利声显增强前后正常肝和肝硬化平均灰度值和彩点百分比研究
赵宝珍 陈莉 陆世萍 钱国正 姚炜 孙秀英
摘 要 目的：用计算机数字化表达利声显增强前后正常肝和肝硬化平均灰度值和彩点百分比。方法：用HP Sonos 2500型彩超仪对12例正常人和28例肝硬化患者利声显增强前后的肝脏进行检测，计算机对感兴趣区的彩色和黑白图像取样、处理和数字化表达。结果：利声显注射后，正常肝和肝硬化黑白图像清晰度改善，彩色多普勒信号增强，正常肝注射前后的平均灰度值为66.07±10.65 vs 77.78±12.42，肝硬化的为79.64±16.38 vs 92.06±19.15；正常肝注射前后的彩点百分比为1.12±0.23 vs 13.0±5.25，肝硬化的为1.26±0.61 vs 8.27±6.11。结论：肝硬化的平均灰度值较正常肝高，利声显增强后，肝硬化彩点百分比增高的幅度明显小于正常肝，此与肝硬化时肝组织的病理变化有关。计算机数字化表达肝脏图像的彩点百分比和平均灰度值是一种新的尝试，对于进一步判断肝硬化的病变程度有较大的临床价值和意义。
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关键词：利声显 肝硬化 计算机
肝硬化的组织结构与正常肝不同，既往曾有学者用B超图像纹理参数对这两类肝脏的图像灰度进行定量比较〔1〕。但对肝实质区彩色多普勒信号之间的差异尚未见研究报道。自1998年5月至1999年1月，我们经外周静脉注射超声造影剂利声显(Levovist),用计算机软件处理、数字化表达正常肝和肝硬化注射前后感兴趣区的平均灰度值和彩点百分比，以探讨它们之间的差异。
资料与方法
检测对象：正常人12例，男9例女3例，年龄20～52岁，平均37±11.69岁。系自愿参加者，无肝脏病史，肝功能化验正常。肝硬化患者28例，男24例女4例，年龄28～69岁，平均44.3±10.92岁。多数患者有乙型肝炎病史，B超、CT或MRI检查及肝功能化验明确诊断为肝硬化，部分合并有原发性肝癌。
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方法：①使用HP Sonos 2500型彩超仪，探头频率2.5MHz。检查时所设置的仪器条件一致，图像深度、彩色增益、彩色色标、显示屏辉度和对比度及分层增益曲线相似；②利声显注射前先对肝脏进行详细检测，选择右肝或左肝距包膜0.5～1.0cm向下处为感兴趣区，局部无占位性病灶。用计算机对感兴趣区彩色图像取样时间分别于利声显注射前和注射后彩色多普勒信号增强高峰时；对黑白图像取样时间分别于利声显注射前和注射后5min左右，前后取样切面一致；③利声显的应用方法：用7ml无菌注射用水将1支利声显(2.5g/支)稀释为浓度300mg/ml的溶液，摇动数秒，静置2min后，经左上肢桡静脉或手背静脉推注，50～70sec推注完毕，所有患者均注射1支利声显。推注过程中及推注后连续观察，录像记录；④计算机图像分析软件由计算机专家按照二维、彩色图像成像原理设计，将黑白图像灰度和彩色图像中的红、蓝色(包括绿色)显示分为256个等级，可详细计算并显示出具体数据。分析时先对所取图像感兴趣区进行上、下、左、右定界。上、下界和左、右界的间距约3～4cm，故感兴趣区的面积约9cm2～16cm2。定界后，计算机自动显示黑白图像感兴趣区的总灰度点数、平均灰度值及其标准差和彩色图像感兴趣区的总彩点数及彩点百分比；⑤取彩色图像感兴趣区彩点百分比和黑白图像感兴趣区的平均灰度值进行统计学分析，相对应值进行u检验和t检验，数据用X±s表示。
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结 果
1.利声显注射前，正常肝实质区光点分布均匀，呈中等强度回声；肝硬化实质区回声增强，光点粗大，分布呈网络状、斑片状，小“结节”状。彩色显示时，两种肝组织内均见微弱的彩色多普勒信号，分布稀疏，间断闪烁。利声显注射后，彩色多普勒信号最快15sec、最迟35sec开始增强，90sec达高峰，3～4min开始减弱，总计增强持续时间约10～12min左右。增强后的彩色多普勒信号清楚，色泽鲜亮，走行及分支显而易见。肉眼观正常肝区内的彩色多普勒信号丰富且分布均匀，肝硬化的彩色多普勒信号多局限于血管走行处，肝实质区较少。同时二维图像显示，利声显注射后，肝实质区回声增强(图1)。
2.统计学分析每例利声显注射前后感兴趣区彩色图像的彩点百分比和黑白图像平均灰度值数据差异明显，u检验每例P值均<0.0001；t检验结果见表1。
