肝脏肿瘤超声血管造影的定量分析
作者：黄道中 张青萍 乐桂蓉
单位：430030 武汉，同济医科大学附属同济医院超声影像科
关键词：肝肿瘤；超声造影；定量分析
中华超声影像学杂志980603 摘 要 报道了30例肝肿瘤患者进行肝动脉超声血管造影和对10只兔进行门静脉超声血管造影的定量分析的结果。 ①肝肿瘤造影前后的平均灰度值均值分别为38.56±7.23、 82.64±8.76， P值<0.01； ②肝肿瘤造影前后平均灰度值分贝数增加的情况为<10有5例、 10～30有8例、 >30有17例； ③实验动物肝组织超声造影前后的平均灰度值分别为45.60±5.25、78.23±5.30, P值<0.01。 结果表明： ①肝脏平均灰度值的测定能够初步定量分析肝脏肿瘤声学造影前后的灰阶增强的程度及分布情况， 有利于判定肿块的血供及其病理性质； ②图像减影技术能够更清楚显示肿块的形态结构及其动脉血供。
, 百拇医药
Quantitative Analysis in Ultrasonic Angiography of Hepatic Tumor Huang Daozhong, Zhang Qingping, Le Guirong. Tongji Hospital, Tongji Medical University, Wuhan 430030
Abstract The results of quantitative analysis hepatic artery ultrasonic angiography in 30 cases of hepatic tumors and portal vein ultrasonic angiography in 10 rabits were reported. In hepatic tumors, the average gray scale before and after angiography were 38.56±7.23 and 82.64±8.76 respectively (P<0.01). In hepatic tumors, the increase of decibel in average gray scale were in 5<10, 8 10 to 30 and 17 cases >30. In liver tissues of experimental animals, the average gray scale before and after angiography were 45.60±5.25 and 78.23±5.30 respectively (P<0.01). The results suggest that: ① measuring the average gray scale of the liver can make a preliminary quantitative analysis of the extent and distribution of the gray scale in crease of hepatic tumors before and after acoustic angiography. It helps to assess the blood supply and pathologic character of the tumer. ② The use of image subtraction technique in acoustic angiography show more clearly the morphology, size, profile of border and internal and structure of the tumor and it can display better the shape and branches of the supplying vessels.
, 百拇医药
Key words hepatic tumor ultrasonic angiography quantitative analysis
B型超声诊断疾病通常是根据图像所显示器官或病变的形态结构和内部回声作出诊断， 声像图回声一般描述为强回声、 等回声、 低回声、 无回声等几种形式[1～3]， 对于肝脏超声造影的结果往往以病变区的回声稍增强或明显增强进行描述， 缺乏量化数据， 不易进行相对比较， 很有必要对其进行声学定量分析[4，5]。 本文采用的是测定声像图平均灰度值及影像减影技术对其进行初步的定量分析。
