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        熱層析成像溫度分布在乳腺疾病中的診斷價值

        2014-03-09 00:51:12李俊來LIJunlai
        中國醫(yī)學影像學雜志 2014年4期
        關鍵詞:層析成像患側溫差

        李俊來LI Junlai

        李昶田1LI Changtian

        賈 紅1JIA Hong

        萬文博1WAN Wenbo

        宋丹緋1SONG Danfei

        李凱揚2LI Kaiyang

        論著 Original Research

        熱層析成像溫度分布在乳腺疾病中的診斷價值

        李俊來1LI Junlai

        李昶田1LI Changtian

        賈 紅1JIA Hong

        萬文博1WAN Wenbo

        宋丹緋1SONG Danfei

        李凱揚2LI Kaiyang

        目的采用熱層析成像對乳腺表面溫度進行不對稱分析,探討乳腺熱分布信息與內部疾病的關系,評價熱層析成像在乳腺疾病中的診斷價值。資料與方法179例乳腺疾病患者共222個病灶,均行熱層析成像和彩色多普勒超聲檢查,并經(jīng)病理結果證實,對比雙側乳腺熱圖色彩差別并行不對稱分析,計算平均溫差大小,尋找乳腺良、惡性病變的溫差規(guī)律。結果222個乳腺病灶中,惡性病灶95個,炎性病灶8個,其他良性病灶119個;熱層析圖像顯示惡性病灶、良性病灶患側與對側乳腺區(qū)域平均溫差分別為(1.9±0.3)℃、(0.7±0.2)℃,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01);8個炎性病灶患側與對側乳腺區(qū)域平均溫差為(2.0±0.3)℃,與惡性病灶相比,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結論乳腺病灶熱分布信息的改變有助于乳腺病灶的檢出,熱層析成像有望成為乳腺癌的篩查手段之一。

        乳腺腫瘤;超聲檢查,多普勒,彩色;熱層析成像;溫度;診斷,鑒別

        乳腺癌是危害女性健康的常見惡性腫瘤,對乳腺良、惡性腫瘤的鑒別診斷和乳腺癌的早期診斷一直是醫(yī)學影像學領域關注的熱點和研究的重點。自1956年Ran Lawson用紅外掃描技術證實了乳腺癌局部皮膚溫度較正常部位高,使得紅外熱成像技術應用于20世紀六七十年代風靡醫(yī)療界[1]。然而這種可視性的紅外熱圖像僅局限于體表象素和色差的變化水平[1],假陽性率比鉬靶更高,對病灶不易定位,因此不作為乳腺癌檢查的標準手段[2]。2000年以后,我國學者開始研究體表熱分布狀況與內部熱源在溫度、深度和形狀之間的關聯(lián)規(guī)律,即熱層析成像技術[3]。本研究將彩色多普勒超聲與熱層析成像聯(lián)合應用于乳腺癌的診斷,探討乳腺熱分布信息與內部疾病間的內在聯(lián)系和規(guī)律,以及熱層析成像技術在乳腺癌診斷中的應用價值。

        1 資料與方法

        1.1 研究對象 2009-01~2011-05在解放軍總醫(yī)院超聲科行乳腺熱層析成像與彩色多普勒超聲檢查的179例乳腺疾病患者共222個病灶,均為女性,年齡19~82歲,平均(43.1±11.2)歲,以乳房觸及結節(jié)、腫塊、疼痛或乳頭溢液就診,病灶最終經(jīng)超聲引導穿刺活檢或手術切除標本確定病理診斷,排除超聲顯示為囊腫者,行熱層析檢查前均向患者解釋并征得患者同意。

        1.2 儀器與方法 采用武漢昊博科技有限公司熱層析成像系統(tǒng)HB-T-2型,該系統(tǒng)由紅外探測器、檢查室和主機3部分組成。紅外線攝像頭參數(shù):像素320×240,室溫為25℃時溫度靈敏度≤0.08℃?;颊呓褂|摸乳腺45 min,環(huán)境溫度在23~25℃,機房內無熱源及影響熱量分布的其他物體?;颊叱浞直┞度榉?,安靜休息5~6 min后開始檢查,檢查過程中患者身體保持不動。調節(jié)紅外探測器焦點預覽圖像,當圖像邊緣銳利、乳頭顯示清晰、圖像穩(wěn)定時照相。常規(guī)攝取正位像2幅,包括1幅黑白效果圖和1幅彩色效果圖,左、右前斜位各攝取1幅圖像。對溫度顯示異常區(qū)域可以多角度、多方位重復取黑白和彩色圖像。通過分析雙側乳腺與病變局部溫度不均勻所呈圖像色彩差別的對比,記錄測量熱圖中乳腺熱量異常區(qū)域,并與對側乳腺對比,進行不對稱分析,計算平均溫差大小,尋找乳腺良、惡性病變的溫差規(guī)律。