A.利声显注射前正常肝实质区仅有微弱的彩色多普勒信号；B.利声显注射后同一正常肝实质区的彩色多普勒信号增强，分布较均匀；C.利声显注射前肝硬化实质区内彩色多普勒信号微弱；D.利声显注射后同一肝硬化实质区内的彩色多普勒信号增强，但无正常肝增强后丰富，多局限于血管处。另将图A与B、C与D比较，可见利声显注射后，二维图像显示肝实质区回声增强
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图1 利声显注射前后正常肝和肝硬化实质区二维彩色图像
附表结果有如下特点：①利声显注射前，正常肝和肝硬化的彩点百分比平均值较接近，但肝硬化彩点百分比标准差大于正常肝；②肝硬化的平均灰度值高于正常肝；③利声显注射后，两种肝组织的彩点百分比及平均灰度值均显著增高，但正常肝组织彩点百分比增高的幅度明显大于肝硬化，其平均灰度值增高的幅度与肝硬化相接近。
表1 利声显增强前后正常肝和肝硬化感兴趣区彩点百分比和平均灰度值
组 别
彩点百分比
平均灰度值
注射前
注射后
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注射前
注射后
正常肝
肝硬化
1.12±0.23
1.26±0.61
13.0±5.25**
8.27±6.11**Δ
66.07±10.65
79.64±16.38Δ
77.78±12.42*
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92.06±19.15*Δ
**：与注射前相比有高度显著差异P<0.01；*：与注射前相比有显著差异0.05>P>0.01；
Δ：与正常肝相比有显著差异0.05>P>0.01
讨 论
肝硬化时，超声图像显现肝脏光点增粗、回声增强且分布不均匀，此与肝脏受病毒、酒精等有害因素刺激，肝细胞反复大量变性、坏死、代偿性增生，肝小叶被破坏，假小叶形成，纤维结节再生有关。从理论上讲，不同患者肝硬化的病变程度不同，回声存有差异。如何能在一般超声诊断基础上对肝硬化病变程度作出进一步判断，是多年来许多临床医师和医学影像工作者一直希望并致力解决的问题。1991年，李玉兰等用B超图像纹理参数定量肝硬化的纹理参数为0.69，正常肝的纹理参数为0.45～0.51〔1〕。本研究用计算机数字化处理方法，定量出肝硬化和正常肝的平均灰度值为79.64±16.38 vs 66.07±10.65。由此见肝硬化的平均灰度值较正常肝高，此结果与李玉兰等所研究的相似。我们曾试将每例肝硬化与正常肝平均灰度值比较，发现其平均灰度值与肝脏回声强度、肝纤维化程度成正比。初步认为，数字化表达肝脏的平均灰度值，对判断患者肝硬化病变的程度很有价值。注射利声显后，肝实质区回声增强、图像清晰度改善的现象与国内外有关报道〔2～4〕相似。本研究经计算机处理和数字化表达，亦表明利声显可使肝脏的平均灰度值增高，比较正常肝和肝硬化之间的增高幅度，未发现明显异常。
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有关肝硬化、门脉高压时门静脉、肝动脉等的血流动力学变化，已有许多学者进行了研究〔5～7〕，但对肝组织内的彩色多普勒信号特点尚无研究报道，其主要原因可能是由于一般彩色多普勒超声和其它影像学技术对这些信号难以清楚显示。本研究利声显注射前，彩色显示时正常肝和肝硬化实质内仅有微弱的彩色多普勒信号，经计算机处理两类肝内彩点百分比低，数值较接近，仅肝硬化的标准差表明其彩点百分比范围较正常肝分散。利声显注射后，虽然两类肝组织的彩色多普勒信号均明显增强，计算机数字化表达出肝硬化内的信号增强幅度远低于正常肝，分析是与肝硬化、门脉高压时的门管区和肝静脉被不规则分隔于残存的肝实质结节或包埋于纤维间隔中、门静脉小枝广泛闭塞、肝动脉血流不畅、血流障碍等有关。
我们认为，用计算机对肝脏图像的彩点百分比和平均灰度值进行数字化表达是一种新的尝试，虽然尽量使检查条件一致，仪器设置相似，但由于每例患者的自体条件不同，注射利声显的时间及其增强显像效果不可能绝对统一，加之计算机仅取1处感兴趣区进行研究，结果难免有一定误差。但作为一项新的研究，它对于进一步判断肝硬化的病变程度有较大的临床价值和意义。
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作者单位：赵宝珍(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
