatzidakis A, Perisinakis K, Kalarakis G, Papadakis A, Savva E, Ippolito D, Karantanas A. Perfusion-CT analysis for assessment of hepatocellular carcinoma lesions: diagnostic value of different perfusion maps. Acta Radiol. 2019;60(5):561–8. doi: 10.1177/0284185118791200.7.Долгушин МБ, Тулин ПЕ, Оджарова АА, Мещерякова НА, Невзоров ДИ, Меньков МА, Патютко ЮИ, Долгушин БИ. КТ-перфузия в дифференциальной диагностике опухолей печени. Медицинская визуализация. 2015;(5):18–31.8. Marquez HP, Puippe G, Mathew RP, Alkadhi H, Pfammatter T, Fischer MA. CT perfusion for early response evaluation of radiofrequency ablation of focal liver lesions: First experience. Cardiovasc Intervent Radiol. 2017;40(1):90–8. doi: 10.1007/s00270-016-1444-9.9. Kantarci M, Pirimoglu B, Ozturk G, Aydinli B, Ogul H, Okur A, Kizrak Y, Ozyigit O, Celik M. Clinical utility of hepatic-perfusion computerized tomography in living-donor liver transplantation: a preliminary study. Transplant Proc. 2015;47(2):399–407. doi: 10.1016/j.transproceed.2014.11.038.10. Kim SH, Kamaya A, Willmann JK. CT perfusion of the liver: principles and applications in oncology. Radiology. 2014;272(2):322–44. doi: 10.1148/radiol.14130091.11. Зыкин БИ, Огурцов ПП, Ионова ЕА, Постнова НА. К вопросу стандартизации измерений в ультразвуковой двумерной сдвиговолновой эластографии: эластометрия или велосиметрия? (Дискуссионная статья). Вестник последипломного медицинского образования. 2020;(1):54–60.12. Fu J, Wu B, Wu H, Lin F, Deng W. Accuracy of real-time shear wave elastography in staging hepatic fibrosis: a meta-analysis. BMC Med Imaging. 2020;20(1):16. doi: 10.1186/s12880-020-0414-5.13. Yamashita N, Ohho A, Yamasaki A, Kurokawa M, Kotoh K, Kajiwara E. Hepatocarcinogenesis in chronic hepatitis C patients achieving a sustained virological response to interferon: significance of lifelong periodic cancer screening for improving outcomes. J Gastroenterol. 2014;49(11):1504–13. doi: 10.1007/s00535-013-0921-z.14. Zhan Y, Wu Y, Chen J, Liu F, Han X. [Value of liver perfusion imaging of 256-slice CT in evaluation of the cirrhosis]. Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2016;41(1):44–50. Chinese. doi: 10.11817/j.issn.1672-7347.2016.01.007.15. Brown JJ, Naylor MJ, Yagan N. Imaging of hepatic cirrhosis. Radiology. 1997;202(1):1–16. doi: 10.1148/radiology.202.1.8988182.16. McCuskey RS. A dynamic and static study of hepatic arterioles and hepatic sphincters. Am J Anat. 1966;119(3):455–77. doi: 10.1002/aja.1001190307.17. Якимова ВБ. Артериальная гемодинамика на различных стадиях хронических гепатитов и цирроза печени. Сибирский медицинский журнал. 2005;(7):51–3.18. Wang Q, Koniaris LG, Milgrom DP, Patel A, Hu M, Cui E, Deng Y, Akisik F. CT and MRI imaging and interpretation of hepatic arterioportal shunts. Transl Gastroenterol Hepatol. 2019;4:34. doi: 10.21037/tgh.2019.05.05.