超声造影在压缩算法下胆总管及浅表脏器病变分类诊断中的价值

摘要

本研究旨在探讨DEFLATE下超声造影(CEUS)在胆总管及浅表淋巴病变分类诊断中的价值。选择88例下胆总管病变和126例浅表淋巴病变患者作为研究对象，在DEFLATE下进行超声造影检查，比较不同类型病变超声造影的特点和诊断效率。时间-强度曲线(TIC)用于超声造影结果的定量分析。结果显示，恶性组患者总胆管壁至峰时间(TTP)、曲线下面积(AUC)、梯度(Grad)比较，差异均有统计学意义(p < 0.05)。< 0.05)，良性组患者三项指标比较无统计学意义(> 0.05)。良、恶性组患者TTP、AUC、Grad差异均有统计学意义(< 0.05)。超声造影+超声(US)诊断良、恶性淋巴结的敏感性、特异性、准确性和阳性/阴性预测值分别为92.83%、87.14%、89.54%、91.23%、86.43%。最大强度值(我_马克斯)与反应性增生组(A组)、淋巴瘤组(B组)、转移性淋巴结组(C组)比较，差异有统计学意义(< 0.05)。B组TTP和AUC分别高于A组和C组(< 0.05)，基峰上升斜率(K_向上)及半下坡的绝对值(K_下来)与A组相比，C组显著增加( < 表明DEFLATE下CEUS检查可用于下胆总管病变和浅表淋巴管病变的定性诊断，值得临床应用。

1.介绍

位于下总胆管的病变通常包括结石、炎性狭窄、肿瘤等多种病变，这些病变常引起胆道梗阻[1.］.与其他影像学诊断方法相比，超声检查因操作方便、成本低而成为梗阻病变的首选方法。虽然常规超声在诊断下胆总管病变中也能发挥重要作用，但易受胃肠道气体影响;因此，很难对下胆总管病变作出准确的评估。超声造影(Contrast-enhanced ultrasound, CEUS)是在美国技术基础上发展起来的一种新的检查技术，是美国技术的重大创新[2.］.随着美国造影剂的快速发展，超声造影大大增强了肝、肾、胆管成像，目前超声造影广泛应用于腹部及小器官疾病[3.,4.]CEUS技术不仅可以提高下胆总管病变的显示率，而且可以清晰地观察组织或肿瘤的增强速度和增强强度，是辅助医生诊断下胆总管病变的重要工具。因此，CEUS技术在下胆总管病变的鉴别中具有重要意义超声造影可为后续的临床治疗和生存预后评估提供更准确、更有价值的信息。超声造影最早用于肝或心脏疾病的诊断和鉴别诊断。由于其不断发展和成熟，超声造影逐渐应用于浅表器官病变的诊断，如甲状腺、bre、乳腺癌等ast与淋巴结[5.,6.］.不同类型淋巴样病变的病理生理基础存在差异，淋巴结良恶性的鉴别对肿瘤疾病的诊断和预后分析具有重要意义，超声检查是浅表淋巴样病变的首选诊断方法[7.]与常规超声和多普勒超声成像相比，CEUS在良恶性肿大淋巴结定性研究方面具有明显优势，通过CEUS可以清晰、实时地观察淋巴结的血流灌注和微血管分布，为医生后续的诊断提供更丰富的信息诊断[8.］.因此，超声造影对胆总管下段病变和浅表淋巴病变的分型和鉴别，对于本病的临床诊断和后续治疗方案的选择具有重要意义。

数据压缩是指应用合适的数据压缩算法对冗余数据进行处理，从而实现数据压缩，既可以增加设备内部存储空间，又可以延长工作时间，有效提高设备的检测效率[9]因此，美方数据压缩是提高美方设备工作效率的关键环节之一，无损压缩是指在数据压缩过程中保留完整的原始数据信息而不丢失信息，可以采用解压算法恢复原始数据，适用于各种场合需要保留超声波详细数据的场景[10］.DEFLATE是一种无损压缩算法，是Lempel-Ziv 1977压缩格式(LZ77)的改进版本，广泛应用于各种实时压缩场景。

因此，采用DEFLATE对CEUS数据进行压缩，并分析其压缩性能和速度。并分别选择胆总管下段病变和浅表淋巴病变的患者作为研究对象。通过分析不同病理类型超声造影的特点及诊断效率，进一步探讨在DEFLATE超声造影下腹部及浅表器官分类诊断的应用价值。

