彩色多普勒超声图像纹理分析与超声造影对肝占位性病变鉴别诊断价值对比探究

关 欣，吴鸿莉

北部战区总医院 1.肾内科;2.特诊科，辽宁 沈阳 110016

多普勒超声检查是普查肝占位性病变的首选方法，鉴别肝占位性病变良恶性是临床实践中的首要问题，以指导临床诊疗。超声造影能动态观察肝占位性病变血供情况，对鉴别病灶良恶性具有重要价值，是目前诊断肝占位性病变良恶性的常用手段之一[1-3]。彩色多普勒血流成像 (color doppler flow image,CDFI)亦可反映肝占位性病变血供情况，但仅依靠肉眼观察常规超声CDFI图像判断肝占位性病变良恶性的准确率易受主观影响。随着影像大数据、智能化的发展，医学图像分析受到临床重视。纹理分析是医学图像后处理方式之一，被称为图像显微镜，可提取图像中组织细微病变特征，得到肉眼无法识别的图像信息[4-6]。如能通过纹理分析提取良性、恶性病灶间纹理参数特征，以鉴别其良恶性，将具有重要的临床意义。本研究分析常规超声CDFI图像纹理分析的错判率，并与超声造影进行对比，旨在探讨其对肝占位性病变良恶性鉴别的诊断价值。现报道如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取自2018年1—12月收治确诊为肝占位性病变的48例患者为研究对象，对其影像学资料进行分析。其中，男性28例，女性20例；年龄24～81岁；海绵状血管瘤6例，肝腺瘤2例，肝血管脂肪平滑肌瘤3例，肝局灶性结节增生6例，肝细胞癌13例，胆管细胞癌6例，肝转移瘤6例，肝脓肿6例。纳入标准：(1)肝占位性病变经手术或穿刺活检病理证实，或通过多种影像手段明确诊断；(2)患者均行常规超声检查，获得CDFI图像；(3)患者均行超声造影检查，获得初步诊断结果。排除不宜或拒绝造影检查及相关治疗者。本研究经医院伦理委员会批准，患者均签署知情同意书。

1.2 研究方法 患者取仰卧位，先行常规彩色超声检查，超声仪型号LOGIQ E9(美国通用公司)，采用C1-6凸阵探头，探头频率2～6 MHz。观察肝内病灶的部位、形态及血供情况，并获取理想病灶。而后进入造影模式，经肘正中静脉团注射超声造影剂，造影剂为注射用六氟化硫微泡(声诺维，Bracco Imaging B.V.)，同时，动态观察，对病灶不同时相强化情况及趋势进行观察和记录。

1.3 图像纹理分析 首先，将入选病例典型层面CDFI图像(与造影观察病灶一致)以BMP格式从工作站导出。然后，通过Mazda软件手动勾画病灶感兴趣区域(region of interests，ROI)，选取实性部分，尽量包含血供信号区域；分析计算出纹理特征参数(图1)。纹理特征参数包括：(1)灰度共生矩阵(gray-level co-occurrence matrix，GLCM)，角矩、二阶矩、自相关、对比度、方差和、逆差矩、平方和、熵和、熵、熵差；(2)绝对梯度(absolute gradient，GRA)，梯度均数、峰度、方差、偏度、非零位；(3)游程检验(run-length matrix，RUN)，游程长不均匀性、灰阶不均匀性、长游程权重、短游程权重、游程中的图像分数。分析出的纹理参数繁多，需选出具有代表性的纹理特征。Mazda提供3种可自动选择出10～30个最有意义诊断肝占位性病变良恶性特征的方法，包括Fisher系数(fisher coefficient，Fisher)、分类错误概率组合平均相关系数(classification error probability combined average correlation coefficients，POE+ACC)、交互信息(mutual information，MI)，以及3种方法联合(简称FPM)。

图1 Mazda软件纹理分析示意图(a.导入图像，勾画病灶ROI，点击分析运行；b.获得大量纹理参数)

