小波分析技術在肝腫瘤超聲診斷中的應用價值*

王倩云　溫雪娟　陸婉玲

小波分析技術在肝腫瘤超聲診斷中的應用價值*

王倩云①溫雪娟②*陸婉玲③

王倩云,女,(1974- ),博士，主治醫師。解放軍第323醫院醫務處，研究方向：醫學統計分析。

目的：探討小波分析技術在肝腫瘤超聲診斷中的應用價值。方法：將超聲獲取的肝腫瘤組織圖像，經Photoshop技術變換后的小波系數與圖像的組織紋理空間分布及局部特征的對應關系進行分析，即行細節按列排序、列細節按行排序及對角線細節按Z排序。結果：通過小波分析技術對肝腫瘤組織紋理圖像的量化分析，提供了頻譜數據及圖像的紋理分析信息，獲取了病灶區域與正常組織紋理定量的數據描述。結論：小波分析技術為臨床早期診斷和治療肝腫瘤提供了分辨、分析病灶性質及程度的可靠依據。

小波分析技術；B超檢查；肝腫瘤；研究

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.05.007

[First-author’s address] No.323 Hospital of PLA, Xi'an 710054, China.

近年來，我國肝腫瘤患者呈增多趨勢，尤其是許多患者在出現臨床癥狀后才去就醫，當診斷結果出來后已是惡性腫瘤的中晚期，喪失了治療的最佳時機。因此，對肝癌的早期發現、早期診斷及早期治療顯得極為重要。本研究在超聲診斷中，運用小波技術對68例肝腫瘤患者進行檢測分析，不僅可提示病因診斷，而且可揭示病變的性質及嚴重程度，為臨床對肝癌的早期診斷治療提供了客觀依據。

1　資料與方法

1.1一般資料

選取2013年8月至2014年3月在解放軍第323醫院就診的68例門診和住院的肝腫瘤患者，其中男性38例，女性30例；年齡28～72歲，平均年齡為(53±3)歲。68例患者中原發性肝癌15例，肝硬化繼發肝癌14例，肝血管瘤21例，肝囊腫9例，小肝癌9例。為了便于小波分析，根據B超圖像的紋理狀態，又將其分為低密度肝腫瘤組(39例)，高密度肝腫瘤組(29例)。

1.2檢測方法

B超檢測。采用GE公司VOLUSON730、LOGIQ5型彩色多普勒超聲診斷儀，探頭為3.5～7.5 MHz。要求患者檢查前禁食4～6 h以上，綜合調節儀器功能鍵，按超聲肝癌病理分類，將B超獲取的黑白圖像，啟用計算機photoshop圖像處理技術轉換后側重于圖像紋理空間的分布及相關性研究。

1.3檢測指標

通過對患者B超圖像局部特征適當進行變換，其行細節按列排序，列細節按行排序，對角線細節按Z排序，獲取紋理圖像水平方向、豎直方向及對角線方向上的小波分析圖及數據。肝臟低密度、高密度性腫塊的小波圖最大值為355±155，最小值為-155±75；處在此系數內的為良性腫瘤；肝臟低密度、高密度性腫塊的小波圖最大值為256±127，最小值為-389±167時為惡性腫瘤。

2　結果

2.1低密度肝腫瘤患者的檢測結果

在39例低密度肝腫瘤患者中有21例為肝血管瘤；9例為肝囊腫的小波圖型水平方向顯示呈圓型或類圓型，邊緣清楚，豎直方向顯示彩色替換為單一均勻顏色，對角線方向上的高頻特征紋理為常譜或窄譜，小波圖型最大值為355±155，最小值為-155±75，提示為良性肝腫瘤；9例肝腫瘤小波圖型雖然水平方向顯示的邊緣清楚，但豎直方向的彩色曲線層卻轉換為復合彩，對角線方向上的高頻特征紋理為廣譜，小波圖型最大值均＞256±127，最小值均＜-389±167，提示為惡性肝腫瘤(如圖1所示)。

圖1　肝囊腫低密度腫塊彩色多普勒超聲圖

2.2高密度肝腫瘤患者的檢測結果

在29例高密度肝腫瘤患者中的小波圖型水平方向顯示邊緣不光滑、不均勻，內部多見分葉狀、多葉狀、放射狀及塊塊疊加狀等；豎直方向顯示為復合性色彩；對角線方向上的高頻特征，紋理為廣譜、全譜，譜態多為不規則；小波圖最大值均＞256±127，最小值均＜-389±167，提示為惡性肝腫瘤(如圖2所示)。

