动态成像（精选八篇）
噪声又称图像斑点, 主要由拍摄过程中信号光电转换时电流噪声形成[3], 影响图像细微结构的识别。在激光/EMCCD的成像体系中, 图像对比度主要是由激光强度、曝光时间和EMCCD灵敏度决定, 对比度越高, 得到的影像反差越大、越清晰。图像清晰度是指在一幅影像中反映出捕获微小细节的能力, 用对比噪声比 (Contrast-to-Noise Ratios, CNR) 表示:
其中M1代表背景区域荧光灰度密度值, M2代表信号区域荧光灰度密度值, SD1代表背景区域荧光的标准偏差。
CNR值越大, 图像清晰度越高。
在活细胞动态观察中, 激光对生物细胞的影响主要表现在光化学效应和热效应[4]。拍摄活细胞图像时, 激光光子持续穿过细胞被吸收和衰减, 胞内生物分子吸收光子能量, 运动加剧, 与其他分子碰撞频率增加, 产生热能, 造成局部温度升高, 持续的温度升高可使蛋白丧失活性;另有部分生物分子吸收光子使电子被激发, 分子由基态变为激发态, 可引起分子中价键结合方式的改变, 进而使分子的几何构型、反应活性和机理与基态有较大差别。因此, 在满足影像清晰度要求下, 应尽可能降低激光强度和曝光时间, 从而降低成像造成的细胞损伤。
荧光漂白是在激光照射条件下, 荧光基团发生化学反应或是构象改变, 从而失去发荧光的特性[5]。经过不同条件激光连续照射, Fluo-4标记的荧光会受到不同程度漂白, 信号区域荧光强度减弱, 进而降低影像的反差和清晰度, 因此实验中应避免明显的荧光漂白。活细胞钙成像质量受到上述因素的影响, 本实验采用488nm、75m W半导体泵浦固体激光器 (DPSSL) , 在5%~25%激光强度下, 通过调节曝光时间和EMCCD灵敏度对Fluo-4标记的293细胞进行成像, 对拍摄图像进行对比分析, 以确定活细胞钙成像最佳条件。
1 材料和方法
1.1 材料与仪器
人肾细胞系293细胞, Ultra VIEW VOX高速碟片式活细胞成像系统 (美国PE) , Volocity图像处理系统 (美国PE) 。
1.2 实验方法
293细胞制成单细胞悬液, 接种于共聚焦小皿中, 细胞密度约为104个/cm2, Fluo-4/AM (6μmol/L) 37℃孵育30min;将孵育好的293细胞放入Ultra VIEW VOX细胞培养小室内, 分别按照以下条件扫描成像。
1.2.1 固定激光强度为5%, 分别选择50ms, 100ms, 200ms, 400ms, 800ms曝光时间, 固定CCD灵敏度 (以最强荧光信号接近饱和不溢出为准) , 拍摄时间5min, 时间间隔为1帧/秒。
1.2.2 固定曝光时间为100ms, 分别选择5%, 10%, 15%, 20%, 25%激光强度, 固定CCD灵敏度 (以最强荧光信号接近饱和不溢出为准) , 拍摄时间为5min, 时间间隔为1帧/秒。
1.2.3 固定激光强度为5%、曝光时间100ms, 调节好CCD灵敏度, 分别选择拍摄频率为0.5秒/帧, 1秒/帧, 2秒/帧, 3秒/帧, 拍摄时间为5min。
所得影像选择3个细胞信号区域和一个背景区域 (见图1) , 取信号区域和背景区域的平均荧光灰度密度值及背景区域的荧光灰度密度的标准偏差, 计算得出每个时间点的CNR, 计算各个拍摄条件下CNR的平均值和标准差。
2 结果与讨论
2.1 相同激光强度条件下, CNR和曝光时间的关系
激光强度5%固定不变时, CNR随曝光时间变化趋势 (见图2) 。随着曝光时间延长, 低剂量时 (50~200ms) CNR有明显升高, 此阶段内EMCCD接受光子数远未达到饱和, 延长曝光时间使EMCCD每次成像时都能够积累更多光子信号, 提高信号区域的荧光强度;中剂量时 (200~400ms) CNR逐渐降低, 此阶段由于曝光时间较长, 引起Fluo-4染料的荧光漂白, 荧光信号强度在成像过程中逐渐衰减, 图像反差变小;高剂量时 (400~800ms) CNR有小幅回升, 此阶段由于过长的曝光时间使得细胞接受的激光剂量过大, 引起胞内钙水平的升高[6], 导致胞内荧光信号变强趋势大于荧光漂白引起信号变弱的趋势, 从而使CNR升高。
1为背景区域, 2、3、4为信号区域
2.2 相同曝光时间条件下, CNR和激光强度的关系
曝光时间100ms固定不变时, CNR随激光强度变化趋势 (见图3) 。随着激光强度的提高, 低剂量时 (5%~10%) CNR快速升高, 此阶段内, 单位时间到达细胞的激光光子数不断增加, 从而激发出更多的荧光光子被EMCCD捕捉, 得到的图像信号区域荧光强度更高;随着激光强度的增加 (10%~20%) , CNR缓慢降低, 此阶段过高的激光强度引起Fluo-4染料的荧光漂白, 使得荧光信号逐渐变弱, 从而降低图像的反差;随着激光强度的进一步增加 (20%~25%) , 激光强度导致胞内钙水平升高, 进而减缓CNR的下降速率。
2.3 相同激光强度和曝光时间条件下, CNR和拍摄时间间隔的关系
激光强度和曝光时间不变时, CNR随时间间隔的变化趋势 (见图4) 。CNR随着拍摄时间间隔的延长先升高, 后保持不变。拍摄间隔为0.5s时, 由于拍摄间隔较短, 细胞在单位时间照射强度较大, 引起明显的光漂白;拍摄间隔为1~3s时, 由于拍摄间隔较长, 激光对细胞的影响较小, 没有发生明显的荧光漂白现象, 因此CNR较稳定。
3 结论
通过上述结果分析可知, 激光强度大于20%或曝光时间高于400ms会引起胞内钙水平的变化, 影响实验结果。因此, 应在钙成像中, 应严格控制曝光条件, 激光强度小于20%, 曝光时间应低于400ms。本研究结果显示激光强度为10%、曝光时间在200ms时CNR较高, 且未发生明显的荧光漂白和激光刺激导致的胞内钙水平变化。此外, 拍摄间隔应在满足实验需要的情况下尽量延长, 以减少荧光漂白和对细胞的刺激。
参考文献
[1]邹寿彬, 陈良怡, 康华光.胞内钙信号系统[J].生命的化学, 2000, 20 (6) :25.
[2]于力方, 廖杰, 张国庆.利用荧光探针Fluo-4检测胸腺细胞内钙离子浓度变化[J].标记免疫分析与临床2005, 12 (3) :161-163.
[3]刘勍, 温志贤, 杨筱平, 等.现代数字图像噪声滤除技术及其评价[J].自动化与仪器仪表, 2012, (2) :146-148.
[4]龚卓, 王勉镜.980nm和810nm半导体激光生物热效应的比较[J].中国激光医学杂志, 2006, 15 (3) :141-143.
[5]张志毅, 周涛, 巩伟丽, 等.荧光漂白后恢复技术及其在活细胞分子机制研究中的应用[J].生物技术通讯, 2008, 19 (4) :635-637.
关键词：正电子断层成像；图像重建；状态空间法
Abstract：Pioneered the state space framework for functional molecular image reconstruction， where the proposed strategy formulates the organ activity distribution through tracer kinetics models and the photon-counting measurements through observation equations. This paradigm undertakes the uncertainties on both the imaging system model and the measurement data model； and it is capable of unifying the dynamic and the static reconstruction problems into a general framework， and can simultaneously estimate the tissue attenuation map and activity map. This series of efforts have been extremely well received by the international community， and have been presented at a number of top conferences such as MICCAI， ICIP and published/accepted by top journals such as TBME， TMI， PMB.