2.材料和方法

2．1．下胆总管病变的超声造影诊断

选取我院2018年10月至2019年10月收治的下胆总管病变患者88例，根据病理结果分为良性组(32例)和恶性组(56例)。同时，选取30名健康志愿者，分组为对照组。纳入标准为病变最大直径大于5mm，接受过超声检查，影像质量良好，能配合医生完成呼吸、姿势等检查的患者。排除标准为年龄小于18岁或大于80岁，肺功能不全，孕期或哺乳期，对造影剂过敏。该实验得到了医院伦理委员会的批准，实验中所包含的所有患者都知道并同意了该实验。

患者在检查前饮用1,000毫升水。采用常规超声及彩色多普勒超声对病变部位进行扫描，观察病变部位的形态、大小、回声特征及周围组织。然后激活CEUS模式，指导患者平静呼吸，以确保获得最佳切片的造影增强成像质量。选择六氟化硫作为对比剂，加入0.9%氯化钠(NaCl)制备悬浮液，每次提取1.5 mL。仪器计时启动后，迅速向外周静脉注射适量的造影剂。患者在动脉期前屏住呼吸10秒，动脉期后平静呼吸10秒。当造影剂完全消退时，停止观察，保存120秒内的动态曲线图。

TIC用于病灶内外超声造影定量分析。根据病灶大小选择感兴趣区域(ROI)并进行圈定。TIC利用仪器自带的CEUS软件记录各项指标。选取TTP、AUC、Grad三个指标进行后续分析。

2.2.超声造影诊断的浅表淋巴病变

选择2018年10月至2019年10月住院的126例浅表淋巴病变患者进行超声检查，其中男性72例，女性54例，平均年龄51.25岁 ± 15.26岁。该实验已获得医院伦理委员会的批准，所有纳入研究的患者均已签署知情同意书。纳入标准为年龄超过18岁、有CEUS禁忌症以及通过穿刺活检或手术获得病理结果的患者。纳入标准为排除的患者为CEUS图像质量差、通过CEUS观察时间少于90秒、病理结果不完整、TIC分析中未患结核病的患者。

所有患者均提前常规超声检查，主要观察目标淋巴结灰度及彩色多普勒超声特征。术后行超声造影联合低机械指数成像技术检查。机械指数设置在0.03-0.07范围内，以后方淋巴结为图像焦点。选用白色冻干粉状造影剂SonoVue，加入生理盐水充分溶解，制备乳液微泡悬浮液。1例患者正中静脉注射2.5 mL造影剂，10 mL生理盐水快速冲洗管。当注射造影剂开始时，立即启动计时器，获得长度约为3分钟的动态图像并存储。选择两名经验丰富的超声医师根据超声图像诊断淋巴结良恶性。根据超声介导的穿刺或手术标准，将患者分为良性组(包括a组和结核性淋巴结炎组(D组))和恶性组(包括B组和C组)，计算其敏感性、特异性、准确性和阳性/阴性预测值。

应用SonoLiver软件对超声造影图像进行分析，以淋巴结为ROI绘制TIC，得到RT、TTP、平均通过时间(mTT)、我_马克斯此外K_向上和K_下来计算，并通过Qontra Xt软件得到AUC。

2．3.超声数据无损压缩算法

超声数据在压缩前应进行预处理。根据超声数据的分类特征不同，预处理方法也不同。对草波数据进行平滑处理，对缺陷波数据进行微分处理。对草波数据进行平滑处理后，信号变得更平滑，毛刺减少，草波信号的信息熵相应减小，便于后续的压缩处理操作。如果两个峰满足要求，且两个相邻峰的方向相反，则遵循“先出现，先工艺”的原则。第一个峰被平滑后，第二个峰就会消失。对缺陷波进行了微分处理。缺陷波的幅值范围较宽，数据信息熵较大。经过差分处理后，将信号幅值信息转换为幅值变化信息，如图所示

在方程(1.)，A.表示原始信号，M表示处理后的信号，和我表示信号数。

数据信息熵的计算方法如下：

在方程(2.)，s表示信息熵和P和表达概率与个体的自我信息X_我分别地

DEFLATE主要由两种编码方法(Huffman和LZ77)组成，编码过程如图所示1.．输入原始数据后，首先使用LZ77编码生成Literal、Distance和Length。然后采用Huffman编码对Distance元素进行压缩处理，得到DIST数据速率和对应的Huffman编码表。将Literal和Distance元素组合，采用与Distance元素相同的操作，得到LIT数据率和对应的Huffman数据表。然后压缩Huffman数据表，采用CL序列，CL行程编码后得到SQ序列。将其编码压缩后，得到SQ数据速率和对应的Huffman编码表，进一步处理后得到CCL数据速率。