圖2　肝癌高密度腫塊彩色多普勒超聲圖

3　討論

肝臟是腫瘤多發部位之一，良性腫瘤較少見，惡性腫瘤中轉移性腫瘤較多。惡性腫瘤及其轉移灶具有細胞生長速度快、新陳代謝旺盛及增值能力強等特點，肝癌腫塊生長最快約需4～6個月左右可達1～3 cm。肝癌＜3 cm時其治療效果較為明顯，因此，對肝癌的早期診斷尤為重要。

超聲技術對小腫塊的早期腫瘤的發現率在逐漸上升，但用超聲技術對肝臟小腫塊的進一步定性診斷還很難把握，既往還常借助于CT等檢測手段進行確診[1-9]。本研究結合臨床實踐，在B超檢測中運用小波分析技術對68例肝腫瘤的檢測分析，不僅可對肝臟腫塊進行定性分析，而且對＜3 cm的肝癌能夠早期發現，為臨床的早期診斷和治療提供科學的數據信息。

圖像診斷腫塊是B超檢測的基本描述。小波分析是一種時頻域分析的技術，具有多分辨率、相對帶寬恒定，在時頻域分析中均具有表征信號局部特征的能力。小波分析技術的臨床優勢主要體現在傳統圖像診斷的基礎上，能以水平、豎直及對角線方向來分析腫瘤組織紋理圖像[10-16]。該技術既能克服傳統B超檢測方法對圖像紋理易于丟失像素間空間信息的缺陷，又能彌補只有在圖像整體紋理特征呈周期分布時頻譜描述才會發揮作用的不足，以便對肝腫瘤做出定性的診斷。由于肝腫瘤的病灶與正常組織的紋理特征不同，本研究運用小波分析技術，對獲取的68例患者超聲圖像從水平、豎直及對角線3個方向側重于紋理空間分布的特征進行分析，根據變換后小波系統與圖像局部特征存在的對應關系，通過適當排序小波變換后的系數，即行細節按列排序，列細節按行排序，對角線細節按Z排序，獲取了病灶區紋理定量的數據描述，為臨床診斷提供了病變的性質及嚴重程度，且小波分析技術檢測的39例肝癌患者，經CT、手術等均被臨床證實。

臨床研究中常發現，肝癌患者一旦出現臨床癥狀，通常多數腫瘤已＞5 cm，此時就醫往往為時已晚，因此多數肝癌患者求醫時只剩3～6個月的生存時間。當患者出現臨床癥狀時多數處于癌癥中晚期，喪失了治療的最佳時機。本研究結果顯示，小波分析技術較其他圖像處理方法具有多分辨率、多方向及光點回波組織均值細膩等特點，通過不同癥狀腫塊的病灶與正常組織的不同紋理進行對比分析，可得到肝腫瘤組織的良性、惡性狀態的小波系數幅度范圍，形成對其紋理特征的量化標準，從而提高超聲對肝腫瘤的分析診斷水平，幫助臨床增強在復雜情況下對腫塊良性、惡性程度的把握和鑒別能力。

4　結語

小波分析技術作為時-頻域多分辨分析的有效工具，在醫學圖像分類中的研究日趨升溫并取得良好效果。運用于肝腫瘤超聲診斷時，通過頻譜數據及圖像的紋理分析信息，獲取病灶區域與正常組織的紋理定量的數據描述，提高了超聲分析研究能力，為肝癌的早期發現、早期診斷及早期治療提供科學的依據，值得在臨床上推廣應用。

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Value of wavelet analysis to ultrasonic diagnosis for liver neoplasms

WANG Qian-yun,WEN Xue-juan, LU Wan-ling
China Medical Equipment,2015,12(5)∶24-26.

Objective∶ To investigate the Value of Wavelet Analysis to Ultrasonic Diagnosis for liver neoplasms. Methods∶ The tissue images of Liver Neoplasms by ultrasonic examination experienced color conversion with Photoshop software, and the corresponding relationship among wavelet coefficient, spacial distribution and local image characteristic after conversion were analyzed, i.e.the row details were arrayed in line sequence,the line details in row sequence and the diagonal details in Zsequence. Results∶ The frequency spectral data and the image texture information were provided via imaging detection and wavelet analysis of, as well as the quantitative data description of the texture of the foci or the normal tissue. Conclusion∶Wavelet analysis provided with a reliable basis for the early clinical diagnosis and treatment for liver neoplasms, by which the focal character and degree can be differentiated or analyzed.

Waveletanalysis; Ultrasonicexamination; Liverneoplasms; The study

1672-8270(2015)05-0024-03

R445.1

A

陜西省自然科學基礎研究計劃(2010JM4053)“氫氧化鈉局部注射治療肝腫瘤的研究”①解放軍第323醫院醫務處 陜西 西安 710054

②解放軍第323醫院超聲科 陜西 西安 710054

③解放軍第323醫院腫瘤科 陜西 西安 710054

mq_jay@126.com

2014-12-27