Keywords：PET； Image Reconstruction； State space method
变电站设备的在线监测系统一般是基于可见光监控为主, 一般起到安防和消防的目的;而对于变电站设备常见的电流制热、电压制热故障的在线监测, 目前也已广泛采用红外热成像技术进行故障检测。
电流制热缺陷一般是瞬态可以判定的, 所以常规的红外热成像技术, 对于电流致热设备的发热检测相对容易;但对于电压制热设备的发热, 基于其的故障特性, 需要长时间观察设备的温度变化趋势才能来判定缺陷, 显然, 这一点是常规热成像技术无法做到的。常规热成像技术只是根据同类设备的正常状态和异常状态进行简单的热图对比, 这样无法有效的判定缺陷, 判定缺陷带着很多主观的因素, 给变电站设备的正常工作带来了不确定的隐患。
为了能够有效、即时、准确地检测出变电站设备存在的缺陷, 尤其是电压制热的缺陷, 本次的研究重点放在了基于动态实时红外热成像技术的基础之上。在变电站的高压开关场内挑选合适的位置, 安装数字动态双通道红外热像仪, 采用360°*n云台固定安装方式, 配合光纤传输, 将所有实时监控到的数据传输到变电站的监控室。系统的工作分为两种主要方式, 第一种为巡视, 用于发现变电站常规的电流制热缺陷;第二种为详细观察, 用于发现变电站由于电压制热所引发的缺陷。系统配合报警功能, 令变电站工作人员能随时监控到变电站设备的工作状况与潜在故障, 并对重点设备的温度变化趋势进行监控, 同时帮助工作人员制作工作报告。设备全面覆盖220 k V设备区域, 部份覆盖110 k V设备区域, 同时, 可预留出其他安装点, 用于移动式工作探头的安装。
1 变电站设备温度在线监测系统
1.1 总体构架
传输基础是基于千兆网的光纤传输方案设计的, 采用这种设计方案, 可使系统有极大的网络冗余量, 以便于用户进行更深入的应用开拓与系统升级, 整体系统架构如图1所示。
如图1所示, 系统整体分为前端探头, 中间传输设备, 后台工作站三大部分。三大部分的组成及功能如下:
1) 前端探头:前端探头部分相当于整个系统的眼睛, 由集成16 bit全数字动态红外热像仪及高清可见光摄像机的云台组成。16 bit全数字动态红外热像仪可以实时采集、分析、存储被测目标每个点的温度值, 并且以数字的方式通过网络向后台传输;高清可见光摄像机选择sony EX48型工业摄像机, 可以清晰拍摄被测目标的白光, 并且在夜晚时, 自动切换为黑白夜晚模式, 仍可清晰拍摄被测目标;云台具备多达80个预置位, 并且可连续360°旋转, 有效的覆盖了变电站的测量范围。
2) 中间传输设备:中间传输设备相当于整个系统的血管, 由光端机、光纤和多路光纤适配器组成。光端机负责采集红外的网络信号、可见光的视频信号及云台的422信号, 并将其转化为光纤信号;光纤负责信号的传输;多路光纤适配器保证了系统的多路扩展功能。
3) 工作站:工作站相当于整个系统的心脏, 由服务器、网络交换机等组成。负责接收前端探头采集到的数据, 并对这些数据进行分析处理, 实现系统人机的交互, 实现系统的所有功能。
三个部分为一个有机的整体, 又相互模块化独立工作, 一方面保证了系统的所有功能, 另一方面, 又保证了系统的稳定性、成熟性和良好的可扩展性。
1.2 系统扩展方式
如图1, 系统具备良好的可扩展性, 系统可在不影响原系统的状态下, 进行可靠的并行扩展。
1.3 系统特点
1) 通讯方式:传统的变电站红外远程图像监控系统, 采用视频加串口的通讯方式, 记录的仅仅是视频数据, 而并非红外数据, 同时, 通过串口进行传输, 传输速率慢, 传输数据量有限, 不能实时记录设备的温度变化, 容易遗漏设备潜在故障。本次系统设计将不再采用这种方案, 而采用全部基于千兆网络传输设计方案, 即通过网络将红外热像仪所拍摄到的包含全部16位温度数据的视频流实时传输到控制站。
2) 数据库 (基于SQL Server数据库) :对于记录下来的所有数据的信息, 都能存储于数据库中。当有需要时, 在数据库中输入关键条件 (如设备名称, 记录时间, 设备温度, 缺陷类型等) , 即可从数据库中自动搜索到含有上述关键条件的数据。输入的条件可以为多种, 软件能对其进行组合并搜索, 并自动生成相应设备的历史温度变化曲线。
3) 对监控设备能形成长时间的温度变化曲线:对于变电站里的重点设备, 如主变压器, 可对其温度变化进行长时间的记录, 并自动生成温度变化曲线。当有需要时, 可从数据库中读取某指定设备在不同时间段的各条温度变化曲线, 自动组合成一个完整的曲线。
4) 云台监控路径设定:采用具有80个 (或以上) 预置位, 并可360°*n连续旋转的云台, 每个预置位所对应电力设备可以在数据库中建立对应的数据档案资料, 可以对设备的运行情况进行实时跟踪与快速检索, 并自动生成历史温度变化曲线图。
5) 在实时监控过程中, 对监控设备在特定云台预置位的温度能自动生成曲线
在实时监控过程中, 可对云台设置预置位。当云台每次经过设置好的预置位时, 能对预置位上的设备进行定位和测温;用户只需在软件上选出感兴趣的预置位及其对应的设备以及时间段, 软件便能自动生成关于该设备的温度———时间变化曲线。该过程可以在云台正常巡检过程中实现, 而不需要事后生成。
6) 能手动输入负荷, 并自动生成负荷曲线, 用户可以在软件中手动输入某设备的负荷, 软件随即对该设备的负荷自动生成相应负荷变化曲线。
7) 多路红外与可见光实时同时显示, 本系统要求在一台工作站的显示器上能实时同时显示4路红外以及4路可见光图像 (并且不改变图像的原始分辨率) 。同时, 用户也可以通过同一台工作站, 在两台显示器上对多台红外热像位与可见光摄像机的全分辨率图像进行实时显示、操作与温度数据分析, 即在一台显示器上显示上述监控画面, 同时在另一台显示器上分析指定的图像与温度数据。
8) 图像分辨率的优化, 对于观测距离比较远的设备, 若红外热像仪所拍摄到的红外图像不够清晰, 应能利用多幅图像分辨率序列增强的技术, 将原始分辨率的红外图像进行优化与处理, 使红外图像的分辨率得到大幅度提高, 以满足使用需求, 同时处理后的图像依旧可以进行温度分析。
1.4 实现的功能
1) 红外热成像与设备异常报警, 红外温度数据趋势分析。
2) 设备历史温度数据库检索。
3) 红外和可见光图像的远程传输和监控:满足远程红外图像传输性能稳定, 失帧少的特点。
4) 满足红外热图像动态采集、实时测温分析、监控精确的动态温度分析, 全数字化传输存储。
5) 具备强大的温度分析功能, 超温报警提示, 测温校正:环境温度、温度及距离测温校正。
6) 能够实现远程摄像机控制, 预制定位, 远程切换, 自动巡视等。
7) 发生异常时, 可自动推出关联图像。
8) 具备强大的远程图像监控功能, 可远程控制镜头、云台等设备。
9) 可手动输入电压等级。
3 结束语
相对于可见光监控系统和常规的红外监控系统, 本系统将解决以往的技术难题, 可实现如下功能:
1) 解决电压制热缺陷的判读难题, 实现对变电站设备温度的动态实时监测, 通过趋势分析软件对重点设备的温度变化形成温度曲线图, 使缺陷的判断更加直观、准确。
2) 解决传统的变电站红外图像监测系统中所采用的视频信号加串口数据 (RS232/RS485) 的通讯方式所带来的缺点, 如传输速率低, 传输数据量有限, 不能实时监控等, 实现全部监控数据采用基于光纤的网络传输方案, 对所有的数据, 特别是红外热像仪的包含全部16位温度数据的视频流, 必须通过网络光纤实时传输到监控室。
3) 红外热像仪的选择采用16 bit实时动态红外热像仪, 较之以前的静态红外热像仪只传输视频信号, 无法实时获取每个点的温度值, 只能够通过色标获得不准确的模拟温度值, 现在可以实现通过数据实时获得被测目标每个像素点的数字温度值, 提高了测量的准确性与真实性。
4) 对于云台预置位的设定, 为满足拍摄范围, 将云台的预置位数量设定为80个, 并采用可360°*n连续旋转的云台, 每个预置位所对应电力设备可以在数据库中建立对应的数据档案资料, 可以对设备的运行情况进行实时跟踪与快速检索, 并自动生成历史温度变化曲线图。
摘要：针对传统的红外成像技术难以有效、及时、准确地检测出由于电压制热导致的变电站设备缺陷问题.本文对比分析了基于可见光与红外热成像技术的优缺点, 设计了基于动态实时红外热成像技术的变电站设备在线监测系统, 通过数字动态双通道红外热像仪及360°*n云台固定安装方式, 配合光纤传输, 能将所有监控到的数据实时传输到变电站的监控室, 真正实现了有效、实时、准确的设备故障监测与数据传输。
关键词：电压制热,红外热成像技术,动态实时技术,在线监测,云台固定方式
参考文献
[1]雷达技术发展规律和宏观趋势分析[J].雷达学报, 2012, 1 (1) :19-27.
