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凝固性坏死组织声像图散斑多分辨率分析方法及实验研究

李雁  
【摘要】: 研究背景 高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)是一种新兴的无创治疗技术,早在20世纪40年代,国外的学者提出用HIFU从体外对患者进行无创性的手术的设想,继而又有专家进行了中枢神经系统HIFU治疗的实验性研究,但是在实验中的有效的实时监控和疗效评价手段的缺失直接制约着这项技术的发展。70年代后,有学者先后尝试利用热电偶针插入靶区测温[1]、影像学的超声、CT和磁共振(MRI)、超声弹性成像和IBS技术对HIFU治疗进行实施疗效评价。目前HIFU在临床治疗中应用最为广泛的监控手段是超声灰度监控,但是利用超声的灰度监控,存在着发生凝固性坏死但是无法观察到灰度变化的情况,直接影响对HIFU治疗的实时疗效评价。本研究通过HIFU辐照新鲜离体牛肝后,提取声像图,采用多分辨率纹理参数对凝固性坏死区图像进行判别,为HIFU治疗中进行更准确的实时疗效评价奠定基础。 目的 利用散斑多分辨率下的纹理参数对HIFU所致组织凝固性坏死区图像进行评价,试图建立一种敏感准确的对HIFU所致组织凝固性坏死的评价方式,弥补HIFU在临床治疗过程中通过灰度变化判断实时疗效的不足。 材料和方法 1.1研究对象:新鲜离体牛肝(屠宰6小时之内)。选用10块牛肝,每个牛肝上辐照10个点,共100个辐照点。 1.2实验设备:采用JC型聚焦超声肿瘤治疗系统,治疗头频率1.03MHz,焦距为156mm。对牛肝进行辐照时,采用预先设计好的辐照参数,在超声引导下进行定点辐照。 1.3试验方法步骤: 1.3.1将每个接受HIFU辐照的组织辐照前的超声和灰度图像存档,接受不同辐照时间后的超声和灰度图像存档,备观察。 1.3.2将采集的超声图像使用Matlab7.0软件截取感兴趣的区域,对图像进行两次小波变换,每幅原始图像生成九幅分别代表不同频域和分辨率的图像。使得原本肉眼无法分辨的细微纹理肉眼可见。 1.3.3将Excel中存储的通过二次小波得到的多分辨率下的纹理参数数据录入weak3.6软件的SVM工具箱中,通过训练得出分类决策的超平面。并以分类决策超平面为标准,用剩下的样本作为测试集,用来分类判别,验证其鲁棒性。 1.3.4记录根据肉眼观察HIFU辐照后有灰度变化的辐照点个数,确定通过灰度监测HIFU凝固性坏死的辐照点个数。 1.3.5采用ROC曲线评价测试结果,判断其准确性。 1.3.6实验结果采用SPSS12软件进行统计学分析。 结果 1 Fall对离体牛肝HIFU辐照后发生凝固性坏死的诊断灵敏度为86.96%; 2 F3对离体牛肝HIFU辐照后发生凝固性坏死的诊断灵敏度为70.97%。 3 G3min对离体牛肝HIFU凝固性坏死坏死的诊断灵敏度为23.19%; 4 Gj对离体牛肝HIFU凝固性坏死诊断灵敏度为52.22% 5 F3和Fall对离体牛肝HIFU凝固性坏死的诊断的ROC曲线面积分别为AF3=0.79,AFall=0.81。 6 G3min和Gj对离体牛肝HIFU凝固性坏死诊断的ROC曲线面积分别为AG3min =0.54,AGj =0.67。 结论 利用声像图散斑多分辨率下纹理参数和声像图灰度对HIFU所致新鲜离题牛肝组织凝固性坏死的判断,并且将两种方法进行比较。证明利用多分辨率下纹理参数对凝固性坏死的判断是可行的,且灵敏度高于超声灰度图像对HIFU凝固性坏死判断的灵敏度。利用ROC曲线进行验证,Fall、Fl、G3min、Gj四个参数的ROC下曲线面积分别达到了0.81、0.79、0.54和0.67。根据ROC曲线的面积和诊断准确度的对应关系,利用Fall和Fl对HIFU凝固性坏死诊断准确率达到中等水平。G3min和Gj对HIFU凝固性坏死诊断准确率为低下。Fall和Fl两种参数诊断准确率高于G3min和Gj。


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