陈莉(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
陆世萍(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
钱国正(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
姚炜(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
孙秀英(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
参考文献
1，李玉兰，姜 凡，王 玲，等.正常肝和肝硬化的B超图像纹理参数的探讨.中国医学影像技术，1991，7(4)：21～22
, 百拇医药
2，Goldberg BB,Liu JB,Burns PN,et al.Galactose-based intravenous sonographic contrast agent:Experimental studies.J Ultrasound Med,1993,12:463～470
3，唐 杰，董宝玮，于晓玲，等.超声造影剂在正常人肝脏中的应用研究.中国超声医学杂志，1997，13(12)：7～9
4，姜玉新，戴 晴，张缙熙，等.经周围静脉注射Levovist彩色多普勒超声造影诊断肝肿瘤的研究.中国超声医学杂志，1997，13(12)：10～12
5，宣正荣，裘法祖.门静脉高压症的血流动力学.中华外科杂志，1981，19(4)：246～249
6，Huet PM,Villeneuve JP,Pomier-Layrargues G,et al.Hepatic circulation in cirrhosis.Clin Gastroenterol,1985，14：155～168
7，Ohnishi K,Saito M,Nakayama T,et al.Portal venous hemodynamic in chronic liver disease:effects of Posture changes and exercise.Radiology,1985,155:757～761, http://www.100md.com
摘 要 目的：用计算机数字化表达利声显增强前后正常肝和肝硬化平均灰度值和彩点百分比。方法：用HP Sonos 2500型彩超仪对12例正常人和28例肝硬化患者利声显增强前后的肝脏进行检测，计算机对感兴趣区的彩色和黑白图像取样、处理和数字化表达。结果：利声显注射后，正常肝和肝硬化黑白图像清晰度改善，彩色多普勒信号增强，正常肝注射前后的平均灰度值为66.07±10.65 vs 77.78±12.42，肝硬化的为79.64±16.38 vs 92.06±19.15；正常肝注射前后的彩点百分比为1.12±0.23 vs 13.0±5.25，肝硬化的为1.26±0.61 vs 8.27±6.11。结论：肝硬化的平均灰度值较正常肝高，利声显增强后，肝硬化彩点百分比增高的幅度明显小于正常肝，此与肝硬化时肝组织的病理变化有关。计算机数字化表达肝脏图像的彩点百分比和平均灰度值是一种新的尝试，对于进一步判断肝硬化的病变程度有较大的临床价值和意义。
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关键词：利声显 肝硬化 计算机
肝硬化的组织结构与正常肝不同，既往曾有学者用B超图像纹理参数对这两类肝脏的图像灰度进行定量比较〔1〕。但对肝实质区彩色多普勒信号之间的差异尚未见研究报道。自1998年5月至1999年1月，我们经外周静脉注射超声造影剂利声显(Levovist),用计算机软件处理、数字化表达正常肝和肝硬化注射前后感兴趣区的平均灰度值和彩点百分比，以探讨它们之间的差异。
资料与方法
检测对象：正常人12例，男9例女3例，年龄20～52岁，平均37±11.69岁。系自愿参加者，无肝脏病史，肝功能化验正常。肝硬化患者28例，男24例女4例，年龄28～69岁，平均44.3±10.92岁。多数患者有乙型肝炎病史，B超、CT或MRI检查及肝功能化验明确诊断为肝硬化，部分合并有原发性肝癌。