[2]高颖慧, 王平, 李君龙, 等.复杂战场环境下的防空反导光学成像制导技术[J].现代防御技术, 2012, 40 (1) :6-10.
[3]范晋祥, 岳艳军.红外成像系统新概念新体制的发展[J].红外与激光工程, 2011, 40 (1) :1-6.
[4]范晋祥, 张渊.新概念红外成像系统的发展[J].红与激光工程, 2008, 37 (3) :386-390.
[5]Keith Lewis.Systems for persistent surveillance[C]//SPIE, 2011, 8165:816514.
[6]Slinger C W, Bennett C R, Dyer D, et al.An adaptive coded aperture imager:building, testing and trialing a super-resolving terrestrial demonstrator[C]//SPIE, 2011, 8165:816511.
[7]Willett R M, Marcia R F, Nichols J M.Compressed sensing for practical optical imaging systems:atutorial[J].Optical Engineering, 2011, 50 (7) :072601.
[8]Robert Muise, Abhijit Mahalanobis.Recent results of integrated sensing and processing using a programmable hyperspectral imaging sensor[C]//SPIE, 2006, 6245:624502.
[9]Muise R, Mahalanobis A.Compressive and adaptive imaging for target exploitation[C]//SPIE, 2009, 7442:74420A.
1 CCD 的工作原理
CCD具备光电转换和信息存储以及延时等多种功能,同时CCD的体积也相对较小,功耗比较低,灵敏度相对较高等许多优势。现阶段,许多领域中对于摄像与信号处理的运用比较广泛,尤其是CCD成像系统传感器的运用方面取得较大成就。CCD(电荷耦合器件)可以根据排列方式通常分为全帧转移与喊转移以及行间转移种类。其中行间转移并不需求任何一种机械快门,主要可以对快速运动的物体完成有效观测。另外,CCD成像系统一般由排列相对较为密切的MOS电容器部件组成,自身具备的比较突出的特点就是将电荷当作信号。因此,CCD成像系统具备电荷存储和转移等许多功能。通常情况下,存储会通过光或是电激励所产生的信号电荷,若是对信号电荷进行时序脉冲,这样存储的信号电荷能够在CCD成像系统中实现定向传输。一般状况下CCD成像系统工作内容主要有产生信号电荷与存储以及传输、检测等多种内容。
2 行间转移型面阵 CCD 的驱动电路研究
驱动电路设计通常包括由电压偏置电路与CCD成像系统以及逻辑的控制电路相关内容构成。从电压偏置电路角度而言,其不仅能够为CCD成像系统的正常工作提供有效电压,还可以为调制电路提供正常工作电压。另外,一般情况下CCD成像系统的时序形成必须将FPGA作为中心处理芯片,同时逻辑控制电路也是如此。对于产生的CCD电荷,在转移的过程中不仅需要水平转移的时钟信号,还需要垂直转移的时钟信号与复位信号。但是,因为FPGA所输出有关驱动信号电压为固定模式的LVTIL电平,并且自身携带负载的能力比较差,无法实现CCD成像系统的直接驱动。因此,必须将FPGA所输出的有关驱动信号有效调整至存在需求的电平中,同时对驱动能力中脉冲完成加强,进而促进其有效输出至CCD成像系统当中。除此之外,曝光控制电路可以利用电子快门信号进行有效调节,从而是SUB转变成为CCD成像系统的曝光时间,进而使相邻近的几种图像具备不一样的曝光度。
2.1 驱动信号的设计和仿真
CCD成像系统主要拥有7个驱动信号,从垂直转移时钟信号方面而言,有V1和V2以及V3三种驱动信号,在水平转移时钟信号方面而言,有H1与H2两种驱动信号,在复位时钟信号方面而言,主要有RG驱动信号,另外,控制曝光时间相关基底时钟驱动信号是SUB。CCD成像系统的一个周期通常由感光时期与转移时期构成。从感光阶段方面而言,其可以为基底提供正常时钟信号。从而驱动信号的高电平阶段方面而言,CCD成像系统偏置阶段一般会完成电荷的有效收集,并且所村组的电荷量一般是由外界光亮度与曝光时间所决定。若是垂直的转移时钟驱动信号V1、V2、V3中存在三相电平驱动信号,就证明感光的时期已经结束,这样成像单元的电荷就可以通过点荷包的形式输送到有关存储单元。在转移阶段主要由垂直转移和水平转移构成。从垂直转移方面而言,其主要由625个循环构成,在进行一次循环时电荷就要顺着垂直的方向移动,一般状况下,最后一行要进入到水平寄存器。由FPGA输出的相关驱动信号通常存在比较固定的LVTIA电平,并且自身的负载能力比较差,无法实现CCD成像系统的直接驱动。对此,由FPGA输出的相关驱动信号必须经过有效的电压调制,进而充分满足CCD成像系统有关需求,并且将FPGA产生的相关驱动脉冲变换成具备比较强的驱动能力脉冲。
2.2 视频信号电路设计
通过集成视频处理器,将电平嵌位、数模转换器以及相关采样电路进行集成处理,如下图2所示。CCD输出模拟信号包括复位噪声,也包括白噪声等。因此在进行电路采样的过程中能够实现一个像素周期的双采样电路的两次采样,能够对复位噪声进行去除,同时除去白噪声等。进行电平钳制电路设计能够对暗电流产生的影响进行恢复。此外,在增益调制电路中能够对电压范围进行调节,主要针对CCD模拟信号的中压范围,实现在魔术转化器的输入区域内,目的在于扩大图像的动态区域范围。CCD模拟信号最后成为数字信号,主要是通过模数转换器完成的。
3 结束语
图像传感器主要类型以ICX415AL型号的CCD芯片为主,对CCD芯片驱动需要的时序信号进行控制,包括逻辑控制信号,这个过程主要通过FPGA完成。快门信号SUB通过控制电子实现两幅照片不同曝光,对相邻照片不同曝光下人眼视觉识别进行处理,结合灰度识别特点进行相关算法合成,实现不同曝光度的图片处理,达到高动态范围图像的目的。
摘要：现阶段,硬件扩展与软件扩展已经成为图像动态范围有效扩展的方式,从硬件角度而言,利用硬件能够实现图像动态范围的扩展,可是所有的成像单元必须具备相对较高的存储电荷量,同时可以降低CCD暗电流。除此之外,加强光敏器有关部件光电灵敏度,实现噪声信号的科学处理。因为硬件扩展技术难度比较大,难以进行推广。从软件扩展方面而言,虽然成本相对比较低,成像速度较快,但是软件只能完成成像之后的处理,难以完成输出高动态范围的有关图像。因此,加强面阵CCD城乡系统的动态范围研究有着深远意义。
关键词：心率,呼吸,心理,对比剂,静脉,护理
近年来, 随着多排螺旋CT设备及检查技术的不断发展进步。目前, 64排螺旋CT已经成为冠状动脉病变的有效筛查工具, 且具有安全和无创的特点, 更能被患者接受。而要想获得完美、准确的冠脉CTA的图像, 从患者开始检查到结束, 每一个环节都离不开护理工作, 只有护士、技术员和医生的良好配合, 才能顺利完成患者的检查, 并获得完善的图像及准确的医疗诊断。因此, 彰显了检查全过程各项准备工作的重要性。