资 料 与 方 法
一、 临床组
本组30例肝脏肿瘤患者进行肝动脉超声血管造影检查， 造影剂为60%泛影普胺， 按体重8 ml/kg。 其中原发性肝癌22例、 肝海绵状血管瘤5例、 肝转移性癌3例， 并经手术、 病理及X线血管造影证实。
, 百拇医药
二、 实验组
大白兔10只， 用自制的超声造影剂乳剂Ⅰ号随门静脉注入， 注入量8 ml/kg体重， 能充分显示门静脉主干及其较细小的分支， 而后使肝组织弥漫性回声增强。
三、 使用仪器
采用美国SPECTRA彩色多普勒超声仪及Aloka 210-DX超声仪， 探头频率均为3.5 MHz， 并应用同济医科大学太阳公司生产的B型超声图像处理仪。
四、 方法
将临床组和实验组超声造影前后的声像图录像， 然后逐帧回放并在B型超声图像处理仪上进行分析， 主要观察造影前后的病变区或肝组织回声的平均灰度值及其回声增强程度， 并利用其中减影技术处理后观察病变区血管显影的情况。
结 果
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一、 肝动脉超声血管造影对肝脏肿瘤造影前后的平均灰度值均值分别为： 造影前38.56±7.23分贝， 造影后82.64±8.76分贝， P值<0.01。 而病变周围肝组织造影前后的声像图变化不明显， 分别为44.52±7.25和45.45±6.25， P值>0.05。
二、 各种不同病变类型肝脏肿瘤超声血管造影前后的平均灰度值均值见表1。
表1 各类型肝脏肿瘤的造影前后平均灰度值均值
肝癌
肝血管瘤
肝转移癌
造影前
37.45±7.50
, 百拇医药 56.44±8.54
36.52±6.42
造影后
83.54±8.26
80.47±6.38
78.64±8.24
三、 肝脏肿瘤造影前后平均灰度值增加的分布情况见表2。
表2 肝脏肿瘤造影前后平均灰度值增加的分布 例数
平均灰度值
定级
5
, http://www.100md.com <10
+
8
10～13
17
>300
四、 10只实验动物组肝组织超声造影前后的平均灰度值均值分别为造影前45.60±5.25分贝， 造影后78.23±5.30分贝， P值<0.01。
五、 应用超声图像处理仪中的减影技术处理后：①能够更清晰显示造影剂填充的肿瘤供应血管来源方向、 数目、 血管走行及分支情况。 其中血管纵断面呈条状分支， 横断面呈斑点状。 当有动-静脉瘘时， 在肝动脉出现造影剂时门静脉内同时出现造影剂光点， 此时减影可得到有造影剂的门静脉血管。 ②肝脏肿瘤造影后回声增强， 减影后可见肿瘤强回声边界更清楚， 同时肿块内部随病变性质不同， 内部各地方增强程度不同也能显示出来， 其中原发性肝癌表现为内部弥漫性增强呈“满天星”状， 肝血管瘤先在周边回声增强呈环状， 而后中心部位回声增强， 肝转移癌表现为周边处环状回声增强。
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讨 论
一、 肝脏平均灰度值的测定及其意义
肝脏平均灰度值的测量方法是在病变区声像图内取一定大小的感兴趣区(一般设定为边长10 mm方框)， 测量其每一象素的灰度值， 相加后取其平均值， 即为此点域的平均灰度值。 我们将病变区造影前后的平均灰度值的差别以及造影后病变区与周围相对正常肝组织的差别进行比较， 可以看出原发性肝癌造影后其回声增强， 平均灰度值提高明显， 大多达到“”， 明显高于肝血管瘤的增强程度， 且在病变区内部呈较均匀的增强。 而肝血管瘤造影后平均灰度值也有提高， 多在“”， 而且先是周边回声增强而后逐渐中心回声增强， 持续时间延长达数分钟。 肝转移性癌由于仅肿块周边血供较明显， 所以出现病灶周边呈环状回声增强， 在“+”左右。 这种测定病变区灰度增强的程度间接反映了病变区血流供应的丰富程度和血管分布情况。 以往也有选用直方图及测量局部灰阶的最大值及最小值的方法评价声像图的回声情况， 前者主要反映了声像图中不同回波的灰度值的概率分布及其是否呈正态分布或前偏、 后偏， 后者反映了声像图中感兴趣区回声的最高和最低灰度值， 但是这两者均存在测定的数值不直观， 不能明确局部与周围相对回声水平。 国内外超声工作者为使超声诊断逐步从定性分析走向定量分析做了大量的研究工作， 其中主要是对超声衰减的测量， 具有一定的临床价值[7～10]， 而平均灰度值的测量可以说基本类似于CT值的数值表达法， 使人一目了然地了解到局部回声强度情况， 从而更有利于判定病变情况。