压缩算法的评价标准包括压缩比（CR）、相对均方根误差（R）^2.MSE)、算法复杂度、相关系数r.CR表示压缩后的字节数占原始数据字节数的比例，可采用以下公式计算：CR:

R^2.均方误差表示压缩还原数据和原始数据之间的差异，如以下等式所示：

在方程(4.)，X(我),X′(我)分别表示原始恢复数据和压缩恢复数据。

r表示压缩后恢复数据与原始数据的相关性，表示为:

在方程(5.)，E(X),D(X)分别表示数学期望和方差。

CR,R^2.均方误差,r都是数学层次的评价指标。但是在实际应用中，对压缩算法复杂度的评价是必不可少的，间接量化表示通常用压缩速度和解压速度来表示。

２.４.统计分析

采用SPSS20.0软件进行统计学分析。测量数据以均数±标准差表示t采用-检验比较组间差异。测量数据以百分比表示χ^2.测试用于比较各组之间的差异。如果 < 0.05，差异有统计学意义。

3.结果

3．1.压缩算法下超声检测数据压缩结果

行程长度编码(RLE) [11]，哈夫曼[12]，和DEFLATE用于压缩草波和缺陷波数据2.结果表明，不同算法得到的缺陷波数据的CR比草波数据的CR高。RLE处理的草波数据的CR明显优于缺陷波数据的CR;DEFLATE处理的缺陷波数据CR值最低;Huffman处理的草波数据CR最高。基于以上结果，DEFLATE算法的压缩效果优于其他两种算法。

在两种不同平台下，每种算法的压缩速度都低于其解压速度，其中RLE的压缩和解压速度最高，DEFLATE的压缩和解压速度最低，如图所示3.．

综上所述，RLE、Huffman和DEFLATE的速度都能满足个人计算机（PC）的实时压缩要求平台，所以选择了CR最好的DEFLATE，对于嵌入式平台，DEFLATE的压缩速度太低，无法满足实时压缩的要求，因此选择了平衡的算法组合，即分别采用RLE和DEFLATE对草波和缺陷波数据进行压缩。

3．2.超声造影+超声诊断下胆总管病变

患者常规超声检查结果显示病变位于胆总管下段，共8处 × 8. × 8. 嗯^3.–30 × 32 × 32 嗯^3.平均尺寸为15.6±6.4 mm，最大直径10-32 mm。恶性组病灶平均最大直径为22.3±8.5 mm，等回声或高回声12例，低回声44例。良性组病灶平均最大直径为13.8±8.3 mm，高回声8例，低回声24例。

良性组中，5例患者的病变在动脉期呈高强化，其中4例患者的病变在静脉期与胆管壁同步消退，1例患者的病变清除率高于胆管壁，呈低强化f 23例患者在动脉期表现为等增强，其中19例患者的病灶清除率与胆管壁同步并表现为等增强，4例患者的病灶清除率比静脉期胆管壁更快，且呈低增强，如图所示4.（a） 。

恶性组26例病灶在动脉期呈高强化，其中24例病灶在静脉期呈低强化，与胆管壁相比清除更快，2例病灶呈等强化，与胆总管壁同步清除。动脉期等强病变4例，静脉期低强化病变2例，静脉期等强病变2例。在这两个阶段，3名患者的病灶显示低强化（图1）4.(b))。

良性组患者病灶与周围胆管壁CEUS指标TTP、AUC、Grad比较结果如图所示5.良性组患者病变与周围胆管壁之间的CEUS指标（TTP、AUC和Grad）差异无统计学意义(> 0.05)。数字6.为恶性组病变与周围胆管壁超声造影指标(TTP、AUC、Grad)比较结果。恶性组病变的TTP明显低于周围胆管壁(< 0.05)，恶性组病变的AUC和分级明显高于周围胆管壁(< 0.05)。

良、恶性组患者CEUS指标TTP、AUC、Grad的比较见图7.．恶性组患者TTP明显低于良性组( < 恶性组患者的AUC和Grad显著高于良性组(< 0.05)。数字8.说明了对照组、良性组和恶性组患者周围胆管壁的CEUS指标（TTP、AUC和Grad）的比较结果。此外，三组患者周围胆管壁的TTP、AUC和Grad的比较在统计学上并不显著(> 0.05)。

