基于非增强CT图像和深度学习理论的主动脉夹层检测方法研究

来源 :广州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chentongxu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
研究背景及目的:主动脉夹层是一种具有很高死亡率的血管疾病,其形成原因是血管内膜撕裂,血液经过血管内膜上的破口流入构成主动脉夹层。血管腔内由于膜片的出现进而被划分为真通道和假通道。主动脉夹层的及时准确检测是提高患者的生存率和防止致命性危害的关键。通过注射对比剂进行增强CT(Contrast Enhanced Computed Tomography,CE-CT)检查是诊断主动脉夹层的金标准,然而CE-CT检查价格昂贵,且对比剂对部分病人存在过敏反应和造成肾衰竭的风险。因此,临床上通常使用非增强CT(Non-contrast Enhanced Computed Tomography,NCE-CT)进行病人的初始诊断,怀疑有主动脉夹层的患者才进行CE-CT确诊检查。但是,由于主动脉夹层患者的症状是非特异性的,对医生诊断经验及要求非常高,仅基于NCE-CT检查容易漏诊主动脉夹层患者并最终导致致命性事件的发生。针对这一问题,本研究从临床实际问题出发,旨在构建深度学习网络以基于NCE-CT图像提高主动脉夹层检查率,力图避免漏诊事件的发生。研究方法:本研究在两家不同的医学图像中心招募了78名主动脉夹层患者和129名患有其他疾病的非主动脉夹层志愿者,每位受试者均进行NCE-CT检查和CECT检查。三名具有初级、中级和高级的经验的放射科医生在CE-CT图像上对真腔和假腔进行标注。首先,尝试利用U型卷积神经网络和生成对抗网络在NCECT图像上分割真腔和假腔。其次,尝试利用生成对抗网络在NCE-CT图像的感兴趣区域(Region of interest,ROI)上合成CE-CT图像。基于上述尝试结果,提出利用多任务生成模块在NCE-CT图像的ROI上,同时合成增强CT图像、分割真腔和假腔和检测主动脉夹层。本研究使用戴斯相似性系数评估主动脉血管腔的分割;使用戴斯相似性系数、杰卡德相似性指数、假阴性率和假阳性率评估真腔和假腔的分割;使用峰值信噪比、结构相似性指数、平均绝对误差和均方根误差评估CE-CT图像的合成;使用正确率、灵敏度、特异度、精确率、F1-score和ROC曲线下与坐标轴所围面积(Area Under Curve,AUC)评估主动脉夹层的检测。研究结果:本研究提出的基于多任务生成模块的主动脉夹层检测模型在NCE-CT图像上分割主动脉血管腔的戴斯相似性系数为0.804。和单独使用生成对抗网络比较,实现了更佳的CE-CT图像合成性能:峰值信噪比为30.999,结构相似性指数为0.982,平均绝对误差为2.565和均方根误差为23.192。与现有比较流行的五个分类模型(Res Net-50,Wide Renet-50,Densenet-121,SENet-50,XceptionNet)及三名分别具有初级、中级和高级的经验的放射科医生比较,最终实现了优越的主动脉夹层检测性能:正确率0.844,灵敏度为0.938,特异度为0.750,F1-score为0.857和AUC为0.824。研究结论:本研究提出的基于多任务生成模块的主动脉夹层检测模型,不仅分类主动脉夹层和无主动脉夹层,而且利用血管腔内的血液与内膜片之间X射线性衰减系数的细微差别,将NCE-CT图像转换为CE-CT图像。本研究的结果证实了由CE-CT图像的合成任务能提高主动脉夹层检测性能。此外,该模型将主动脉分割为真腔和假腔,在合成的CE-CT图像上放大了血液和内膜片的对比度,从而间接地提高主动脉夹层的检测性能。临床实践中,提出的模型有很大的潜力来减轻使用NCE-CT图像检测主动脉夹层导致的漏诊。
其他文献