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二、 图像减影技术在声学造影中的应用
数字减影技术已广泛应用在X线血管造影技术中， 能明显提高图像显影技术效果， 具有重要的临床应用价值。 在超声血管造影声像图中引入这种技术， 首先能够更清楚地显示肿瘤供应血管的来源方向、 形态、 走行及其分支情况， 还能显示肿瘤血管的细小分支。 其次图像减影技术能够更清楚地显示造影后肿块的边界轮廓是否规则， 是否有蟹足状、 脐状及花瓣状等， 肿块内部如有出血坏死灶则局部不显示增强， 减影后也为低回声区甚至无回声区， 反映了肿块内部的供血状况。 此外， 图像减影技术还有利于确定肝脏肿瘤的动-静脉瘘的存在及其明胶海绵条的栓塞。 通过减影就更易观察门静脉的哪些分支内有声学造影剂的回声。 对于某些相对大的血管间的动-静脉瘘在进行肝动脉碘油栓塞肿瘤时先要用明胶海绵条栓塞瘘口， 此时减影技术除了可以直接显示海绵条栓塞的部位及大小、 形状， 也能进一步确定动-静脉瘘阻断的情况。
三、 超声血管造影定量分析中存在的问题及解决的方法
, 百拇医药
1. 平均灰度值的测定存在一个定标的问题， 因为不同观察者对图像的辉度及对比度要求不同， 仪器也有不同， 就可能同一病变由于仪器条件及人为因素而测定的平均值不同， 但是此文中我们只是同一条件下比较造影前后的平均灰度值的差别， 人为影响较小。 对此问题我们还可以选择一个相对的标准， 一般来说肾皮质处回声强度(除本身肾脏病变以外)大多数人基本呈低回声， 那么确定了肾皮质的平均灰度值范围以后， 我们就可以对其它的声像图先在计算机上调整到范围以内， 再来测定病变区的灰度值。 这就可以初步进行比较了。
2. 图像减影技术在超声血管造影声像图应用中， 有可能遇到要比较的图像不一致而影响减影效果， 此时我们可以采取相对固定探头、 摒气等措施减少图像的偏差。
图1上 图像处理程序框图 下 患者资料； 图2上 肝脏肿块造影前呈低回声区 下 测定的平均灰度值提示值；图3上 肝脏肿块造影后呈强回声区 下 测定的平均灰度值提示值； 图4上 肝肿瘤造影前后图像经减影处理后肿块轮廓显示更清楚 下 测定的平均灰度值提示值
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参 考 文 献
1 冯若， 李化茂. 声化学及其应用. 安徽： 安徽科学技术出版社， 1992∶42.
2 王威琪. 关于现代超声诊断仪中所采用的一些技术(三). 上海生物医学工程杂志， 1993，43∶3.
3 杨林. 实验性大鼠肝癌超声下声晕征的病理研究. 中华超声影像学杂志， 1992，1(1)∶45.
4 高元俊彦， 坂本二哉. 超声诊断组织性状. 第七届中日超声诊断法讲习会日方资料汇集， 1993∶54.
5 Coleman DJ Katzl. Color coding of B-scan ultrasonograms. Arch Ophthalmol, 1974,41∶429.
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6 王志刚， 邹建中， 廖翠容. 超声图像定量诊断研究—附123例分析. 中国超声医学杂志， 1994，10(11)∶27.
7 Ophir J. Attenuation estimation in reflection: progress and prospects. Ultrasonics Image, 1984,6∶349.
8 Kuc R B, Schwartz M. Estimating the acoustic attenuation slope for liver from reflected ultrasound singnals. IEEE Trans Sonics Ultrasonics, 1979,26∶353.
9 O'Donnell M. Quantitative volume backscatter image. IEEE Trans Sonics Ultrasonics, 1983,30∶26.
10 Zhou K Y. Ultrasonic attenuation estimation in vivo using the difference ratio correction method. J Acoust Soc Am, 1992,92(5)∶25-32.