3．3.超声造影+超声诊断浅表淋巴病变

病理结果显示浅表淋巴病变126例，良性组52例(18例结核性淋巴结炎，34例反应性增生)，恶性组74例(23例淋巴瘤，51例转移性淋巴结)。表格1.显示CEUS诊断的敏感性、特异性、准确性和阳性/阴性预测值。此外，浅表淋巴病变的CEUS图像如图所示9.在良性组，反应性增生患者的图像显示均匀增强（图9(a))从中心到外围(图9(b))。数字9(f)提示结核性淋巴结炎患者图像呈不均匀圆形强化。在恶性组中，转移性淋巴结患者的图像显示从周围到中心的强化(图)9(c))，并表现为非均匀增强(图9（d） ），而淋巴瘤患者的图像表现为暴风雪形状的混合增强（图9（e） ）。

数字10显示A、B、C组患者的RT和mTT差异无统计学意义(> 0.05)，而在我_马克斯三组中(< 0.05)。B组患者TTP高于C组(< 0.05)。K_向上和K_下来与A组相比，C组明显增加( < C组患者的AUC值显著高于A组和B组(< 0.05)，如图所示11．

4.讨论

将DEFLATE应用于超声造影图像处理，结果表明DEFLATE的压缩效果优于RLE和Huffman，这与Bras和Velden的研究结果一致[13，说明基于DEFLATE的CEUS可以增加超声设备的内部存储空间，提高检测效率。本研究应用超声造影对胆总管下段病变进行诊断。良性组动脉期等强化25例，高强化7例;恶性组动脉期等强化8例，高强化46例，低强化2例。可见超声造影可有效诊断下胆总管良、恶性病变，是定性诊断病变的有效影像学方法。结果显示，恶性组与胆总管壁的TTP、AUC、病变程度差异有统计学意义(< 0.05)，而良、恶性组的TTP、AUC、病变等级差异无统计学意义(> 0.05)。AUC反映病变部位的血流情况和血管数量。病变的AUC的恶性组高于良性组及周边正常胆管壁由于胆管癌内的微血管富人和人口分布,和胆管癌是病变丰富的血液供应和相对更多的血流量。病变区血供较正常胆管壁丰富，血管间通路复杂，高峰时间相对较短。而当恶性组的Grad较高时，恶性组织生长迅速，血管壁易被破坏，易导致动静脉短路[14］.

刘等人[15发现常规超声对良、恶性淋巴结鉴别的敏感性、准确性、阳性/阴性预测值分别为64.1%、65.2%、47.2%、66.7%，超声造影对良、恶性淋巴结鉴别的敏感性、准确性、阳性/阴性预测值分别为93.6%、75.7%、73.7%、83.9%。超声造影+超声诊断良、恶性淋巴结的敏感性为92.83%，特异性为87.14%，准确性为89.54%，91.23%，阳性/阴性预测值为86.43%，与Liu等的结果一致[15].研究结果表明，两组数据的比较有统计学意义我_马克斯A、B和C组的患者人数( < 0.05). B组TTP极显著高于C组( < 0.05），K_向上和K_下来C组患者的生存率明显高于A组(< 0.05)，且B组AUC明显高于A、C组( < 此外，A组患者的RT和PI值明显高于B组(< 0.05)。因此，这表明超声造影可以有效地对浅表淋巴样病变进行分类和诊断，这与Nie等的发现一致[16］.

5.结论

以胆总管下段病变和浅表淋巴病变患者为研究对象。应用基于DEFLATE的超声造影，分析不同病变类型的超声造影特征及诊断效率。结果表明，本研究提出的基于deflet的超声造影可以对胆总管下段病变和浅表淋巴结进行分类和诊断，具有可靠的临床应用价值。然而，本研究仍存在一些不足之处。调查对象数量有限，分布不均;影响TIC的形貌和指标的因素很多;而TIC是否可作为鉴别淋巴结良、恶性的标准有待进一步研究。在后续的研究中，可以增加样本量，补充其他TIC影响指标，进一步研究分析。综上所述，本研究结果为腹部及浅表器官病变的影像学诊断提供了重要依据。

数据可用性

用于支持本研究结果的数据可根据要求从相应作者处获得。

的利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

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