        1.3 統(tǒng)計學方法 采用CHISS軟件對222例有病理結果的熱層析病例圖像進行分析,惡性病灶、良性病灶與炎性病灶平均溫差比較采用方差分析,兩兩比較采用SNK-q檢驗,P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

        2 結果

        圖1 女,31歲,右側乳腺纖維腺瘤。超聲示低回聲結節(jié)(箭),邊界清,形狀規(guī)則,內部回聲均勻,彩色多普勒血流顯像示其內未見血流信號(A);熱層析成像圖可見異常高溫區(qū)(箭),患側乳腺與對側乳腺平均溫差為0.3℃(B)

        表1 179例乳腺疾病患者共222個病灶的病理診斷結果

        表2 乳腺惡性病灶、良性病灶和炎性病灶與對側乳腺溫差比較

        圖2 女,43歲,右側乳腺浸潤性導管癌。超聲示低回聲包塊(箭),邊界欠清,形狀不規(guī)則,內可見點狀強回聲,彩色多普勒血流顯像示其內可見血流信號(A);熱層析成像圖可見異常高溫區(qū)(箭),患側乳腺與對側乳腺平均溫差為1.1℃(B)

        圖3 哺乳期女性,26歲,乳腺炎。超聲示低回聲區(qū)(箭),邊界欠清,形狀不規(guī)則,內回聲不均勻,可見液性暗區(qū)(A);熱層析成像圖可見異常高溫區(qū)(箭),患側乳腺與對側乳腺平均溫差為2.2℃(B)

        3 討論

        紅外熱成像是早期診斷乳腺癌的一種常見方法,但傳統(tǒng)的醫(yī)學紅外熱成像診斷技術主要是通過分析體表的溫差來判斷疾病,然而不同人體的正常體溫差異很大,同一個溫差對于某些個體是異常的,而對于另一些個體則為正常的,這就給醫(yī)師的診斷帶來了很大的模糊性和不確定性。本研究采用的熱層析成像是2000年以后我國在國際上首先提出的一種技術[4],它是在我國首先提出的熱斷層技術[4]的基礎上,應用生物傳熱理論簡化Pennes模型(該模型是國際公認的最能表達生物熱傳導,但因過分復雜一直未能實現(xiàn)),獲得了不同內部熱源的三維溫度場分布,用先進的數(shù)字化圖像處理、提取溫度分布信息,以獲得體內不同深度的熱源信息[3,5]。本課題組前期通過采用熱層析成像技術與超聲的初步聯(lián)合應用,已經(jīng)顯示出其具有一定的臨床價值[6]。

        惡性腫瘤代謝旺盛、供血豐富,形成溫度升高的基礎。本組惡性病灶熱層析圖像顯示患側乳腺與對側乳腺平均溫差為(1.9±0.3)℃,明顯高于良性病灶的平均溫差(0.7±0.2)℃(P<0.01),提示通過溫差改變的不同有助于乳腺良、惡性病灶的鑒別診斷。既往研究發(fā)現(xiàn),乳腺癌皮膚溫度升高常常會出現(xiàn)在腫瘤周邊,而內部表面溫度則降低。1988年,Konerding等[7]將人類腫瘤移植到?jīng)]有胸腺的免疫缺陷的裸鼠體內,137個被掃描的腫瘤均為正常或低于正常體溫,并未出現(xiàn)表面溫度升高,推測與血管缺乏有關。2004年,Xie等[8]采用老鼠乳腺腺癌13762 MAT評估數(shù)字化紅外熱成像是否能監(jiān)測惡性腫瘤血管的生成,結果發(fā)現(xiàn)與腫瘤相關的表面溫度并未升高,而小腫瘤病灶表面溫度則降低,推測腫瘤外周溫度升高并不是由腫瘤血管生成所致,而是由腫瘤周圍的炎癥所致。因為腫瘤周圍的炎癥反應有助于腫瘤的生長,并會導致不良預后。因此,乳腺癌表面溫度升高有其代謝和微血管解剖基礎,但其形成機制比較復雜,具體溫度升高部位和其引起的病理機制需要進一步研究。