1资料与方法
1.1 一般资料
2007年5月-2008年5月在我院行64层螺旋冠状动脉检查患者为150例, 男113例, 女37例;年龄38～72岁, 平均年龄58岁;心率>80次/min为66例, 心率>70次/min为78例, 其余心率<60次/min为6例, 未服用降心率药物。
1.2 方法
使用美国GE公司64排螺旋CT (light speed vct) , 高压注射器为德国ulrich医药公司生产, 扫描前将患者的心率控制在60～70次/min。采用触发模式扫描, 进行回顾性电门控采集数据, 扫描前要求屏气8～12s, 扫描后选择35%～75%, 时相分别按10%R-R间期的相位进行横断重建三维成像并对冠脉动脉进行分析。
1.3 影像质量评价方法
所有病例的血管分成4个主要阶段, 即左冠状动脉主干 (LMA) 、左前降支 (LAD) 、左回旋支 (LCM) 和右冠状动脉 (RCA) 4个阶段, 各个阶段分为满足和不能满足影像学标准。前者为血管轮廓清晰或有轻度运动伪影, 后者为血管中重度运动伪影有双影, 变钝或血管结构不连接。
2扫描前的护理
2.1 患者的准备
全面评估患者的病情, 询问病史 (有无严重心肺功能障碍、肾肝损害、甲亢、糖尿病、脑血栓病、性病) 、过敏史及各项检查结果, 评价患者身体状态及配合程度。
2.2 饮食的准备
提倡患者常规进食, 避免饥饿或饱餐状态下做增强扫描, 过饱时注入对比剂患者发生反应会呕吐大量胃容物影响增强扫描的顺利进行, 还可造成呕吐物误吸入气管。但饥饿状态下会诱发对比剂对胃的毒性发应, 出现恶心、呕吐[1]。最好不要饮用含咖啡因类饮品, 如茶、咖啡等, 避免引起心率加快。
2.3 控制心率
有研究表明, 大多冠状动脉图像质量随心率的增加而下降, 心率是影响多层螺旋CT冠状动脉成像质量的主要因素[2]。该项检查的成功与否主要取决于心率次数。因此, 检查前首先准确测量体重和患者的生命体征。心率>70次/min给予舌下含服倍他乐克 (β受体阻滞剂) 25～35mg, 0.5h监测心率, <70次/min (60次/min左右较为理想) , 心率波动范围较小越为理想。
2.4 过敏实验
使用对比剂前按常规做碘过敏实验, 首先询问有无药物过敏史, 有无禁忌证, 试验阳性者禁用, 试验阴性者请家属签知情同意书。
2.5 心理护理
紧张不安、焦虑情绪等不良反应可引发心率加快或改变。由此, 心理护理应贯穿检查始终。由专人详细介绍CT室的环境及CTA检查的目的、意义、操作过程及检查中可能出现的不适反应, 使其对检查过程和安全性等方面有更多的了解。通过交谈了解患者忧虑和担心的问题, 并运用心理学理论和技术干预患者的心理活动, 从而消除不良情绪, 放松心情, 减轻心理负担, 稳定情绪, 必要时让其家属陪伴, 控制患者情绪并最大限度地减少心理因素对心率的影响, 提高检查的成功率并获地得良好的图像质量[3]。
2.6 屏气训练
由呼吸产生的运动伪影是影响冠状动脉成像质量的另一主要因素[4]。有些患者不能准确的掌握屏气时间, 因此, 有必要提前对患者进行屏气训练, 方法是:嘱患者听到吸气指令或见到屏气显示灯亮后平静吸气, 不可大口吸, 听到屏气指令时屏住呼吸15～20s, 要求口唇闭合, 胸腹不动, 听到呼吸指令或见到屏气显示灯熄灭时方可呼吸。注意向患者强调不可随意或提前停止屏气, 指导患者反复练习直至掌握方法要领, 同时嘱患者在扫描期间尽量避免咳嗽、打喷嚏、呃逆及吞咽动作等。对缺氧或耐受性差者, 检查时可予氧气吸入, 增加缺氧的耐受性以顺利完成任务。
2.7 静脉的选择
检查前对患者的血管进行仔细的选择与评估, 尽量选择粗、直且具有弹性, 容易固定的血管进行穿刺。避免同一静脉多次注射, 尽量避开关节, 以免由于患者活动而导致针头移位而造成外渗[5]。
2.8 留置针的选择
选择与高压注射器的流率相匹配的静脉留置针, 首先检查套管针是否通畅及位置是否准确, 与患者沟通取得配合, 准确穿刺后妥善固定好, 严格无菌操作。
2.9 对比剂的准备
(1) 对比剂的选择:对比剂的选择和准备将直接影响冠脉CTA的效果, 临床多采用非离子对比剂 (碘普罗胺) 。 (2) 对比剂的温度:注射前将对比剂加温至35～37℃, 可降低对比剂的黏度, 确保达到满意的注射速度, 同时接近体温可减少对血管的刺激, 从而提高增强扫描的安全性和成功率[6]。
3高压注射器的准备
3.1 ulircl离子泵型注射器, 使用双通路高压注射器可以有效的减少伪影。
3.2 严格掌握注射速度和剂量:按照最恰当的注射参数使用对比剂, 按体重百分比计算用量, 成人最高不超过3ml/kg, 儿童最高不超过1.5ml/kg, CT血管造影注射时速为4～5L/s, 此流速可获得较好的CTA图像[7], 选择以上的剂量和速度确保图像质量, 可减少副作用的发生, 保证患者安全。
4扫描中的护理
嘱患者取下胸前有碍检查的饰物, 以防产生伪影。取舒适平卧位, 足先进, 手臂放头上方。连接好心电监护仪, 嘱患者按要求屏气20s, 连接好高压注射器备用并注入生理盐水20ml确保高压注射无渗漏, 以保证对比剂顺利注入, 并告知患者注入对比剂时有一过性发热反应, 以避免恐慌不能注意屏气而造成检查失败。启动高压注射器后注意观察患者的反应和有无静脉渗漏。
5扫描后的护理
扫面结束后应在治疗室观察30min, 据肖慧[8]等人报道约94%～100%的严重、致命的反应发生在对比剂注射20min内。因此, 医护人员应该在注射对比溶剂中或后密切观察患者, 一旦发生反应, 应及时予以处置, 静脉留置针应保留注射完毕20min之后, 以保证一条静脉通路可用。病情允许情况可嘱患者多喝水, 以促进造影剂的肾脏排泄, 减少对肾小管毒性作用, 降低CIN的发生, 静脉补液是预防CIN的经典手段[9]。
由此可见, 清晰完美图像的获得与扫面全过程的动态护理和观察密切相关, 每一个细节都至关重要。
参考文献
[1]景子霞, 莫华梅.口服抗过敏药预示离子型造影剂的不良反应的效果观察 (J) .医学影像学杂志, 2004, 14 (5) :416.
[2]胡斌, 徐文坚, 张通, 等.64层螺旋CT冠状动脉图像质量监控研究:最佳重组时相与心率的关系 (J) .临床注射学杂志, 2010, 29 (4) :530-534.
[3]李蓉.心理护理在64层螺旋冠状动脉检查中的应用 (J) .国际护理学杂志, 2009, 28 (1) :105-107.
[4]王凯, 侯阳.多层螺旋CT冠脉造影扫描方法研究 (J) .中国医学影像技术, 2003, 19 (9) :1239-1240.
[5]张桂荣, 李晓娜.高压注射器造影剂外渗的预防体会 (J) .河北医药, 2005, 27 (8) :638.
[6]牛凤艳, 王东随.CT增强扫描中对比剂的毒性反应及合理应用 (J) .现代护理, 2006, 12 (30) :2860-2861.
[7]赵殿辉, 沈天真, 陈九如, 等.对比剂流量腹部脏器CT增强的影响 (J) .中国计算机影像杂志, 2002, 8 (6) :391-393.
[8]肖慧, 石桂华, 金颖.离子型与非离子型对比剂的副反应处理 (J) .医学影像学杂志, 2003, 13 (11) :816.
