肝臟超聲圖像特征提取與纖維化分期.pdf

1、肝纖維化是肝細(xì)胞壞死或損傷后機(jī)體的一種代償性修復(fù)反應(yīng)，它是許多慢性肝病共同的病理過(guò)程。中度和輕度的肝纖維化是可以減輕乃至逆轉(zhuǎn)的，如進(jìn)展為肝硬化，則是不可逆的。因此，肝纖維化的早期診斷及纖維化程度的準(zhǔn)確分期，有助于疾病的早期治療，歷來(lái)受到研究者的重視。
　　肝組織病理活檢是確診以及衡量纖維化程度的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但它是一種有創(chuàng)性檢查，而且其檢查效果還受制于被檢組織的纖維化分布是否均勻。血清學(xué)檢查指標(biāo)可為診斷提供參考，但是其指標(biāo)的特異性差

2、;CT、MRI等影像學(xué)檢查方法對(duì)肝纖維化這種彌漫性疾病的檢測(cè)能力不強(qiáng);超聲彈性測(cè)量技術(shù)尚缺乏定量指標(biāo)，目前在臨床應(yīng)用尚屬起步。
　　B型超聲成像是目前臨床較為普遍的肝臟疾病檢查技術(shù)。然而由于超聲圖像的判讀明顯具有主觀依賴性，缺乏定量標(biāo)準(zhǔn)，診斷準(zhǔn)確率依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)。
　　利用超聲圖像的紋理特征進(jìn)行肝臟組織分類歷來(lái)是研究熱點(diǎn)，也取得了一定的結(jié)果，但是針對(duì)肝纖維化的研究往往僅限于離體組織的分析，無(wú)法對(duì)肝纖維化嚴(yán)重程度進(jìn)行鑒別，而

3、且缺乏必要的測(cè)試樣本加以驗(yàn)證。因此，超聲檢查至今沒(méi)有建立診斷肝纖維化嚴(yán)重程度的統(tǒng)一定量標(biāo)準(zhǔn)。
　　本論文以普通超聲設(shè)備上采集的肝臟B型超聲圖像為對(duì)象，尋找對(duì)慢性乙型病毒性肝炎肝纖維化敏感的圖像特征參數(shù)，構(gòu)建了基于圖像分析的肝纖維化程度分期系統(tǒng)。論文著眼于肝纖維化超聲圖像仿真、圖像預(yù)處理、圖像特征參數(shù)提取、分期系統(tǒng)構(gòu)建等幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究和探討:
　　1、首先從肝纖維化的病理特征出發(fā)，建立正常肝臟組織和纖維

4、化肝臟組織的聲學(xué)散射模型，并由此仿真得到不同肝纖維化程度下的B型超聲圖像。與實(shí)際肝臟B型超聲圖像的相似度比較，驗(yàn)證了仿真模型的正確性。這樣得到的仿真超聲圖像，可以用來(lái)檢驗(yàn)后續(xù)圖像處理與分析方法的有效性。
　　2、針對(duì)成像中聲束掃描深度和掃描角度、超聲設(shè)備增益和時(shí)間增益補(bǔ)償、皮膚與脂肪衰減等因素給紋理參數(shù)計(jì)算引入的影響，分別采用反掃描轉(zhuǎn)換和增益補(bǔ)償兩種預(yù)處理方法進(jìn)行校正。對(duì)仿真圖像的預(yù)處理結(jié)果表明，前者可使不同深度的斑紋平均尺寸基本

5、一致，且能消除紋理的方向因素;后者則可使圖像整體灰度比較均勻。對(duì)實(shí)際超聲圖像進(jìn)行預(yù)處理，也取得滿意的效果。
　　3、在經(jīng)過(guò)預(yù)處理的肝臟B型超聲圖像上選定若干個(gè)感興趣區(qū)域，計(jì)算它們的特征參數(shù)，包括:灰度共生矩陣、紋理譜等紋理參數(shù)，并由灰度推算出回波幅度，分析其概率密度函數(shù)與瑞利分布的相符程度。經(jīng)過(guò)對(duì)204例正常肝臟和不同纖維化程度肝臟的超聲圖像的統(tǒng)計(jì)分析，確定12個(gè)在肝纖維化分期間的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義、并且與分期呈顯著相關(guān)的參數(shù)。這些

6、參數(shù)對(duì)肝纖維化比較敏感，可作為下一步綜合分期的特征參數(shù)。
　　4、利用經(jīng)過(guò)初步篩選的B型超聲圖像特征參數(shù)，研究構(gòu)建能夠區(qū)分正常肝臟和不同纖維化程度肝臟的輔助判別系統(tǒng)。使用Fisher方法區(qū)分正常肝臟與肝纖維化，取得靈敏度為85.7％、特異性為84.0％、總體準(zhǔn)確率為85.1％的結(jié)果;用該方法對(duì)肝纖維化進(jìn)行分期判別時(shí)，準(zhǔn)確率更低。使用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)分正常與肝纖維化，取得靈敏度為92.9％、特異性為92.0％、總體準(zhǔn)確率為92.5