研究目的:抑郁障碍(Major Depressive disorder,MDD)是一种严重影响社会功能和降低生活质量的常见情感障碍。电休克治疗(Electroconvulsive therapy,ECT)广泛应用于MDD的治疗,但目前对ECT治疗MDD的作用机制仍知之甚少。已有研究证据表明,犬尿氨酸代谢途径可能参与了电休克治疗的作用机制。因此,我们的研究目的是调查电休克治疗对犬尿氨酸通路的影响,以
学位
教育评价的时代已经来临,我国教育评价理论研究亦步入新时期,对教育评价时代的认识与把握成为新的重要议题。教育评价时代表现为频繁活跃的教育评价活动、精密科学的教育评价专业化和教育评价现象的普遍化,深刻反映出新时代我国教育民主文化的发展和教育评价共同体的逐步形成。迈入教育评价时代,同时也要警惕教育评价时代潜在的过度化“、客观化”与支配化风险。为建设美好的教育评价时代,必须建构教育评价时代的风险防控策略,
期刊
研究背景及目的:物质成瘾,又称物质使用障碍,是一种慢性复发性脑病,物质成瘾患者表现出反复强迫性使用物质的行为,这不仅直接损害了患者生理健康和生活,还会造成严重的社会治安问题。制约物质成瘾患者治疗的一个重要原因是难以控制的高复吸率。物质相关线索是诱导复吸的重要因素,而获得物质的特定环境(耦联物质的环境记忆)是最主要的物质相关线索之一。因此阐明耦联物质环境记忆形成的神经生物学机制,对于治疗物质成瘾具有
学位
期刊
第一部分:10-17岁儿童青少年患者奥氮平的群体药代动力学剂量优化研究目的奥氮平是常用的非典型抗精神病药,在成人中由于其安全性和有效性,已被广泛用于治疗各种类型的精神病。因伦理和管理问题,儿童用药开发面临很大的挑战,奥氮平用于中国儿童和青少年,属于超说明书用药。目前已有不同人群奥氮平群体药代动力学(Population pharmacokinetic,PPK)模型报道,然而,针对中国儿童和青少年这
学位
<正>当今,致力于控制碳排放以实现绿色可持续发展已经成为全球共识。为实现我国的“3060”双碳目标,可再生能源发电和深度电气化已成为必然趋势。作为能量转换装置,电机系统在推动新能源领域的发展中起到了重要的驱动作用。然而,在新能源应用场景下,非平稳负载、极端工况、恶劣环境等多维复杂因素显著影响电机系统的服役特性,对其理论创新和技术突破提出了更严苛的要求。如何进一步提升新能源电机系统的功率密度、效率和
期刊
为选育高产多糖的黑木耳(Auricularia auricula)菌株,以黑威单片作为出发菌株,采用常压室温等离子体(atmospheric and room temperature plasma, ARTP)诱变原生质体,经过3轮迭代诱变,从菌丝生长速度较快的诱变菌株中筛选多糖产量较高的菌株,通过5代继代培养测定菌株的菌丝生长速度稳定性,采用拮抗实验观察菌株间的拮抗情况,通过简单重复序列区间(i
期刊
研究背景精神分裂症(schizophrenia,SCZ)是一组病因不明的重性精神疾病,发病期通常为青少年晚期或成年早期,其临床表现以阳性症状、阴性症状为主,同时伴有不同程度的认知功能障碍。近年来,精神分裂症的认知功能障碍越发受到重视,目前的药物治疗和社会心理干预均未能满足临床需要,因此,亟需寻求一种有效改善精神分裂症认知功能障碍的干预手段。催产素(Oxytocin,OT)是一种神经肽,可以通过调节
学位
1.研究目的构建适合我国国情的孕产妇围产期创伤后应激障碍风险评估指标体系,为评估围产期创伤后应激障碍风险提供科学有效的测评工具,为有针对性制定风险控制措施提供参考依据。2.研究方法2.1本研究运用质性研究法:使用目的抽样,选取5年以上从事妇产科临床工作,并对围产期创伤后应激障碍风险知悉的10名产科护士进行半结构访谈收集资料,并对其访谈结果使用传统内容分析法分析,然后收集对本研究下一步构建评估指标体
学位
随着化学合成技术的发展,将抗骨质疏松药物纳入组织工程支架,用于促进骨质疏松骨缺损处骨再生已成为当今研究的热点。骨质疏松症属于代谢性疾病的典型代表,传统上使用全身药物治疗和骨移植物,但都存在一定的局限性,近年来有研究认为支架植入与局部药物递送相结合能促进骨质疏松骨缺损愈合。该文对支架植入递送局部药物在治疗骨质疏松骨缺损中的应用进行综述。
期刊