基于多模态影像多维度直方图特征的肝硬化结节早期癌变微循环构建研究

The study breaks the limitation of simple combination of multi-modality imaging in the past, and solve the key problems that conventional imaging indices cannot accurately and multi-dimensionally reflects microcirculation changes of the cirrhotic liver nodule, and it is hard to efficiently combined multiple indices to significantly improve performance in predicting nodule carcinogenesis.This study plans to ：(1) apply ultrasonic contrast enhanced imaging, MR contrast enhanced imaging with Gd-EOB-DTPA and intravoxel incoherent motion imaging.to patient with early carcinogenesis of nodules in the cirrhotic liver , and acquire multiple quantitative imaging parameters;(2)acquire large amount of multi-dimension imaging features from histogram analysis of the quantitative parameters, and select imaging features with the highest sensitivity in reflecting pathological changes of nodules carcinogenesis in the cirrhotic liver;(3)establish a multi-variable logistics regression model based on multiple imaging features to predict the existence of carcinogenesis of nodules in the cirrhotic liver, and validate its clinical effectiveness with reference to pathology results.This project intends to: (1)provide the most sensitive imaging features in diagnosis of the early carcinogenesis of nodules in the cirrhotic liver;(2)attempt to jointly utilize multi-modality imaging methods to improve the accuracy in early diagnosis of hepatocellular carcinoma, and will provide experience for future jointly study of multi-modality imaging.

本研究突破过去多模态影像学简单结合使用的局限，解决传统影像学指标无法准确、多维度反映肝硬化结节微血管循环改变以及难以有效结合多指标显著提高结节癌变预测效能的关键问题。该项目拟：(1)对肝硬化结节可疑早期癌变患者进行超声造影、磁共振普美显动态对比增强及体素内不相干运动成像检查，获得多种影像定量参数；(2)对多模态定量参数进行直方图分析，获取多个维度的大量影像学特征指标，并筛选出最能反映肝硬化结节早期癌变病理学变化的特征指标；(3)基于多特征指标建立多元logistics回归模型，预测临床肝硬化结节病例是否癌变，并通过病理对照验证其临床有效性。本项目的研究结果将：(1)为肝硬化结节早期癌变的诊断提供更敏感的影像学特征指标；(2)对多模态影像的结合应用方法进行尝试以提高诊断早期肝癌的精准性，并为未来多模态联合研究提供经验参考。

主要背景：基于多模态影像定量参数的大数据分析在肝结节病变鉴别诊断中具有重要的临床价值，但目前面临着相关影像参数不准确、数据特征提取不统一、模型预测结果不确定的困惑。因此开发相关肝脏多模态成像技术序列、最大化提取多模态影像特征、建立临床认可的预测模型、提高结节鉴别诊断能力，在实际工作中仍需进一步探索研究。.研究内容：（1）优化多模态影像方法，确保定量参数的可靠性；（2）实现多模态影像和直方图分析方法的结合，获得尽可能多的影像学特征；（3）探索从大量特征指标中寻找出对肝结节诊断具有较高敏感性和稳定性的有效指标；（4）基于大数据结果探索多特征结合对肝结节病变诊断的预测效果。.主要研究结果：.（1）已研发出新的肝脏扫描序列CapsECG，提高了肝脏IVIM图像质量，提升了IVIM多定量参数的稳定性和准确性。.（2）开发了多参数图像配准平台。完成了200名左右肝脏结节病变患者T1WI、T2WI、IVIM-DWI、MR-DCE等相应参数的配对校准。.（3）开发了基于双指数模型的弥散高级后处理软件，对 IVIM 多 b 值（b值分别为0、100、300、600s/mm2） IVIM 进行后处理。.（4）完成了一定量肝结节数据的直方图特征提取分析，计算ROI内定量参数直方图的均值、方差、最小值、最大值、 中间值、分布范围、散度(skewness)、峰度(kurtosis)、能量（energy）、熵(entropy)、统一性（uniformity）、百分比位数，提取多项直方图特征。.（5）初步建立了肝结节病变诊断、预测模型的大数据基础。.科学意义：.建立了基于心电门控肝脏IVIM多模态成像的特色技术基础，为解决相关参数不准确不稳定奠定了一定的实验基础；提取了肝结节病变诊断的直方图特征指标，为肝结节病变的诊断、预测模型的建立奠定了一定的大数据基础。