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择2008-04~2009-06北京医院泌尿外科收治的24例肾透明细胞癌患者,其中男性14例,女性10例;年龄36~72岁,平均46±7岁。所有病例均经手术病理证实。
1.2 仪器与方法
采用美国GE Lightspeed VCT XT机。患者取仰卧位,用腹带固定腹部,训练患者呼吸,以确保每次扫描位置的一致性。首先进行屏气状态下肾常规平扫,重建层厚、层间距均为5mm,根据CT平扫结果确定CTP动态扫描的感兴趣层面(应尽量包括肿瘤及双肾动脉)。使用高压注射器以5ml/s流率经肘静脉团注非离子型对比剂碘海醇(300mg I/ml)50ml,延迟8s后对选定层面进行灌注扫描,采用VS模式,准直宽度40mm,覆盖范围80mm。扫描参数:120k V,160m A,球管旋转0.4s/圈,扫描周期2.8s,重复扫描16~18次。
1.3图像处理
对扫描数据进行图像重建,每例患者获得包括16个层面5mm层厚的图像共288幅和0.625mm层厚的图像2 304幅,所得的5mm及0.625mm层厚的图像均传送到Sun Ultra AW 4.3工作站进行后处理。5mm层厚的图像用于灌注分析,手动标示腹主动脉为输入动脉,用去卷积算法获得包括肿瘤在内的80mm灌注参数图像,包括血流量图(blood fl ow,BF)、血容量图(blood volume,BV)、平均通过时间图(mean transmit time,MTT)和表面通透性图(permeability surface,PS)。图像平滑处理系数采用:算法分辨力(algorithm resolution)=1,空间平滑系数(spatial smoothing)=5。0.625mm层厚的图像用于血管成像,获得包括16~18个时相的时间间隔为2.8s、Z轴范围为80mm的动态CTA图像。
注:(1)与对侧肾皮质比较,P<0.01;(2)与同侧肾皮质比较,P<0.01;(3)与对侧肾皮质比较,P<0.01;(4)与对侧肾皮质比较,P<0.01。BF.血流量;BV.血容量;MTT.平均通过时间;PS.表面通透性
1.4 图像分析
由2位有经验的腹部影像诊断医师在不明诊断的情况下对CTP图像和CTA图像进行分析。选择3个不同层面的CTP图像,在每一层面CTP图像的瘤内高灌注区和低灌注区、肿瘤侧肾正常肾皮质内及对侧肾相应部位肾皮质内各放置2个感兴趣区(region of interest,ROI),注意避开血管。ROI的大小根据瘤体、残留正常肾实质的体积来确定,为10~20mm2,对于同一患者所有ROI的大小保持一致。记录各感兴趣区的BF、BV、MTT和PS值并取其平均值。在动态CTA图像上观察两侧肾动脉主干、主要分支和肿瘤新生血管的显示情况。记录CT设备上所提供的射线剂量数据。
1.5 统计学方法
采用SPSS 17.0软件分析数据,结果以均数±标准差表示,采用配对t检验分析,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 技术成功率
24例肾癌患者均获得满意的80mm CTP图像和80mm动态CTA图像,成功率为100%。
2.2 CTP结果
24例肾肿瘤内灌注不均匀,可见高灌注区与低灌注区(图1~8),瘤内高灌注区、瘤内低灌注区、肿瘤同侧肾皮质、肿瘤对侧肾皮质的灌注参数值见表1。
CTP结果显示,瘤内高灌注区的BF值、BV值、PS值与同侧肾皮质比较,差异无统计学意义(t=1.72,P>0.05;t=0.72,P>0.05;t=1.37,P>0.05);瘤内高灌注区的BF值、BV值、PS值较对侧肾皮质降低,差异有统计学意义(t=10.39,P<0.01;t=26.26,P<0.01;t=33.29,P<0.01);瘤内高灌注区的MTT值与同侧肾皮质、对侧肾皮质比较,差异无统计学意义(t=1.04,P>0.05;t=1.06,P>0.05)。瘤内低灌注区的B F值、B V值、P S值较同侧肾皮质降低,差异有统计学意义(t=39.35,P<0.01;t=20.63,P<0.01;t=31.03,P<0.01);瘤内低灌注区的BF值、BV值、PS值较对侧肾皮质降低,差异有统计学意义(t=46.04,P<0.01;t=53.55,P<0.01;t=104.28,P<0.01);瘤内低灌注区的MTT值较同侧肾皮质、对侧肾皮质增高,差异有统计学意义(t=88.19,P<0.01;t=90.06,P<0.01)。肿瘤同侧肾皮质的BF值、BV值、PS值低于对侧肾皮质,差异有统计学意义(t=10.60,P<0.01;t=12.63,P<0.01;t=34.46,P<0.01);同侧肾皮质和对侧肾皮质MTT值比较,差异无统计学意义(t=0.54,P>0.05)。
2.3 CTA结果
动态CTA图像清楚显示对比剂流入至流出肾动脉及肿瘤新生血管的过程(图9~11)。多数病例在第3~9时相中双肾动脉和肿瘤新生血管显示较清楚,血管内对比剂浓度峰值时间大致位于第4~7时相,其中6例显示一侧或两侧肾动脉主干不同程度狭窄。24例中10例肿瘤新生血管丰富;14例肿瘤新生血管不够丰富(图12)。由于肿瘤所在位置及两肾位置高低的不同,除1例患者两侧肾基本在扫描范围内,其余23例患者两侧肾脏的一极和(或)两极未在扫描范围内。
2.4 射线剂量
本组中8例重复扫描16次,16例重复扫描18次,相应的射线剂量长度乘积(dose length product,D L P)分别为676.53 m G y·c m和761.10m Gy·cm。
3 讨论
CTP能同时提供组织形态学和血流动力学方面的信息,已广泛应用于脑梗死的早期诊断及早期治疗,对于肿瘤新生血管的评估和疗效的监测也越来越多地应用于临床[4~8]。由于灌注分析需要观察整个微循环过程,因此CTP必须在同一个解剖位置进行多周期的动态扫描。以往的CTP进行原位扫描,灌注扫描覆盖范围与探测器宽度等同,即使采用64层螺旋CT机,覆盖范围也只能达到40mm,因此CTP在临床上的应用一直受到扫描覆盖范围的限制。解决扫描覆盖范围可在毗邻的位置做连续2次扫描,注射2次对比剂,但这不仅使患者承受双倍的射线剂量和双倍的对比剂剂量,并且延长了扫描时间[9]。
VS模式是指在一次对比剂团注后,扫描床在连续两个位置间交替往复的快速扫描,以这种模式在64层螺旋CT上进行灌注检查,不仅可以使灌注扫描覆盖范围加倍至80mm,而且可以同时获得所有扫描时相内的CTA——即动态CTA。也就是说,只进行一次扫描,注射一次对比剂,在不增加射线剂量和对比剂用量的前提下,同时获得大范围CTP和动态CTA图像。
应用VS模式进行灌注检查,在加倍扫描覆盖范围的同时降低了时间分辨率。由于床位移动需要一定的时间,其扫描周期为2.8s,扫描间隔时间的增大会令人担心所获得的灌注图像和灌注参数是否可靠。Wintermark等[10]曾研究时间分辨率对脑灌注参数值的影响,将脑卒中患者电影扫描的灌注数据进行重建或间隔取样,获得同一患者时间分辨率分别为0.5s、1s、2s、3s、4s、5s、6s的各灌注参数值,结果显示注射对比剂(300mg I/ml)50ml时,时间分辨率在3s范围内不会影响CT灌注参数值的准确性。郭濴等[11]采用轴扫模式(时间分辨率为3s)和电影模式(时间分辨率为1s)分别进行脑灌注扫描,两种方法所测得的正常成人脑灰质、脑白质的灌注参数值无显著差异,且与既往文献报道[12,13]结果基本一致。VS模式灌注检查的时间分辨率为2.8s,在文献报道[10,11]所允许的范围内,本组24例肾癌患者CTP图像采用较高的图像平滑处理系数以改善图像质量,肿瘤的CT血流灌注特征在CTP图像上均得以清楚显示,且与以往文献报道基本相符[14~16],说明VS模式CTP获得的灌注参数图像可靠,这种检查技术可行。本研究结果显示,肿瘤同侧肾皮质BF值、BV值、PS值低于对侧肾皮质,推测这是由于肿瘤形成的大量新生血管产生窃血现象,从而影响了正常肾组织的血流分布,使同侧肾皮质灌注下降。此外,肿瘤致血管内癌栓形成也会影响到肿瘤同侧肾皮质的血流灌注[15,16]。
应用VS模式进行灌注检查,在获得CTP图像的同时还能得到扫描覆盖范围内的动态CTA。以往CTP的扫描覆盖范围局限于40mm内,这个范围无法获得一个完整的CTA图像,VS模式使灌注覆盖范围扩大到80mm,这一范围足以覆盖两侧肾动脉主干及其大部分分支。动态CTA内包括了动脉峰值时相的CTA,因此在对比剂用量较少的情况下亦能得到质量较好的CTA图像[17,18],动态CTA还可动态观察对比剂流入和流出过程,一定程度上可以模仿数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)血管成像效果[19]。本组24例肾癌患者双肾动脉主干、主要分支及肿瘤新生血管的形态和血流动态变化均得以清楚显示,但23例患者两侧肾的一极和(或)两极不在扫描范围内,说明80mm的覆盖范围对于肾来说稍显不足。