此项目获国家自然科学基金、卫生部科学基金资助
(收稿 1997-12-13 修回 1998-05-25)
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单位：430030 武汉，同济医科大学附属同济医院超声影像科
关键词：肝肿瘤；超声造影；定量分析
中华超声影像学杂志980603 摘 要 报道了30例肝肿瘤患者进行肝动脉超声血管造影和对10只兔进行门静脉超声血管造影的定量分析的结果。 ①肝肿瘤造影前后的平均灰度值均值分别为38.56±7.23、 82.64±8.76， P值<0.01； ②肝肿瘤造影前后平均灰度值分贝数增加的情况为<10有5例、 10～30有8例、 >30有17例； ③实验动物肝组织超声造影前后的平均灰度值分别为45.60±5.25、78.23±5.30, P值<0.01。 结果表明： ①肝脏平均灰度值的测定能够初步定量分析肝脏肿瘤声学造影前后的灰阶增强的程度及分布情况， 有利于判定肿块的血供及其病理性质； ②图像减影技术能够更清楚显示肿块的形态结构及其动脉血供。
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Quantitative Analysis in Ultrasonic Angiography of Hepatic Tumor Huang Daozhong, Zhang Qingping, Le Guirong. Tongji Hospital, Tongji Medical University, Wuhan 430030
Abstract The results of quantitative analysis hepatic artery ultrasonic angiography in 30 cases of hepatic tumors and portal vein ultrasonic angiography in 10 rabits were reported. In hepatic tumors, the average gray scale before and after angiography were 38.56±7.23 and 82.64±8.76 respectively (P<0.01). In hepatic tumors, the increase of decibel in average gray scale were in 5<10, 8 10 to 30 and 17 cases >30. In liver tissues of experimental animals, the average gray scale before and after angiography were 45.60±5.25 and 78.23±5.30 respectively (P<0.01). The results suggest that: ① measuring the average gray scale of the liver can make a preliminary quantitative analysis of the extent and distribution of the gray scale in crease of hepatic tumors before and after acoustic angiography. It helps to assess the blood supply and pathologic character of the tumer. ② The use of image subtraction technique in acoustic angiography show more clearly the morphology, size, profile of border and internal and structure of the tumor and it can display better the shape and branches of the supplying vessels.
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Key words hepatic tumor ultrasonic angiography quantitative analysis
B型超声诊断疾病通常是根据图像所显示器官或病变的形态结构和内部回声作出诊断， 声像图回声一般描述为强回声、 等回声、 低回声、 无回声等几种形式[1～3]， 对于肝脏超声造影的结果往往以病变区的回声稍增强或明显增强进行描述， 缺乏量化数据， 不易进行相对比较， 很有必要对其进行声学定量分析[4，5]。 本文采用的是测定声像图平均灰度值及影像减影技术对其进行初步的定量分析。
