基于超声成像的甲状腺结节诊断方法研究

摘要

甲状腺结节是甲状腺组织内异常增生的肿块，其硬度和结构往往会发生改变。近年来，随着甲状腺结节的发生率和恶性结节比例的不断攀升，甲状腺癌已成为危害人类健康的主要癌症之一。提高甲状腺结节的检出率，尤其是提高甲状腺恶性结节的确诊率将对临床具有重要意义。可实现恶性结节的早期临床干预，制定合理的治疗方案。目前，在甲状腺结节的良、恶性鉴别方面涌现出了各种各样的技术手段，如 CT、MRI、核素扫描法、PET、穿刺活检、基因检查等。其中，穿刺活检为甲状腺结节鉴别诊断的金标准，但因其有创特性不易被病人接受。传统的超声成像（即B超）以其无创、无辐射、经济实用等特点在临床上获得了广泛地应用，无论是在结节的筛查还是良恶性鉴别等方面都具有一定的应用价值，成为甲状腺结节性疾病辅助检查的首选。此外，近年来基于超声技术发展起来的声辐射力脉冲弹性成像技术更加拓展基于超声的甲状腺良、恶性结节鉴别诊断的空间，弥补了传统 B超不能直接提供组织弹性信息的不足。实验表明，结节的软硬程度与其良恶、性有一定的相关性。因此，声辐射力脉冲弹性成像为甲状腺结节的鉴别诊断提供了一个新的途径。本文以传统的B超图像为研究对象，采用数字图像处理方法，量化分析甲状腺结节的图像特征，以提高传统 B超诊断方法的重复性和客观性。针对甲状腺结节 B超图像的特点，第一步先对甲状腺结节区域进行分割定位，其采用的数字图像处理手段包括超声图像的LEE滤波器降噪、基于模糊逻辑的甲状腺超声图像增强和基于GVF Snake的结节区域分割；然后，采用一系列算法量化提取甲状腺结节的纵横比、边界特征、回声水平、钙化水平以及纹理特征，并将这些特征应用于临床实验。实验结果表明，纵横比、边界特征和钙化水平对甲状腺结节的诊断具有一定的意义，其所提供的量化分析有助于提高诊断的重复性和客观性。该项研究为甲状腺结节的超声辅助诊断技术奠定了的基础，同时也为青年医生学习影像诊断技术提供了帮助。
　　本文研究了声辐射力脉冲弹性成像技术（包括：声触诊组织定量[Virtualtouch tissue quantification,VTQ]和声触诊组织图像[Virtual touch tissue imaging,VTI]）在甲状腺良、恶性结节鉴别诊断中的应用。该项技术可提供更丰富的组织弹性信息，为甲状腺疾病的鉴别诊断提供了一个新的手段。VTQ是一种全新、无创、以剪切波速度反映组织弹性信息的定量检测方法，在甲状腺结节良、恶性的鉴别诊断中，当VTQ采用2.49m/s作为分界点时取得了不错的诊断效果，其灵敏度为80％，特异度为85%，准确率为84%。VTI则是一种以图像灰阶形式表征区域弹性信息分布的定性检测方法，在VTI图像定性分析中，当以4级作为甲状腺结节良、恶性诊断的分界点时，鉴别诊断的准确性较好，其灵敏度、特异性和准确率分别为55%，92.5%和85%。此外，实验研究还发现，VTI的图像信息有助于鉴别VTQ测量值的有效性，从而提高VTQ测量的准确性和重复性。因此，声辐射力脉冲弹性成像技术是一种直观、无创、有效的检查方式，具有广阔的应用前景。提出了采用层次模型和ROC分析将弹性特征与超声图像特征相结合的方法，并将该方法应用于甲状腺结节的鉴别诊断，取得了令人满意的诊断效果。该方法首先通过VTQ的两个截断点将甲状腺结节分为三组，即良性组、恶性组和模糊组。接下来，进一步采用纵横比将模糊组分为良、恶性两类。基于VTQ值和纵横比的联合方法在甲状腺结节的鉴别诊断中获得了高达95%的准确性。实验结果表明该方法具有潜在提高诊断准确性的能力。

目录

声明

1 绪 论

1.1研究背景、目的及意义

1.2 甲状腺B超成像的原理及特点

1.3 超声弹性成像技术

1.4 本论文的主要研究工作及内容安排

2B超甲状腺结节的特征提取及其在诊断中的应用

2.1 超声图像分割方法综述

2.2 B型超声图像中甲状腺结节区域定位方法

2.3 甲状腺结节B超图像特征的提取

2.4 B超图像特征在甲状腺结节鉴别诊断中的应用价值

2.5 本章小结

3 声辐射力脉冲成像在甲状腺结节诊断中的应用

3.1 声辐射力脉冲成像原理

3.2 声触诊组织定量值（VTQ）对甲状腺结节的诊断价值

3.3 声触诊组织成像（VTI）图像的分级及其诊断价值

3.4 本章小结

4 联合声辐射力脉冲成像和B超图像的甲状腺结节良恶性鉴别研究

4.1 基于层次模型和ROC分析的结节分类方法及实验材料

4.2 甲状腺结节良恶分类结果

4.3 讨论

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读博士学位期间已发表和已录用的论文目录

附录2 发表的学术论文与博士学位论文的关系

附录3 攻读博士学位期间参加的主要科研项目