Background: Liver fibrosis is a manifestation of chronic liver diseases (CLD) and a key prognostic factor for their progression. The development of non-invasive quantitative magnetic resonance imaging (MRI) techniques that are robust to the influence of liver tissue composition is important for fibrosis stage stratification. The extracellular volume fraction (ECV) reflects the volume of the extracellular matrix and can be considered a specific quantitative marker of fibrotic changes.
Aim: To evaluate the diagnostic performance of liver and spleen ECV for stratifying liver fibrosis stages and to analyze the effect of steatosis on the robustness of the diagnostic characteristics of the technique.
Methods: This single-center, observational, retrospective, two-sample, comparative study included 427 patients with CLD and 111 patients without CLD examined in inpatient and outpatient settings between November 2024 and July 2025. Fibrosis staging was performed using the Metavir scale (F0–F4). Liver and spleen ECV were calculated based on T1 mapping using the MOLLI 5(3)3 protocol before and 10 minutes after intravenous contrast injection according to the formula: ECV = (1 - Hct) × (ΔR1organ / ΔR1aorta). Steatosis stratification was performed based on the proton density fat fraction, forming subgroups of patients without steatosis and with steatosis. ROC analysis was performed to assess diagnostic performance when discriminating ≥ F2, ≥ F3, and F4.
Results: The study cohort comprised 538 patients (276 women and 262 men, mean age 47.2 ± 14.2 years). Distribution by fibrosis stage: F0 – 228 (of which 111 had no CLD), F1 – 126, F2 – 79, F3 – 40, F4 – 65. No steatosis was found in 287 patients, while 251 had steatosis. Liver and spleen ECV values progressively increased with advancing fibrosis from F0 to F4. Pairwise differences between adjacent stages remained statistically significant (FDR < 0.05). For detecting clinically significant fibrosis (≥ F2), the AUC for liver ECV was 0.865 in patients without steatosis and 0.872 in those with steatosis; for ≥ F3, 0.939 and 0.977; and for F4, 0.976 and 1.000, respectively. For spleen ECV, when detecting stage ≥ F2, the AUC was 0.779 and 0.866; for ≥ F3, 0.882 and 0.911; and for F4, 0.940 and 1.000, without and with steatosis, respectively.
Conclusion: Liver ECV is a highly informative quantitative biomarker of liver fibrotic changes in CLD. The diagnostic performance of the technique increases at later fibrosis stages and remains robust in the presence of steatosis. Spleen ECV provides additional diagnostic value, mainly for assessing severe fibrosis and liver cirrhosis.
Обоснование. Фиброз печени – проявление хронических заболеваний печени (ХЗП) и ключевой прогностический фактор их прогрессирования. Разработка неинвазивных количественных методик магнитно-резонансной томографии, устойчивых к влиянию тканевого состава печени, имеет важное значение для стратификации стадий фиброза. Фракция внеклеточного объема (ФВО) отражает объем внеклеточного матрикса и может рассматриваться как специфичный количественный маркер фиброзных изменений.
Цель – оценить диагностическую эффективность ФВО печени и селезенки при стратификации стадий фиброза печени и проанализировать влияние стеатоза на устойчивость диагностических характеристик методики.
Материал и методы. Одноцентровое наблюдательное ретроспективное двухвыборочное сравнительное исследование включало 427 пациентов с ХЗП и 111 пациентов без ХЗП, обследованных в стационарных и амбулаторных условиях в период с ноября 2024 по июль 2025 г. Стадирование фиброза проводили по шкале Metavir (F0–F4). ФВО печени и селезенки рассчитывали на основании Т1-картирования по протоколу MOLLI 5(3)3 до и через 10 минут после внутривенного контрастирования по формуле: ФВО = (1 - Hct) × (ΔR1органа / ΔR1аорты). Стратифи-кацию по стеатозу осуществляли на основании протонной плотности жировой фракции с формированием подгрупп пациентов без стеатоза и с наличием стеатоза. Для оценки диагностической эффективности методики выполняли ROC-анализ при разграничении ≥ F2, ≥ F3 и F4.
Результаты. Когорту исследования составили 538 пациентов (276 женщин и 262 мужчины, средний возраст – 47,2 ± 14,2 года). Распределение пациентов по стадиям фиброза: F0 – 228 (из них 111 не имели ХЗП), F1 – 126, F2 – 79, F3 – 40, F4 – 65. Отсутствие стеатоза выявлено у 287 пациентов, его наличие – у 251. Значения ФВО печени и селезенки последовательно возрастали по мере прогрессирования фиброза от F0 к F4. Попарные различия между смежными стадиями сохраняли статистическую значимость (FDR < 0,05). При выявлении клинически значимого фиброза (≥ F2) AUC для ФВО печени составила 0,865 у пациентов без стеатоза и 0,872 при наличии стеатоза, ≥ F3 – 0,939 и 0,977, F4 – 0,976 и 1,000 соответственно. Для ФВО селезенки при выявлении стадии ≥ F2 AUC составила 0,779 и 0,866, ≥ F3 – 0,882 и 0,911, F4 – 0,940 и 1,000 без стеатоза и при наличии стеатоза соответственно.
Заключение. ФВО печени – высокоинформативный количественный биомаркер фиброзных изменений печени при ХЗП. Диагностическая эффективность методики возрастает при переходе к поздним стадиям фиброза и сохраняется при наличии стеатоза. ФВО селезенки обладает дополнительной диагностической ценностью преимущественно при оценке тяжелого фиброза и цирроза печени.