资 料 与 方 法
一、 临床组
本组30例肝脏肿瘤患者进行肝动脉超声血管造影检查， 造影剂为60%泛影普胺， 按体重8 ml/kg。 其中原发性肝癌22例、 肝海绵状血管瘤5例、 肝转移性癌3例， 并经手术、 病理及X线血管造影证实。
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二、 实验组
大白兔10只， 用自制的超声造影剂乳剂Ⅰ号随门静脉注入， 注入量8 ml/kg体重， 能充分显示门静脉主干及其较细小的分支， 而后使肝组织弥漫性回声增强。
三、 使用仪器
采用美国SPECTRA彩色多普勒超声仪及Aloka 210-DX超声仪， 探头频率均为3.5 MHz， 并应用同济医科大学太阳公司生产的B型超声图像处理仪。
四、 方法
将临床组和实验组超声造影前后的声像图录像， 然后逐帧回放并在B型超声图像处理仪上进行分析， 主要观察造影前后的病变区或肝组织回声的平均灰度值及其回声增强程度， 并利用其中减影技术处理后观察病变区血管显影的情况。
结 果
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一、 肝动脉超声血管造影对肝脏肿瘤造影前后的平均灰度值均值分别为： 造影前38.56±7.23分贝， 造影后82.64±8.76分贝， P值<0.01。 而病变周围肝组织造影前后的声像图变化不明显， 分别为44.52±7.25和45.45±6.25， P值>0.05。
二、 各种不同病变类型肝脏肿瘤超声血管造影前后的平均灰度值均值见表1。
表1 各类型肝脏肿瘤的造影前后平均灰度值均值
肝癌
肝血管瘤
肝转移癌
造影前
37.45±7.50
, 百拇医药 56.44±8.54
36.52±6.42
造影后
83.54±8.26
80.47±6.38
78.64±8.24
三、 肝脏肿瘤造影前后平均灰度值增加的分布情况见表2。
表2 肝脏肿瘤造影前后平均灰度值增加的分布 例数
平均灰度值
定级
5
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+
8
10～13
17
>300
四、 10只实验动物组肝组织超声造影前后的平均灰度值均值分别为造影前45.60±5.25分贝， 造影后78.23±5.30分贝， P值<0.01。
五、 应用超声图像处理仪中的减影技术处理后：①能够更清晰显示造影剂填充的肿瘤供应血管来源方向、 数目、 血管走行及分支情况。 其中血管纵断面呈条状分支， 横断面呈斑点状。 当有动-静脉瘘时， 在肝动脉出现造影剂时门静脉内同时出现造影剂光点， 此时减影可得到有造影剂的门静脉血管。 ②肝脏肿瘤造影后回声增强， 减影后可见肿瘤强回声边界更清楚， 同时肿块内部随病变性质不同， 内部各地方增强程度不同也能显示出来， 其中原发性肝癌表现为内部弥漫性增强呈“满天星”状， 肝血管瘤先在周边回声增强呈环状， 而后中心部位回声增强， 肝转移癌表现为周边处环状回声增强。
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讨 论
一、 肝脏平均灰度值的测定及其意义
肝脏平均灰度值的测量方法是在病变区声像图内取一定大小的感兴趣区(一般设定为边长10 mm方框)， 测量其每一象素的灰度值， 相加后取其平均值， 即为此点域的平均灰度值。 我们将病变区造影前后的平均灰度值的差别以及造影后病变区与周围相对正常肝组织的差别进行比较， 可以看出原发性肝癌造影后其回声增强， 平均灰度值提高明显， 大多达到“”， 明显高于肝血管瘤的增强程度， 且在病变区内部呈较均匀的增强。 而肝血管瘤造影后平均灰度值也有提高， 多在“”， 而且先是周边回声增强而后逐渐中心回声增强， 持续时间延长达数分钟。 肝转移性癌由于仅肿块周边血供较明显， 所以出现病灶周边呈环状回声增强， 在“+”左右。 这种测定病变区灰度增强的程度间接反映了病变区血流供应的丰富程度和血管分布情况。 以往也有选用直方图及测量局部灰阶的最大值及最小值的方法评价声像图的回声情况， 前者主要反映了声像图中不同回波的灰度值的概率分布及其是否呈正态分布或前偏、 后偏， 后者反映了声像图中感兴趣区回声的最高和最低灰度值， 但是这两者均存在测定的数值不直观， 不能明确局部与周围相对回声水平。 国内外超声工作者为使超声诊断逐步从定性分析走向定量分析做了大量的研究工作， 其中主要是对超声衰减的测量， 具有一定的临床价值[7～10]， 而平均灰度值的测量可以说基本类似于CT值的数值表达法， 使人一目了然地了解到局部回声强度情况， 从而更有利于判定病变情况。
