多模态超声在慢性肝病及肝脏移植中的临床应用及相关基础研究

一、项目名称

多模态超声在慢性肝病及肝脏移植中的临床应用及相关基础研究

二、提名单位意见

我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合四川省科学技术奖励工作办公室填写要求。

中国是慢性肝病大国，慢性肝病的早期、分级和定量诊断都是慢性肝病诊治的难点和重点，也是影响预后的关键因素。本项目历时十余年取得如下成果：1. 在国内最早提出和开展了基于超声原始射频信号分析法来早期和定量诊断脂肪肝的方法。并率先多重分形谱曲线的奇异标度和多重谱面积等图像识别方法分级和定量诊断脂肪肝。2. 项目采用二维、弹性及增强超声多模态超声早期分级诊断乙肝肝纤维化并率先用超声初步评估肝脏储备功能及其与肝切除术后肝功能衰竭的关系。3. 在国内首先用超声多参数研究门静脉血流灌注与肝脏再生的关系；同时进行了多模态超声在肝移植术后相关并发症临床研究及肝脏再生的基础研究，提高了肝移植术后并发症的早期检出率和移植物存活率。为此出版了国内第一部关于肝脏移植超声影像学评估的专著，制定了中国医师协会超声系列指南中关于肝移植移植超声的标准。

该项目共发表论文67篇，其中一篇肝纤维化的文章，被国际指南引用。项目技术体系多次在国内外专业学术会议上交流并在国内20余家三甲及大型医院推广应用，推动了超声相关技术在临床的应用，提高了慢性肝病早期诊断和分级诊断的准确性，应用前景广泛，应用效果显著，研究水平达到国家领先水平。

提名该项目为四川省科技进步奖。

三、项目简介

中国是慢性肝病大国，一方面慢性乙型病毒性肝炎所导致的肝纤维化和肝硬化仍然居高不下，而另一方面随着生活改变而越来越多的非酒精性脂肪肝及其引发的肝纤维化和肝硬化发病率逐年升高。不管是什么原因导致的慢性肝病，早期诊断包括乙肝肝纤维化及脂肪肝的早期、分级和定量诊断都是慢性肝病诊治的难点和重点，也是影响预后的关键因素。

本项目历时十余年，在国内最早提出和开展了基于超声原始射频信号分析法来早期和定量诊断脂肪肝的方法；同时率先多重分形谱曲线的奇异标度和多重

谱面积等图像识别方法分级和定量诊断脂肪肝。主要研究内容包括超声图像多重分型谱纹理分析法及模式识别技术对脂肪肝的分级诊断及基于超声的射频信号

的特征量——RF信号的包络均值（Mean）、均值/标准差(Mean/SD ratio, MSR)、偏态量(skewness, SK)、峰态量(kurtosis, KU)4个时域特征参数对脂肪肝定量分级诊断的价值。主要分析超声图像多重分型谱纹理分析法及模式识别技术、基于超声的射频信号的特征量——Mean、MSR、SK、KU诊断不同严重程度脂肪肝的灵敏度和特异度。结果表明声图像多重分型谱纹理分析法和基于超声的射频信号的特征量诊断脂肪肝都是计算机辅助诊断脂肪肝图像脂肪程度的新方法，实验室研究证实以上方法较传统超声更能有效地区别轻度脂肪肝与正常肝脏，并能对脂肪肝进行分级诊断，有望成为临床诊断脂肪肝的客观量化指标。

采用二维、弹性及增强超声多模态超声早期分级诊断乙肝肝纤维化并初步评估肝脏储备功能及其与肝切除术后肝功能衰竭的关系。所采用的肝纤维弹性

检测方法被欧洲超声生物医学联合会指南引用，且方法简单准确易推广，有较

大的临床推广价值。改进了“多模态超声技术综合应用早期分级诊断慢性肝病”的模式，有效提高了慢性肝病的分级诊断及治疗。课题组首次采用无创的超声评估慢性肝病的储备功能（NSFC），推进了超声结构及功能诊断的模式；同时较早和较规范地研究了剪切波超声弹性超声无创、分级诊断乙肝肝纤维化的方法和价值（Radiology），该方法被国际指南（世界生物超声医学联合会）纳入指南，也被国内国内多家医院应用。多模态超声技术的综合应用，将超声原来只能诊断明显肝硬化水平提高到可以早期诊断肝硬化及准确分级诊断肝纤维化平并且能够

