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基于超声原始射频信号的特征参数在肌肉状态评估中的应用

摘要本文从以下两部分进行阐述:<br>  第一部分 正常人腓肠肌超声原始射频信号的特征参数分析<br>  目的: 提取正常人腓肠肌超声原始射频(radio frequency, RF)信号的熵值和灰度值,并分析其影响因素。<br>  方法: 招募2019年10月至12月在南京医科大学第一附属医院超声诊断科就诊的18名健康男性和22名健康女性,分别采集在最大跖屈位、自然位和最大背屈位下腓肠肌横切面和纵切面的超声原始RF信号,使用MATLAB软件对超声原始RF信号进行处理,得到两种特征参数——熵值和灰度值,分析两者在不同体位和切面下的差异,并且讨论年龄、性别和体质指数(body mass index, BMI)对特征参数的影响。<br>  结果: 不同切面的灰度值和熵值比较:最大背屈位下,腓肠肌的横切面和纵切面的熵值有显著差异(P<0.05),而且纵切面的熵值大于横切面的熵值;自然位下,腓肠肌的横切面和纵切面的灰度值有显著差异(P<0.05),而且纵切面的灰度值大于横切面的灰度值。不同体位的灰度值和熵值比较:最大跖屈位下腓肠肌的灰度值和熵值分别与自然位和最大背屈位的灰度值和熵值比较,差异有统计学意义(P<0.05),并且最大跖屈位的灰度值和熵值最小;自然位下的灰度值和熵值与最大背屈位比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。不同性别间和不同年龄组间腓肠肌的特征参数比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。BMI与两种特征参数无相关性(P>0.05)。<br>  结论: 基于正常人腓肠肌超声原始RF信号提取的两种特征参数——熵值和灰度值,可以精确定量反映出腓肠肌肌肉状态及结构的差异,该技术有望为各类肌病的肌肉状态的评估提供一种超声定量评估方法。<br>  第二部分:庞贝病累及肌肉的超声原始射频信号的特征参数分析<br>  目的: 探讨基于超声原始RF信号的特征参数在评估庞贝病累及肌肉中的价值。<br>  方法: 收集2018年3月至2021年6月南京医科大学第一附属医院确诊的庞贝患者9例,并收集同期健康志愿者18例作为对照组,分别提取庞贝组和对照组的肱二头肌和股直肌超声原始RF信号,经过计算机处理得到RF特征参数——灰度值和熵值。同时采集肱二头肌和股直肌的超声常规参数——肌肉厚度与剪切波弹性成像(shear wave elastrography, SWE)的弹性平均值(E mean),比较庞贝组和对照组的各肌肉的RF特征参数以及超声常规参数的差异,并比较两组肌肉间的RF特征参数的差异。分析庞贝病累及肌肉的RF特征参数与肌肉厚度、E mean和酸性α-葡萄糖苷酶(acid alpha-glucosidase, GAA)量的相关性。<br>  结果: 庞贝病累及肌肉的RF特征参数(灰度值和熵值)与对照组均有差异(P<0.05),并且均大于对照组。对照组中股直肌的熵值大于肱二头肌(P<0.05),而庞贝组中股直肌和肱二头肌的熵值无差异(P>0.05),两组中股直肌和肱二头肌的灰度值均无差异(P>0.05)。庞贝组股直肌的肌肉厚度和E mean与对照组相比均有差异(P<0.05),庞贝组肱二头肌的肌肉厚度和E mean与对照组相比均无差异(P>0.05)。庞贝病累及肌肉的RF特征参数与肌肉厚度、E mean和GAA量均无相关性。<br>  结论: 基于超声原始RF信号的特征参数能够定量反映出庞贝病累及肌肉的状态,有望为临床的诊疗提供更加全面的信息。

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