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二、 图像减影技术在声学造影中的应用
数字减影技术已广泛应用在X线血管造影技术中， 能明显提高图像显影技术效果， 具有重要的临床应用价值。 在超声血管造影声像图中引入这种技术， 首先能够更清楚地显示肿瘤供应血管的来源方向、 形态、 走行及其分支情况， 还能显示肿瘤血管的细小分支。 其次图像减影技术能够更清楚地显示造影后肿块的边界轮廓是否规则， 是否有蟹足状、 脐状及花瓣状等， 肿块内部如有出血坏死灶则局部不显示增强， 减影后也为低回声区甚至无回声区， 反映了肿块内部的供血状况。 此外， 图像减影技术还有利于确定肝脏肿瘤的动-静脉瘘的存在及其明胶海绵条的栓塞。 通过减影就更易观察门静脉的哪些分支内有声学造影剂的回声。 对于某些相对大的血管间的动-静脉瘘在进行肝动脉碘油栓塞肿瘤时先要用明胶海绵条栓塞瘘口， 此时减影技术除了可以直接显示海绵条栓塞的部位及大小、 形状， 也能进一步确定动-静脉瘘阻断的情况。
三、 超声血管造影定量分析中存在的问题及解决的方法
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1. 平均灰度值的测定存在一个定标的问题， 因为不同观察者对图像的辉度及对比度要求不同， 仪器也有不同， 就可能同一病变由于仪器条件及人为因素而测定的平均值不同， 但是此文中我们只是同一条件下比较造影前后的平均灰度值的差别， 人为影响较小。 对此问题我们还可以选择一个相对的标准， 一般来说肾皮质处回声强度(除本身肾脏病变以外)大多数人基本呈低回声， 那么确定了肾皮质的平均灰度值范围以后， 我们就可以对其它的声像图先在计算机上调整到范围以内， 再来测定病变区的灰度值。 这就可以初步进行比较了。
2. 图像减影技术在超声血管造影声像图应用中， 有可能遇到要比较的图像不一致而影响减影效果， 此时我们可以采取相对固定探头、 摒气等措施减少图像的偏差。
图1上 图像处理程序框图 下 患者资料； 图2上 肝脏肿块造影前呈低回声区 下 测定的平均灰度值提示值；图3上 肝脏肿块造影后呈强回声区 下 测定的平均灰度值提示值； 图4上 肝肿瘤造影前后图像经减影处理后肿块轮廓显示更清楚 下 测定的平均灰度值提示值
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参 考 文 献
1 冯若， 李化茂. 声化学及其应用. 安徽： 安徽科学技术出版社， 1992∶42.
2 王威琪. 关于现代超声诊断仪中所采用的一些技术(三). 上海生物医学工程杂志， 1993，43∶3.
3 杨林. 实验性大鼠肝癌超声下声晕征的病理研究. 中华超声影像学杂志， 1992，1(1)∶45.
4 高元俊彦， 坂本二哉. 超声诊断组织性状. 第七届中日超声诊断法讲习会日方资料汇集， 1993∶54.
5 Coleman DJ Katzl. Color coding of B-scan ultrasonograms. Arch Ophthalmol, 1974,41∶429.
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6 王志刚， 邹建中， 廖翠容. 超声图像定量诊断研究—附123例分析. 中国超声医学杂志， 1994，10(11)∶27.
7 Ophir J. Attenuation estimation in reflection: progress and prospects. Ultrasonics Image, 1984,6∶349.
8 Kuc R B, Schwartz M. Estimating the acoustic attenuation slope for liver from reflected ultrasound singnals. IEEE Trans Sonics Ultrasonics, 1979,26∶353.
9 O'Donnell M. Quantitative volume backscatter image. IEEE Trans Sonics Ultrasonics, 1983,30∶26.
10 Zhou K Y. Ultrasonic attenuation estimation in vivo using the difference ratio correction method. J Acoust Soc Am, 1992,92(5)∶25-32.
此项目获国家自然科学基金、卫生部科学基金资助
(收稿 1997-12-13 修回 1998-05-25)
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