CTP是一项射线剂量较高的检查项目,这也在一定程度上限制了其临床应用。本组患者的DLP分别为676.53m Gy·cm和761.10m Gy·cm,以腹部脏器平均有效剂量权重系数为0.015m Sv/(m Gy·cm)来计算,则患者接受的有效射线剂量分别为10.15m Sv和11.42m Sv,接近于常规腹部两期增强扫描的射线剂量。
关键词：乳腺肿瘤,磁共振成像,扩散加权成像,表观扩散系数,图像增强,诊断,鉴别
动态增强磁共振成像(dynamic contrast-enhanced MR imaging,DCE-MRI)和扩散加权成像(DWI)在乳腺病变中的广泛应用,提供了关于形态学、血流动力学及表观扩散系数(ADC)等大量诊断信息。本研究旨在通过分析乳腺良、恶性病变的形态学、血流动力学表现,结合ADC值,采用单变量和多变量分析,分析有意义的恶性MR征象,制订乳腺癌的MR诊断策略,探讨DCE-MRI结合DWI对乳腺病变的诊断和鉴别诊断价值。
1 资料与方法
1.1 研究对象
纳入2005-03~2009-06行乳腺DCE-MRI和DWI检查并经病理证实的223例乳腺病变患者,其中女性221例,男性2例;年龄18~75岁。排除标准:(1)MR检查前1周内行乳腺肿块穿刺者;(2)已行新辅助化疗者;(3)因脂肪抑制不均匀而影响病变观察者;(4)因金属异物或运动产生伪影者。
1.2 仪器与方法
采用GE 1.5T超导磁共振扫描仪(Signa Excite HD),梯度场40m T/m,梯度切换率150T/(m·s);4通道乳腺专用表面线圈。采用平面回波-扩散加权成像序列(EPI-DWI):b值=0、1000s/mm2。动态增强扫描采用VIBRANT序列,注射造影剂前及注射后0、1、2、3、4、5、6min各扫描一次,造影剂采用钆喷替酸葡甲胺(Gd-DTPA)0.1mmol/kg,高压注射器注射速度2ml/s。
1.3 图像后处理
应用ADW 4.3图像处理工作站,由2名有乳腺MR工作经验的放射科医师采用双盲法独立阅片,参照美国放射学会(ACR)2003年乳腺MR影像报告与数据系统(BI-RADS MRI)[1]将病变分为肿块性病变和非肿块性病变,分析其形态学表现和血流动力学表现,测量ADC值。形态学表现诊断要点包括:肿块的形状、边缘及内部增强特征,非肿块性病变的分布特征及内部增强特征。应用Functool软件,感兴趣区(ROI)置于病变增强最显著区,制作时间-信号强度曲线(TIC)。血流动力学表现诊断要点包括:TIC类型(持续上升型、平台型、廓清型)、早期增强率、平台型及廓清型曲线的最大增强率和达峰时间。早期增强率采用1min增强率计算。ADC值测量:应用Functool软件,参照MR增强扫描图像对病变进行准确定位,将ROI置于病变区,要求ROI略小于病变,并尽量避免病变坏死或囊变区,在ADC图上测量其平均ADC值;将ROI置于对侧正常乳腺腺体致密区,测量其平均ADC值作为正常对照。所有数据均测量3次取平均值。
1.4 病理检查
病理切片由病理科医师进行染色及免疫组化分析后作出病理诊断。
1.5 数据分析
根据接收者工作特征曲线(ROC)确定诊断界值。根据单变量Logistic回归分析的P值和风险比(OR)分析有意义的恶性MR征象。OR>1为危险因素,是恶性征象;而OR<1为保护性因素,是良性征象。建立Logistic回归模型,并以病理诊断为“金标准”计算诊断模型的敏感性、特异性、诊断准确性、阳性预测值及阴性预测值。
1.6 统计学方法
采用SPSS 15.0软件,计量资料数据以表示,乳腺良、恶性病变的最大增强率、1min增强率、达峰时间行t检验;进行单变量及多变量Logistic回归分析,P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 病理结果
236个乳腺病灶均经穿刺或手术病理证实,其中恶性155个,良性81个;肿块性病变159例(恶性103例,良性56例);非肿块性病变75例(恶性50例,良性25例),2例无法明确分组。
2.2 肿块性病变的MR征象的单变量和多变量分析
肿块边缘、毛刺征、内部增强特征、TIC类型在良、恶性病变中差异有统计学意义(P<0.05);边缘不光滑、有毛刺、内部增强不均匀、廓清型TIC曲线是有显著意义的恶性征象;形状不规则、平台型曲线有恶性倾向(OR=4.265、5.319),但未达到显著水平(P>0.05)。恶性肿块的1min增强率高于良性肿块,差异有统计学意义(P<0.05);根据ROC曲线确定界值为105%,即1min增强率>105%诊断为恶性。将肿块形状、边缘、毛刺征、内部增强特征、TIC类型、ADC值纳入多变量回归模型(表1),根据回归模型计算出每个病变的预测概率。以病理结果为“金标准”,根据ROC曲线确定预测概率的界值为0.6196,即当预测概率>0.6196时诊断为恶性,该诊断模型的敏感性为85.3%(87/102),特异性为84.6%(44/52),阳性预测值为91.6%(87/95),阴性预测值为74.6%(44/59),诊断准确性为85.1%(131/154)。
2.3 非肿块性病变的MR征象的单变量和多变量分析
T I C类型在良、恶性病变中差异有统计学意义(P<0.05);廓清型TIC曲线为恶性征象;平台型曲线和节段性分布有恶性倾向(OR=14.778、56.833),但未达到显著水平(P>0.05)。恶性病变的1min增强率高于良性病变,差异有统计学意义(P<0.05)。根据ROC曲线确定界值为75%,即1min增强率>75%诊断为恶性。良、恶性病变最大增强率和达峰时间差异无统计学意义(P>0.05)。将TIC类型和ADC值纳入回归模型(表2),根据回归模型计算出每个病变的预测概率。以病理结果为“金标准”,根据ROC曲线确定预测概率的界值为0.6295,即当预测概率>0.6295时诊断为恶性,该诊断模型的敏感性为82.0%(41/50),特异性为83.3%(20/24),阳性预测值为91.1%(41/45),阴性预测值为69.0%(20/29),诊断准确性为82.4%(61/74)。
2.4 回归模型的验证与病理对照分析
真阳性病例如图1~3所示,左乳外上象限肿块,不规则形,边缘不光滑,毛刺征明显,TIC呈廓清型,ADC值约为0.8×10-3mm2/s,各个征象均提示为恶性,根据回归模型预测其恶性概率为98%,穿刺病理证实为乳腺癌。如图4~6所示,左乳内下象限均匀增强圆形肿块,边缘较光滑,毛刺征不明显,TIC为持续上升型,ADC值约为0.8×10-3mm2/s,凭主观判断其良恶性有一定困难,根据回归模型预测其恶性的概率为98%,手术病理证实为浸润性导管癌。假阳性病例如图7~9所示,右乳多发不规则肿块,周边增强明显,边缘不光滑,毛刺征明显,TIC呈平台型,DWI上肿块周边呈高信号,ADC值约为0.9×10-3mm2/s,评估为BI-RADS 4级,高度怀疑恶性;回归模型预测其恶性概率为90%,病理诊断为乳腺慢性炎症。
3 讨论
3.1 肿块性病变的MR表现及诊断效能
本研究对159例肿块性病变进行单变量分析结果表明,毛刺征、边缘不光滑、内部增强不均匀是典型的恶性征象。毛刺征恶性风险最大(OR=23.1),边缘光滑、无毛刺、内部均匀增强是典型良性表现;Tozaki等[2]总结了171例乳腺肿块性病变,发现最常见的恶性征象为内部不均匀增强(96%),阳性预测值最高的恶性征象为毛刺征(100%)、中心延迟增强(100%)、内部间隔增强(97%)和形状不规则(97%),诊断准确率最高的恶性征象为毛刺征(100%),最常见的良性征象为边缘光滑(占80%~82%),可见肿块边缘和内部增强特征是鉴别其良恶性的关键。但是良恶性肿块的形态学表现存在交叉重叠,本研究中少数恶性肿块表现为无毛刺(27.2%)、边缘光滑(17.5%)、内部均匀增强(11.7%),少数良性肿块有毛刺(10.7%)、边缘不光滑(19.6%)、内部增强不均匀(42.9%)。Lee等[3]报道毛刺征常见于恶性病变,但也见于放射状瘢痕。Szabo等[4]研究发现高级别的浸润性导管癌周边增强更显著,但脂肪坏死或伴有炎症反应的囊肿也常表现为环形增强[5]。本研究发现,TIC类型在良恶性肿块中有显著差异,其中廓清型曲线是典型恶性征象,平台型曲线在良恶性均可见,但多见于恶性;持续上升型曲线多见于良性肿块。恶性肿块的1min增强率高于良性肿块,根据ROC曲线确定界值,肿块的1min增强率>105%时诊断为恶性,但敏感性较低(56.7%),特异性较高(71%),诊断效能较低。
3.2 非肿块性病变的MR表现及诊断效能
