演化优化的多尺度Gabor建模在皮肤镜图像中用于可解释黑色素瘤分类的方向性病变纹理

《Diagnostics》:Evolutionarily Optimized Multi-Scale Gabor Modeling of Directional Lesion Texture in Dermoscopic Images for Interpretable Melanoma Classification Raúl Santiago-Montero, Valentin Calzada-Ledesma, David Asael Gutiérrez-Hernández, Lucero de Montserrat Ortiz-Aguilar, Armando Mares-Castro, Luis Angel Xoca-Orozco and José de Jesús Flores-Sierra

【字体: 时间:2026年05月11日 来源:Diagnostics 3.3

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  背景: 肝豆状核变性 (Wilson’s Disease, WD) 是一种铜代谢的遗传性疾病,具有超过600种致病突变,可导致多种肝脏和神经系统症状。早期诊断和治疗至关重要。为评估肝脏受累情况,血清评分和非侵入性成像技术可补充组织学检查。方法: 这项试点性研究

  
背景: 肝豆状核变性 (Wilson’s Disease, WD) 是一种铜代谢的遗传性疾病,具有超过600种致病突变,可导致多种肝脏和神经系统症状。早期诊断和治疗至关重要。为评估肝脏受累情况,血清评分和非侵入性成像技术可补充组织学检查。方法: 这项试点性研究评估了基于超声的组织衰减成像 (Tissue Attenuation Imaging, TAI)、组织散射分布成像 (Tissue Scatter Distribution Imaging, TSI) 和剪切波弹性成像 (Shear-Wave Elastography, SWE) 在量化WD患者肝脏脂肪变性和纤维化方面的效用。结果: 在131名接受治疗的患者中,有53名(平均年龄40.5 ± 13.1岁,男/女 = 35/18)接受了测量。基于文献验证的阈值,41名患者无显著肝纤维化,5名患者有中度 (F2),4名患者有重度 (F3) 纤维化,3名患者存在肝硬化。肝脏硬度 (Liver Stiffness, LS) 与FIB-4 (r = 0.306, p < 0.03)、非酒精性脂肪性肝病纤维化指数 (r = 0.336, p < 0.02) 和APRI (r = 0.31, p = 0.0857) 呈中度相关。在WD患者中,37名无脂肪变性 (S0),14名有轻度脂肪变性 (S1),2名有中度脂肪变性 (S2);基于超声估算的脂肪分数 (Ultrasound-estimated Fat Fraction, UEFF) 计算,无患者存在重度脂肪变性 (S3)。LS与计算的游离铜呈正相关,与血清铜蓝蛋白呈负相关。体重指数正常的患者在UEFF下未表现出显著的脂肪变性 (R2= 0.0065, p = 0.966),而体重指数 > 25 kg/m2的患者其UEFF增加且与体重指数相关 (R2= 0.288, p < 0.015)。在为期五年的肝脏弹性成像随访中,接受适当治疗的患者的纤维化评分未见显著进展。结论: 结合人工智能衍生参数的超声检查支持对WD患者肝脏脂肪变性和纤维化的非侵入性评估,可补充临床和实验室数据。然而,仍需针对特定人群的肝脏硬度阈值。
研究背景、目的与意义
肝豆状核变性 (Wilson’s Disease, WD) 是一种常染色体隐性遗传的铜代谢紊乱疾病,可导致铜在肝脏和大脑中蓄积,造成包括肝脏脂肪变性、纤维化乃至肝硬化在内的多种临床表现。早期诊断和治疗至关重要,但肝脏活检作为评估肝纤维化和脂肪变性的金标准具有侵入性风险。因此,开发和应用非侵入性影像学方法对WD患者的长期随访和病情监测具有重要意义。目前,基于超声的组织衰减成像 (TAI)、组织散射分布成像 (TSI) 和剪切波弹性成像 (SWE) 等技术已在其他肝脏疾病(如代谢功能障碍相关脂肪性肝病, MASLD)中显示出评估脂肪变性和纤维化的潜力,但其在WD患者群体中的系统应用价值尚未明确。本研究的目的即在于评估这些非侵入性超声方法在WD患者肝病状态评估中的效用,探讨其与临床、实验室指标的相关性,为WD的临床管理提供新的监测工具。该研究发表在国际期刊《Diagnostics》上。