        本組炎性病灶患側乳腺與對側乳腺平均溫差為(2.0±0.3)℃,與惡性病灶的平均溫差差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),這可能是熱層析成像技術診斷乳腺癌特異性較低的原因之一,但結合炎性病灶的病史和疼痛等臨床表現(xiàn),有助于將其與惡性病灶相區(qū)分。本研究中,其他良性病灶的平均溫差明顯低于惡性病灶,因此在臨床中對于平均溫差超過1.0℃的乳腺病灶,尤其是無明顯臨床癥狀者,需警惕惡性腫瘤的可能。

        總之,熱層析成像可以對雙側乳腺溫度進行不對稱分析,溫差的大小有助于對病灶的性質做出判斷。對于無臨床癥狀的患者,雙側乳腺溫差越大,則越要警惕惡性病變的存在。然而由于熱層析成像臨床應用時間尚短,且機體的熱分布變化較易受周圍環(huán)境、病灶深度及個人體質差異的影響,對于肥胖、碩大的乳房、腫瘤部位較深,熱輻射會受到脂肪層的阻礙,而且本組病例數(shù)相對較少,其臨床價值有待于進一步研究。

        [1] Watmough DJ. Transillumination of breast tissues: factors governing optimal imaging of lesions. Radiology, 1983, 147(1): 89-92.

        [2] Head JF, Wang F, Lipari CA, et al. The important role of infrared imaging in breast cancer. IEEE Eng Med Biol Mag, 2000, 19(3): 52-57.

        [3] Zhang H, Li KY, Sun SR, et al. The value-exploration of the clinical breast diagnosis by using thermal tomography: IEEE fourth international conference on natural computation. Washington, DC, 2008: 137-142.

        [4] Liu ZQ, Wang C. Method and apparatus for thermal radiation imaging: USA, technical report 6,023,637, 2000.

        [5] Gao CF, Li KY, Zhang SP. A novel approach of analyzing the relation between the inner heat source and the surface temperature distribution in thermal texture maps: proceedings of the 2005 IEEE Engineering in Medicine and Biology 27th Annual Conference. Shanghai, 2005: 1-4.

        [6] 李昶田, 李俊來, 賈紅, 等. 超聲聯(lián)合熱層析成像診斷乳腺癌的價值. 中國醫(yī)學影像技術, 2012, 28(8): 1525-1528.

        [7] Konerding M, Steinberg F. Computerized infrared thermography and ultrastructural studies of xenotransplanted human tumors on nude mice. Thermology, 1988, 3(1): 7-14.

        [8] Xie W, Mccahon P, Jakobsen K, et al. Evaluation of the ability of digital infrared imaging to detect vascular changes in experimental animal tumours. Int J Cancer, 2004, 108(5): 790-794.

        (責任編輯 張春輝)

        Breast Diseases: Temperature Change Detected by Thermal Texture Imaging

        PurposeTo discuss the relationship between temperature distribution of mammary glands and breast disease by detecting surface temperature change with thermal texture imaging, and to evaluate the value of thermal texture imaging technique in the diagnosis of breast diseases.Materials and MethodsA total of 179 patients (222 lesions) with breast diseases confrmed pathologically were examined with ultrasound and thermal texture imaging technique. The asymmetry analysis was conducted on the thermal texture maps of bilateral breasts, and the mean temperature difference was calculated so as to fnd out the rule to differentiate benign and malignant lesions.ResultsAmong all 222 lesions, 95 were malignant, 119 were benign and 8 were infammatory masses. The thermal texture maps showed that the mean temperature difference between two breasts was (1.9±0.3)℃in malignant masses, and it was (0.7±0.2)℃ in benign masses (differences with statistic significance, P<0.01). In the 8 cases with inflammatory masses, the mean temperature difference was (2.0±0.3)℃, it showed no statistical difference compared with malignant lesions.ConclusionThe temperature change of breast surface is contributory to the detection of breast lesions. Thermal texture maps are promising to be used in the screening of breast cancer.

        Breast neoplasms; Ultrasonography, Doppler, color; Thermal texture imaging; Temperature; Diagnosis, differential

        1.解放軍總醫(yī)院南樓超聲科 北京 100853

        2. 武漢大學物理科學與技術學院 湖北武漢430072

        李俊來

        Department of Ultrasound, the Southern Building of Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

        Address Correspondence to: LI Junlai

        E-mail: Li_jl@yeah.net

        科技部重大科學儀器設備開發(fā)專項(2012YQ16020304)。

        R737.9;R730.44

        2013-10-29

        修回日期:2014-03-19

        中國醫(yī)學影像學雜志

        2014年 第22卷 第4期:241-243

        Chinese Journal of Medical Imaging

        2014 Volume 22(4): 241-243

        10.3969/j.issn.1005-5185.2014.04.001

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