本研究结果表明节段性分布明显多见于恶性(93.9%),节段性分布的恶性风险大(OR=56.833),是非肿块性病变的典型恶性征象。非肿块性病变的1min增强率>75%时诊断为恶性,敏感性和特异性分别为76.0%和77.3%。最大增强率和达峰时间在良恶性病变之间并无显著差异。非肿块性病变的定性诊断有一定困难。Liberman等[6]发现导管样分布或节段性分布多见于导管内癌、浸润性导管癌,但也可见于不典型导管增生、乳头状瘤或硬化性腺病。Sakamoto等[7]总结了102例非肿块性病变的MRI表现及BI-RADS分级,发现簇状环形增强的恶性肿瘤阳性预测值最高,为67%;分支导管样增强、簇状增强、线性导管样增强的阳性预测值分别为38%、20%、11%,并指出簇状环形增强、导管分支样增强及簇状增强的非肿块病变应评估为BI-RADS 4级而行活检。因此,正确判断非肿块性病变的分布特点和内部增强特征对于鉴别其良恶性至关重要。Kuhl等[8]认为早期增强率的诊断价值相对较低,可以牺牲一定的时间分辨率来增加空间分辨率,有助于显示病变内部的细微结构及边缘形态特征,提高诊断信心和诊断准确率。本研究增强扫描序列中每时相采集时间为1min,可以同时兼顾时间分辨率和空间分辨率。
3.3 DCE-MRI与DWI联合应用诊断模型的建立及诊断效能
DCE-MRI和DWI联合应用可提供大量的诊断信息,而面对众多MR征象如何进行综合判断,是实际工作中面临的又一大难题。以往有研究采用Fischer评分法根据DCE-MRI预测病变的恶性概率[9],将圆形、类圆形、分叶形和边缘光滑定为0分,不规则形、毛刺或边界模糊定为1分,TIC流入型曲线为0分,平台型曲线为1分,流出型为2分;形态(0、1)+动态(0、1、2)计算总分,积分为2分诊断可疑恶性,积分为3分诊断恶性,以≥2分为动态增强扫描阳性诊断[10]。而本研究结果显示,各个征象在回归模型中对恶性评判所占权重不同,不能简单用1分或2分来评判,此外,Fischer评分法只是针对形态学和血流动力学表现,无法对DCE-MRI与DWI联合诊断进行分析。因此,本研究采用Logistic回归多变量分析,在形态学、血流动力学及ADC值等大量诊断信息中,提取有价值的诊断指标,并根据各自所占权重建立诊断模型,预测恶性发生概率,使联合诊断得到合理应用。
本研究多变量分析结果显示,肿块形状、边缘、毛刺征、内部增强特征、TIC类型和ADC值对肿块良恶性评判有意义,根据ROC曲线确定预测概率的界值为0.6196时,诊断模型的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值和准确性分别为85.3%、84.6%、91.6%、74.6%和85.1%。而对于非肿块性病变,只有TIC和ADC值对良恶性评判有意义,根据ROC曲线确定预测概率的界值为0.6295,诊断模型的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值和准确性分别为82.0%、83.3%、91.1%、69.0%和82.4%。Yabuuchi等[11]对192个乳腺肿块进行单变量和多变量分析认为,边缘不规则、内部不均匀增强、边缘增强、平台型和廓清型TIC、ADC值<1.1×10-3mm2/s是有意义的恶性指征,将这6个征象纳入回归模型,诊断的敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值和准确性分别为92%、86%、97%、71%和91%,与本研究结果相似。但是对乳腺非肿块性病变的相关研究少见报道。
DCE-MRI与DWI联合应用诊断乳腺癌的敏感性、特异性和准确性都有了很大的提高,笔者建议将DCE-MRI和DWI作为乳腺常规扫描方法,对于肿块和非肿块应当采用不同的诊断策略。对于典型病例术前MR诊断并不困难,但在实际工作中,并非所有病例都表现如此典型,凭主观判断其良恶性有一定困难,合理应用统计学方法建立诊断策略可以增强诊断信心,减少个体差异,提高乳腺癌的诊断准确率。
DCE-MRI与DWI联合应用仍然存在假阳性和假阴性。少数乳腺癌术前MR也有可能漏诊,包括分化好的浸润性导管癌、特殊病理类型的乳腺癌如髓样癌、筛状癌、神经内分泌癌、黏液腺癌等,尤其当肿瘤直径<1cm时,其形态学常为良性表现,毛刺征常不明显,更容易漏诊。同样,少数良性病变如脂肪坏死、慢性乳腺炎、导管内乳头状瘤等容易诊断为恶性。由此可见,乳腺病变的影像学表现复杂多样,尚需进一步积累病例反复总结经验,深入认识各种MR征象,不断改进、完善诊断策略,减少主观偏移,从而提高乳腺癌的诊断准确性。
参考文献
[1]American College of Radiology.Breast imaging reporting and data system atlas(BI-RADS atlas).Reston,VA:American College of Radiology,2003:8-62.
[2]Tozaki M,Igarashi T,Fukuda K.Positive and negative predictive values of BI-RADS-MRI descriptors for focal breast masses.Magn Reson Med Sci,2006,5(1):7-15.
[3]Lee SH,Cho N,Kim SJ,et al.Correlation between high resolution dynamic MR features and prognostic factors in breast cancer.Korean J Radiol,2008,9(1):10-18.
[4]SzabóBK,Aspelin P,Kristoffersen Wiberg M,et al.Invasive breast cancer:correlation of dynamic MR features with prognostic factors.Eur Radiol,2003,13(11):2425-2435.
[5]Levrini G,Nicoli F,Borasi G,et al.MRI patterns of invasive lobular breast cancer.Eur J Radiol,2006,59(3):472.
[6]Liberman L,Morris EA,Dershaw DD,et al.Ductal enhancement on MR imaging of the breast.Am J Roentgenol,2003,181(2):519-525.
[7]Sakamoto N,Tozaki M,Higa K,et al.Categorization of non-mass-like breast lesions detected by MRI.Breast Cancer,2008,15(3):241-246.
[8]Kuhl CK,Schild HH,Morakkabati N.Dynamic bilateral contrast-enhanced MR imaging of the breast:trade-off between spatial and temporal resolution.Radiology,2005,236(3):789-800.
[9]Fischer U,Kopka L,Grabbe E.Breast carcinoma:effect of preoperative contrast enhanced MR imaging on the therapeutic approach.Radiology,1999,213(3):881-888.
[10]李洁,张晓鹏,曹崑,等.乳腺MR动态增强扫描联合扩散加权成像的临床应用评价.中国医学影像技术,2005,21(12):1821-1825.
1 资料与方法
1.1 一般资料
收集该院100例接受肝纤维化治疗的患者, 该次研究中患者均符合纳入标准, 并排除先天性疾病;患者均有不同程度腹痛、剑突下疼痛、恶心以及呕吐的临床症状;患者年龄在23~68岁, 平均年龄在 (24.3±0.8) 岁;其中中度肝硬化患者为30例, 重度肝纤维化患者为30例, 轻度肝纤维化患者为40例;然后将患者随机分成两组, 对照组患者与观察组患者中都有50例人数, 且对照组与观察组中按重度、轻度、中度分配, 确保每组患者中都有相同程度的患者数目, 其中对照组患者年龄在23~67岁, 平均年龄在 (25.3±0.9) 岁;中度肝硬化患者为15例, 重度肝纤维化患者为15例, 轻度肝纤维化患者为20例;观察组患者年龄在24~69岁, 平均年龄在 (23.8±1.1) 岁;中度肝硬化患者为15例, 重度肝纤维化患者为15例, 轻度肝纤维化患者为20例。两组患者在性年龄、病情等资料方面相比较, 其差异无统计学意义, 具有一定的可比性。
1.2 方法