1.4 统计学方法 采用Mazda软件自带的B11统计软件对肝占位性病变特征性纹理参数进行分类判别，统计方法包括线性判别分析、非线性判别分析、原始数据分析、主要成分分析，结果以错判率表示。采用SPSS 20.0软件进行统计学分析，计数资料以例(百分率)表示，比较采用χ2检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

利用Mazda软件对CDFI图像进行纹理分析鉴别肝占位性病变良恶性错判率为0～43.7%。见表1。应用FPM法提取特征性纹理参数，并采用非线性判别分析，鉴别肝占位性良恶性病变的错判率为0 (0/48)；应用FPM法提取特征性纹理参数，并采用线性判别分析，鉴别肝占位性良恶性病变的错判率为6.3%(3/48)。上述2种CDFI图像纹理分析鉴别肝占位性良恶性病变的错判率与超声造影诊断的错判率[6.3%(3/48)]比较，差异无统计学意义(P>0.05)。

表1 纹理分析鉴别肝占位性病变良恶性的错判率/例(百分率/%)

3 讨论

近年来，随着影像大数据及智能化的发展，图像纹理分析逐渐受到临床及科研工作者的重视，试图利用图像纹理分析为临床诊断、鉴别诊断及评估疗效提供客观依据。图像纹理分析可提取GLCM、GRA、RUN等多种类纹理参数特征，从图像像素、灰阶、空间特征等多角度深入剖析医学图像，全面提取图像特征。陈明丽等[7]分析乙肝患者超声图像纹理参数特征，并与穿刺活检结果对比，发现无创性超声纹理分析能够较准确地诊断人类乙型肝炎早期肝硬化。吴凝等[8]对射频消融后组织超声图像进行纹理分析，认为其可评估射频消融效果。孙赛花等[9]分析动态增强磁共振成像图像纹理参数特征，认为其可早期预测乳腺癌的新辅助化疗疗效。本研究利用Mazda软件对CDFI超声图像进行纹理分析，旨在探索其在鉴别肝占位性病变良恶性中的价值。

目前，医学图像纹理分析可提取病变微观特征和差异，反映不同的病理变化，为临床区分不同组织及不同生理、病理过程等提供依据。彩色多普勒超声CDFI图像不仅可反映不同组织声阻抗，还可反映组织血供情况。肝恶性病变细胞增殖性快，细胞排列致密，且动脉血供丰富；肝良性占位性病变通常细胞增殖慢，细胞排列相对不致密，动脉供血不丰富或由静脉供血。基于这些病理基础的差异，彩色多普勒超声CDFI图像存在差异。纹理分析从图像像素、灰阶、空间特征等多角度、多方法提取大量纹理参数，并分类判别出可用于鉴别肝占位性病变良恶性的纹理参数。图像纹理分析从微观分析图像间差异，反映不同组织间差异，从而提取肉眼无法识别的特征。目前，超声造影、CT增强扫描、MR增强扫描可较好的鉴别肝占位性病变良恶性[2,10-13]。但上述检查方法均需注射造影剂，存在过敏风险，也有一定经济负担[14-15]。本研究结果显示，CDFI图像纹理分析对鉴别肝占位性病变良恶性错判率为0～43.7%。其中，应用FPM法提取特征性纹理参数，并采用非线性判别分析，鉴别肝占位性良恶性病变的错判率为0 (0/48)；应用FPM法提取特征性纹理参数，并采用线性判别分析，鉴别肝占位性良恶性病变的错判率为6.3%(3/48)。上述2种CDFI图像纹理分析对鉴别肝占位性良恶性病变的错判率与超声造影诊断的错判率[6.3%(3/48)]比较，差异无统计学意义(P>0.05)。说明常规彩色多普勒超声CDFI图像纹理分析对鉴别肝占位性病变良恶性具有一定的临床价值。但本研究为回顾性研究，且样本量相对较小，可能结果会产生偏倚，仍需大样本进一步研究。

综上所述，常规彩色多普勒超声CDFI图像纹理分析可为肝占位性病变良恶性鉴别诊断提供客观依据，提高其鉴别准确率。