初步评估肝脏储备功能的水平。

在国内首先用超声多参数研究门静脉血流灌注与肝脏再生的关系；同时进行了多模态超声在肝移植术后相关并发症临床研究及肝脏再生的基础研究，提高了肝移植术后并发症的早期检出率和移植物存活率。课题组20年前（1999年）开展了肝脏移植的术后超声检查，较早开展了肝移植移植后肝脏再生的基础研究，先后通过应用多普勒超声、三维超声及超声造影技术提高了肝移植术后并发症的检测率。先后开展了11345例次肝移植术后超声评估，早期发现并随访并发症1千余例，进行了一系列临床研究，尤其是在活体肝移植术后肝静脉流出道梗阻超声诊断方面具有较好的经验，出版了国内第一部关于肝脏移植超声影像学评估的专著，制定了中国医师协会超声系列指南中关于肝移植移植超声的标准。

四、客观评价

1.项目支持的5项国家级课题圆满完成，顺利通过验收。4个国家自然基金面上项目“基于超声射频信号的脂肪肝特征信息提取及定量诊断研究”（30870715）、“超声激励检测技术定量各向异性组织弹粘性的基础研究”(30970781)、“超声造影改良双输入模型定量检测犬肝硬化肝血流及其对肝储备功能的影响”(81371556) 、“大鼠不同程度门静脉狭窄的血流动力学及肝实质灌注影响肝再生的实验研究”(81071163)，以及1个国家自然基金青年科学基金项目“超声激励测量技术应用于肝纤维化定量评价的若干关键问题研究”（81301286）项目任务圆满完成，通过专家组验收。

2.项目组在国内外专业杂志发表论文67篇，其中被SCI数据库收录26篇（2篇发表在Radiology），EI数据库收录8篇。论文总他引398次。同时项目组第一完成人出版国内第一部关于肝移植超声影像学著作，并分别参与制定了中国医师协会超声系列指南中关于肝移植超声和肝脏造影的临床应用指南。

3.多模态超声在脂肪肝的临床应用及相关基础研究中，主要对脂肪肝超声图像信号提取处理、纹理分析、RF信号分析等方面进行研究。伴随纹理分析技术的发展，利用计算机辅助分析超声图像诊断脂肪肝已经成为可能，国内外已有相关研究报道：如吕广志等报道脂肪肝超声图像的分形指数与脂肪肝病变程度呈正相关，但未进行具体的敏感性、特异性研究，也未进行分级诊断；王正发等提出了一种将灰度的分段线性变换方法和改进局部对比度增强方法相结合的图像增强方法，提高图像的整体质量使正常肝和脂肪肝的差异更明显，该研究属于图像增强方法，无法对脂肪肝进行量化分析；刘昉将分形理论应用于肝脏超声图像纹理分析，对肝脏超声图像分形特性的研究给出了改进的双毯分维计算法，对肝脏超声图像建立了灰度表面多重分形的理论模型，提出了相应的纹理分析方法，并给出了超声图像纹理分析的硬件系统，属于正常肝脏的纹理特征分析，为本团队脂肪肝的研究奠定了一定基础。国内外有关于超声射频信号对脂肪肝进行诊断和评估的相关报道：如李绍兴等通过采集超声射频回波数据采用组织定征的方法提取特征参数，对离体大鼠脂肪肝模型进行评估研究，结果表明质心频率、频谱斜率、截距及中频幅度有一定的分期效果，但以上参数不能实现对脂肪肝的准确分期。彭国华等提取分析大鼠分析大鼠脂肪肝模型射频信号，提取射频信号幅度包