对于两组中的患者, 对照组的患者采用血清学方法评价肝纤维化程度, 采用酶联免疫法测定, 对患者的透明质酸、层粘连蛋白、IV型胶原以及III型前胶原进行检测, 其血清学检查全部都在患者的肝穿刺检查前后3 d之内完成;对观察组患者采用德国西门子1.5T超导型核磁共振扫描仪进行检查, 具体就是对每一位患者应该保持空腹状态4 h, 并在检查时需要取仰卧位, 施行常规SKWHCY-20型MRI肝脏扫描程序, 行动态增强之后, 对患者高压注射肘静脉团, 均要对患者进行4期的扫描, 而且共扫描12个时相, 并分析患者的动态增强原始数据。
1.3 疗效评定指标
根据患者肝实质部位的TIC、TTP、评价峰高、MSI、MSD作为评价指标, 分析应用核磁共振动态增强成像评价肝纤维化程度的价值。
1.4 统计方法
采用SSPS 12.0统计学软件对统计的数据进行处理, 计量资料采用均数±标准差 (±s) 表示, 行t检验, 计数资料采用[n (%) ]表示, 行χ2检验。
2 结果
在分析完两组患者的肝纤维化程度之后, 观察组患者的肝纤维化程度评价符合率为80.0%, 对照组患者则仅为60.0%, 两组之间符合率差异有统计学意义 (P<0.05) 。见表1。
对核磁共振动态增强成像后的肝纤维化程度评价中得出, MSI、MSD、TIC与肝纤维化程度呈负相关, TTP与肝纤维化程度呈正相关, 见表2。
3 讨论
肝纤维化是一种慢性病变过程, 该病理特征很多慢性肝损伤患者均具有, 如果没有得到及时的诊断和治疗, 则极易恶化为肝硬化。现阶段, 组织病理学检查是诊断肝纤维化的金标准, 但是由于肝穿刺具有严重的创伤性, 因此临床在进行组织病理学检查时很难重复检查, 因此无法作为肝纤维化的动态监测指标。长期以来, 医学界有关学者一直致力于寻找具有较好的敏感性和特异性的非创伤性血清学指标, 以对肝纤维化的发展进程进行有效的监测。对临床中, 应用核磁共振动态增强成像技术评价患者的肝纤维化程度, 不仅可动态反映出患者肝纤维化的血液流变学变化, 还可以有效地提高临床诊断肝纤维化结果的准确性。针对观察组中患者中, 采用核磁共振动态增强成像评价肝纤维化程度, 并分析观察两组患者肝实质部位的TIC、TTP、评价峰高、信号上升最大斜率 (MSI) 以及信号下降的最大斜率 (MSD) , 这些临床发展都可以证实应用核磁共振动态增强成像技术, 具有实际的应用价值。其中在该次研究中发现, MRI在中轻度中的诊断符合率要明显高于重度肝纤维化患者, 其中李新瑜[1]等在研究中也发现, 在对中度肝纤维化上, 其所有斜率指标均具有一定的意义, 准确率可以达到72.8%~87.7%, 但是在对重度肝纤维化进行诊断的时候, 其诊断准确率却偏低, 研究结果相符, 但是关于是否能够对中度以上肝纤维化诊断准确率进行提高, 还需要进一步进行研究。
其中在患者肝纤维化程度评价研究中发现, 不同程度的肝脏峰值高度的改变, 其引起原因还主要集中在肝脏总血流量的改变之上。在研究中纤维化早期峰值普遍存在略微增高现象, 其可以采用肝纤维化门脉压力增高, 而减少了其门静脉供血, 导致门脉血流不足, 对于肝脏的一些代谢物不能进行清除, 其血管活性物质集中在一起患者, 最终引起患者动脉扩张, 增加其动脉血流量, 患者的肝血流量轻度上升因为其肝动脉代偿性血供增加以及门静脉血供减少共同导致, 这一原因对其进行解释[2]。此次研究动脉期肝脏MSI和肝纤维化程度呈负相关关系, 也就能够充分的说明中重度肝纤维化其依然存在代偿性增加问题, 但是其增加幅度却出现了减小, 由于其门脉供血出现的减少, 而也会进一步降低肝脏的总体血流量。在患者肝硬化时期, 不管是其肝脏峰高、门脉期MSI, 还是动脉期MSI均会出现降低趋势, 由此可以说明在患者肝硬化期, 患者的血管调节功能已经达到了一定的限度, 再加上门脉灌注量以及肝动脉灌注量两者一起出现了下降, 才会最终出现总肝血流量下降的情况[3]。
中重度肝纤维化中, 特别是肝硬化时期其肝脏TIC曲线也会出现明显的改变, 其原因也就是达峰时间出现延迟现象, 并且在其曲线下降阶段出现平缓, 甚至还会在峰高水平进行维持, 同时也会有一部分肝硬化患者的TIC曲线不会出现明显的波峰, 只是呈现出来的缓慢持续走高趋势。其中患者达峰出现延迟原因是肝纤维化以及肝硬化时期, 患者的纤维组织会出现增生, 同时也会形成假小叶, 从而导致患者的肝窦受压, 和其门脉血流受到一定阻碍具有相关性[4]。其中患者TIC下降段中出现MSD减低, 是因为其Disses间隙胶原存在沉积, 从而导致对比剂在其过程中的运动水平受到了影响, 对比剂分子通过的时间自然也就得到了增加。该次患者在研究过程中, 重度肝纤维化患者的MSD明显低于中轻度肝纤维化患者, 其主要是重度肝纤维化患者的肝脏总血流量轻度增加。
另外在该患者临床研究中也明显的发现, 患者的血流动力学也出现了显著改变, 并且随着患者肝纤维化程度的逐渐加大, 其达峰时间也在不断的进行延迟, 峰高也越来越低。通过这一问题也就充分的表明在患者的肝纤维化在形成过程中, 其门脉阻力也在不断的进行增加, 因此其脾脏血流非常容易发生不畅问题, 那么其脾脏强化达峰时间也自然会进行相应的延迟, 并且患者的肝纤维化程度越重, 那么也会进一步对其脾脏淤血程度进行加重, 压力也会随之增高, 其强化程度自然也就会随之进行下降。在对以上患者进行分析过程中发现, 其轻度纤维化时期患者的脾脏强化速度明显的要高于其他两组, 这是因为随着患者肝纤维化程度的逐渐加重, 对脾脏的影响也越大[5,6,7]。在患者的轻度肝纤维化时期, 脾脏动脉期MSI也会随着患者动脉血供代偿性的不断增加而增加。患者脾静脉回流会因为患者门脉高压的持续升高而出现障碍, 最终导致脾脏出现淤血, 进一步导致动脉充血的发生, 脾脏MSI也就会随着血流速度的逐渐下降而下降。同样患者的肝纤维化程度越重, 患者的MSD也就会下降越严重, 因此以上研究结果也明显显示出, 重度肝纤维化患者的MSD要明显的低于中轻度肝纤维化患者[8,9]。患者脾脏的MSD能够对患者的窦性门脉高压程度进行直接反映, 同时患者的动脉期脾脏MSI也能够直接反映出患者的脾脏淤血程度, 也能够对其门脉高压进行间接反映, 因此在肝纤维化患者中对其脾脏TIC进行观察, 具有重要意义, 非常有助于对患者的肝纤维化程度进行判断。其中肝MCD以及门静脉MSI在肝纤维化程度判定中, 均具有较高敏感度。
综上, 观察组患者的肝纤维化程度评价符合率为80.0%, 对照组患者则仅为60.0%, 两组之间符合率差异有统计学意义 (P<0.05) ;观察组患者评价中, 明确诊断出MSI、MSD、TIC与肝纤维化程度呈负相关, TTP与肝纤维化程度呈正相关。可以明确得知临床中对肝纤维化治疗的患者, 采用核磁共振动态增强成像技术, 评价患者的纤维化程度, 不仅其应用价值高于其它评价方法, 还可以反映出患者肝纤维化血液动力流变学变化, 值得在实际在推广应用。
摘要：目的 评价核磁共振动态增强成像在肝纤维化程度评价中的应用价值分析。方法 回顾性分析该院实施治疗的肝纤维化治疗患者100例, 将其均分成两组, 其中对照组50例患者实施常规血清学肝纤维化程度评价;观察组50例患者则采用核磁共振动态增强成像对肝纤维化程度进行评价, 对比分析其临床结果。结果 观察组患者的肝纤维化程度评价符合率为80.0%, 对照组患者则仅为60.0%, 两组之间符合率对比差异有统计学意义 (P<0.05) ;观察组患者评价中, 明确诊断出MSI、MSD、TIC与肝纤维化程度呈负相关, TTP与肝纤维化程度呈正相关。结论 核磁共振动态增强成像在肝纤维化程度评价中应用, 更有助于对提高其临床诊断符合率, 值得进一步对其进行推广应用。
关键词：核磁共振动态增强成像,肝纤维化程度,评价
参考文献
[1]李新瑜, 熊伟, 韩路军, 等.核磁共振动态增强成像评价肝纤维化的临床应用[J].南方医科大学学报, 2011, 31 (7) :1259-1263.
[2]汪红志, 许凌峰, 俞捷, 等.基于核磁共振弹性成像技术的肝纤维化分级体模研究[J].物理学报, 2010, 59 (10) :7463-7471.
[3]张刚.核磁共振动态增强成像评价肝纤维化的临床应用[J].医学理论与实践, 2013, 26 (3) :356-357.
[4]詹韵韵, 张新书, 姜凡, 等.超声造影评价肝纤维化程度的临床应用价值[J].安徽医科大学学报, 2012, 47 (4) :189-190.
[5]阮聪.核磁共振动态增强成像评价肝纤维化的临床应用[J].医学信息, 2013, 24 (22) :467-468.
[6]尹丰.论螺旋CT与核磁共振成像对肝小静脉闭塞病的临床诊断意义[J].医学信息, 2013, 26 (4) :411-412.
[7]李广明.肝硬化结节中CT与核磁共振成像分析[J].中国医药导刊, 2012, 8 (10) :1728.
[8]杨杰, 张孟超, 来颖, 等.核磁共振SWI序列在肝脏疾病诊断中的应用[J].中国实验诊断学, 2012, 16 (2) :370-372.