主要技术方法
本研究为一项回顾性单中心研究。研究对象为匈牙利一家医疗中心的53名成年WD患者(平均年龄40.5±13.1岁,男性35人,女性18人)。研究人员使用三星RS85 Prestige超声系统及其CA1-7S凸阵探头,对患者进行肝脏定量超声扫描。主要技术方法包括:1. 采用二维剪切波弹性成像 (2D-SWE) 测量肝脏硬度 (LS),以千帕 (kPa) 为单位,并依据文献阈值对纤维化程度进行分级 (F0-F4)。2. 利用组织衰减成像 (TAI) 和组织散射分布成像 (TSI) 参数评估肝脏脂肪含量,并通过非线性最小二乘模型计算超声估算脂肪分数 (UEFF),据此将脂肪变性分为四个等级 (S0-S3)。3. 从电子病历中收集患者的人口统计学、临床及实验室数据,并计算包括APRI、FIB-4、NAFLD纤维化指数在内的多种血清纤维化评分。4. 采用统计学方法(如t检验、Fisher精确检验、Pearson相关性分析、线性回归模型)分析影像学参数与临床指标(如BMI、游离铜、铜蓝蛋白等)之间的关联。
研究结果
1. 患者队列特征与脂肪变性评估
研究队列相对年轻,平均BMI为23.71 ± 4.15 kg/m2。根据UEFF计算,69.8% (37/53) 的患者无脂肪变性 (S0),26.4% (14/53) 为轻度 (S1),3.8% (2/53) 为中度 (S2),无重度脂肪变性 (S3) 病例。体重指数 (BMI) 与UEFF呈强正相关 (r = 0.626, p < 0.0001)。进一步分析发现,仅在BMI ≥ 25 kg/m2的超重/肥胖患者组中,BMI与UEFF存在显著关联 (R2= 0.288, p < 0.015);而在BMI正常的患者组中则无此关联 (R2= 0.0065, p = 0.966)。几乎所有的脂肪变性病例 (OR = 30.5) 都出现在超重组。
2. 肝脏纤维化评估及相关性
基于SWE测量的LS值,77% (41/53) 的患者无显著纤维化 (F0/F1),9% (5/53) 有中度纤维化 (F2),8% (4/53) 有重度纤维化 (F3),6% (3/53) 存在肝硬化。LS与FIB-4 (r = 0.306, p < 0.03) 和NAFLD纤维化指数 (r = 0.336, p < 0.02) 呈中度正相关,与APRI的相关性接近显著 (r = 0.31, p = 0.0857)。更重要的是,LS与计算的游离铜水平呈显著正相关 (r = 0.52, p < 0.0022),而与血清铜蓝蛋白水平呈接近显著的负相关 (r = -0.32, p < 0.0762)。
3. 长期随访结果
对部分患者进行了中位时间为32个月的纵向随访。结果显示,在接受适当治疗(D-青霉胺、曲恩汀或醋酸锌)的大多数患者中,肝脏硬度参数保持稳定或有所改善。在随访期内,大多数患者的纤维化分期没有实质性变化,6名患者有所改善(降至更低分期),2名患者出现进展(升至更高分期)。
讨论与结论总结
讨论部分总结:本研究首次在匈牙利较大规模的WD患者群体中,系统评估了非侵入性超声方法(TAI, TSI, SWE)在监测肝脏脂肪变性和纤维化方面的作用。研究发现,WD患者的肝脏脂肪变性主要与超重/肥胖等代谢因素相关,而LS与游离铜水平的正相关提示,LS升高可能不仅反映纤维化,也可能反映了铜蓄积引起的炎症活动。这使WD有别于其他病因的肝病。研究证实了SWE作为WD长期随访工具的可行性,LS的稳定性或改善与适当治疗相关。然而,研究也指出了一些局限性,包括样本量相对较小、随访时间较短、缺乏系统的组织学验证作为金标准参照,以及不同弹性成像方法间的数据比较可能存在偏差。此外,肝硬化患者的低蛋白血症和低铜蓝蛋白血症可能影响游离铜的计算,从而干扰对LS-铜相关性的解读。研究人员认为,未来需要更大规模的前瞻性研究来验证这些非侵入性标志物,并确立WD特异性的肝脏硬度诊断阈值。
结论翻译:通过使用非侵入性影像学测量,我们能够在随访期间越来越准确地了解肝脏的当前状态,评估基础疾病的进展。通过比较这些数据,我们可以深入了解应为患者安排随访的频率以及何时需要为肝移植做准备。将所有信息与游离铜水平测定和尿铜排泄测试结合起来评估,能更精确地理解疾病,并评估患者当前状况。总体而言,我们的研究强调了定期和适当监测肝豆状核变性的重要性。除了临床和实验室检查外,血清学和超声方法可能发挥越来越重要的作用,必要时辅以组织学评估。
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