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方法：①使用HP Sonos 2500型彩超仪，探头频率2.5MHz。检查时所设置的仪器条件一致，图像深度、彩色增益、彩色色标、显示屏辉度和对比度及分层增益曲线相似；②利声显注射前先对肝脏进行详细检测，选择右肝或左肝距包膜0.5～1.0cm向下处为感兴趣区，局部无占位性病灶。用计算机对感兴趣区彩色图像取样时间分别于利声显注射前和注射后彩色多普勒信号增强高峰时；对黑白图像取样时间分别于利声显注射前和注射后5min左右，前后取样切面一致；③利声显的应用方法：用7ml无菌注射用水将1支利声显(2.5g/支)稀释为浓度300mg/ml的溶液，摇动数秒，静置2min后，经左上肢桡静脉或手背静脉推注，50～70sec推注完毕，所有患者均注射1支利声显。推注过程中及推注后连续观察，录像记录；④计算机图像分析软件由计算机专家按照二维、彩色图像成像原理设计，将黑白图像灰度和彩色图像中的红、蓝色(包括绿色)显示分为256个等级，可详细计算并显示出具体数据。分析时先对所取图像感兴趣区进行上、下、左、右定界。上、下界和左、右界的间距约3～4cm，故感兴趣区的面积约9cm2～16cm2。定界后，计算机自动显示黑白图像感兴趣区的总灰度点数、平均灰度值及其标准差和彩色图像感兴趣区的总彩点数及彩点百分比；⑤取彩色图像感兴趣区彩点百分比和黑白图像感兴趣区的平均灰度值进行统计学分析，相对应值进行u检验和t检验，数据用X±s表示。
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结 果
1.利声显注射前，正常肝实质区光点分布均匀，呈中等强度回声；肝硬化实质区回声增强，光点粗大，分布呈网络状、斑片状，小“结节”状。彩色显示时，两种肝组织内均见微弱的彩色多普勒信号，分布稀疏，间断闪烁。利声显注射后，彩色多普勒信号最快15sec、最迟35sec开始增强，90sec达高峰，3～4min开始减弱，总计增强持续时间约10～12min左右。增强后的彩色多普勒信号清楚，色泽鲜亮，走行及分支显而易见。肉眼观正常肝区内的彩色多普勒信号丰富且分布均匀，肝硬化的彩色多普勒信号多局限于血管走行处，肝实质区较少。同时二维图像显示，利声显注射后，肝实质区回声增强(图1)。
2.统计学分析每例利声显注射前后感兴趣区彩色图像的彩点百分比和黑白图像平均灰度值数据差异明显，u检验每例P值均<0.0001；t检验结果见表1。
A.利声显注射前正常肝实质区仅有微弱的彩色多普勒信号；B.利声显注射后同一正常肝实质区的彩色多普勒信号增强，分布较均匀；C.利声显注射前肝硬化实质区内彩色多普勒信号微弱；D.利声显注射后同一肝硬化实质区内的彩色多普勒信号增强，但无正常肝增强后丰富，多局限于血管处。另将图A与B、C与D比较，可见利声显注射后，二维图像显示肝实质区回声增强
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图1 利声显注射前后正常肝和肝硬化实质区二维彩色图像
附表结果有如下特点：①利声显注射前，正常肝和肝硬化的彩点百分比平均值较接近，但肝硬化彩点百分比标准差大于正常肝；②肝硬化的平均灰度值高于正常肝；③利声显注射后，两种肝组织的彩点百分比及平均灰度值均显著增高，但正常肝组织彩点百分比增高的幅度明显大于肝硬化，其平均灰度值增高的幅度与肝硬化相接近。
表1 利声显增强前后正常肝和肝硬化感兴趣区彩点百分比和平均灰度值
组 别
彩点百分比
平均灰度值
注射前
注射后
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注射前
注射后
正常肝
肝硬化
1.12±0.23
1.26±0.61
13.0±5.25**
8.27±6.11**Δ
66.07±10.65
79.64±16.38Δ
77.78±12.42*
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92.06±19.15*Δ
**：与注射前相比有高度显著差异P<0.01；*：与注射前相比有显著差异0.05>P>0.01；
Δ：与正常肝相比有显著差异0.05>P>0.01
讨 论
肝硬化时，超声图像显现肝脏光点增粗、回声增强且分布不均匀，此与肝脏受病毒、酒精等有害因素刺激，肝细胞反复大量变性、坏死、代偿性增生，肝小叶被破坏，假小叶形成，纤维结节再生有关。从理论上讲，不同患者肝硬化的病变程度不同，回声存有差异。如何能在一般超声诊断基础上对肝硬化病变程度作出进一步判断，是多年来许多临床医师和医学影像工作者一直希望并致力解决的问题。1991年，李玉兰等用B超图像纹理参数定量肝硬化的纹理参数为0.69，正常肝的纹理参数为0.45～0.51〔1〕。本研究用计算机数字化处理方法，定量出肝硬化和正常肝的平均灰度值为79.64±16.38 vs 66.07±10.65。由此见肝硬化的平均灰度值较正常肝高，此结果与李玉兰等所研究的相似。我们曾试将每例肝硬化与正常肝平均灰度值比较，发现其平均灰度值与肝脏回声强度、肝纤维化程度成正比。初步认为，数字化表达肝脏的平均灰度值，对判断患者肝硬化病变的程度很有价值。注射利声显后，肝实质区回声增强、图像清晰度改善的现象与国内外有关报道〔2～4〕相似。本研究经计算机处理和数字化表达，亦表明利声显可使肝脏的平均灰度值增高，比较正常肝和肝硬化之间的增高幅度，未发现明显异常。
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有关肝硬化、门脉高压时门静脉、肝动脉等的血流动力学变化，已有许多学者进行了研究〔5～7〕，但对肝组织内的彩色多普勒信号特点尚无研究报道，其主要原因可能是由于一般彩色多普勒超声和其它影像学技术对这些信号难以清楚显示。本研究利声显注射前，彩色显示时正常肝和肝硬化实质内仅有微弱的彩色多普勒信号，经计算机处理两类肝内彩点百分比低，数值较接近，仅肝硬化的标准差表明其彩点百分比范围较正常肝分散。利声显注射后，虽然两类肝组织的彩色多普勒信号均明显增强，计算机数字化表达出肝硬化内的信号增强幅度远低于正常肝，分析是与肝硬化、门脉高压时的门管区和肝静脉被不规则分隔于残存的肝实质结节或包埋于纤维间隔中、门静脉小枝广泛闭塞、肝动脉血流不畅、血流障碍等有关。
我们认为，用计算机对肝脏图像的彩点百分比和平均灰度值进行数字化表达是一种新的尝试，虽然尽量使检查条件一致，仪器设置相似，但由于每例患者的自体条件不同，注射利声显的时间及其增强显像效果不可能绝对统一，加之计算机仅取1处感兴趣区进行研究，结果难免有一定误差。但作为一项新的研究，它对于进一步判断肝硬化的病变程度有较大的临床价值和意义。
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作者单位：赵宝珍(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
陈莉(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
陆世萍(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
钱国正(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
姚炜(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
孙秀英(200433 上海第二军医大学附属长海医院超声科)
参考文献
1，李玉兰，姜 凡，王 玲，等.正常肝和肝硬化的B超图像纹理参数的探讨.中国医学影像技术，1991，7(4)：21～22
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2，Goldberg BB,Liu JB,Burns PN,et al.Galactose-based intravenous sonographic contrast agent:Experimental studies.J Ultrasound Med,1993,12:463～470
3，唐 杰，董宝玮，于晓玲，等.超声造影剂在正常人肝脏中的应用研究.中国超声医学杂志，1997，13(12)：7～9
4，姜玉新，戴 晴，张缙熙，等.经周围静脉注射Levovist彩色多普勒超声造影诊断肝肿瘤的研究.中国超声医学杂志，1997，13(12)：10～12
5，宣正荣，裘法祖.门静脉高压症的血流动力学.中华外科杂志，1981，19(4)：246～249
6，Huet PM,Villeneuve JP,Pomier-Layrargues G,et al.Hepatic circulation in cirrhosis.Clin Gastroenterol,1985，14：155～168
7，Ohnishi K,Saito M,Nakayama T,et al.Portal venous hemodynamic in chronic liver disease:effects of Posture changes and exercise.Radiology,1985,155:757～761, http://www.100md.com