概述

研究意義

動脈粥樣硬化 、小動脈硬化

根據(jù)2019年世界衛(wèi)生組織（World Health Organization,WHO）統(tǒng)計數(shù)據(jù)，心血管疾病 （Cardiovascular Disease,CVDs）是全球范圍內(nèi)導(dǎo) 致死亡人數(shù)最多的疾病 [1]。其中，缺血性心臟病 （Ischaemic Heart Disease）和中風(fēng)（Stroke）導(dǎo)致的死 亡人數(shù)占因心血管疾病死亡人數(shù)的84.9% [2]。 動脈粥樣硬化（Atherosclerosis, AS）是導(dǎo)致缺血 性心臟病和中風(fēng)的根本原因 [3]。頸動脈就是一種易形 成粥樣硬化沉積物甚至斑塊的動脈 [4]，多形成于頸總 動脈分叉處 [5]。當(dāng)頸動脈不穩(wěn)定斑塊脫落或破裂后向 下游移，引起心血管栓塞導(dǎo)致心梗；向上游移則容易 引起頸動脈的急性閉塞，最終引發(fā)腦卒中 [5]。但事實 上，人們可以通過生活方式的改變，如減少煙酒的攝 入、保持健康的飲食習(xí)慣等，并與藥物治療結(jié)合起 來，預(yù)防由頸動脈斑塊引發(fā)的中風(fēng) [6]。因此，動脈粥 樣硬化的早期監(jiān)測和識別對于預(yù)防心腦血管疾病和中 風(fēng)的發(fā)生幾率，具有重要的現(xiàn)實意義和臨床價值。 超聲因其低成本、無創(chuàng)、可重復(fù)性高的特點被廣泛應(yīng) 用于頸動脈斑塊的診斷。目前，頸動脈斑塊的內(nèi)膜中層厚度 [7]（Intima-Media Thickness, IMT）值是最常用 于頸動脈斑塊評估的指標(biāo) [8]。斑塊總面積(Total plaque Area, TPA)對斑塊的變化也非常敏感，使醫(yī)生可以通 過檢測TPA的值從而精確地檢測斑塊的變化。而IMT 和TPA指標(biāo)的獲取需要準(zhǔn)確分割斑塊輪廓。但鑒于人 工分割耗時長且主觀性強，因此研究從頸動脈超聲圖 像中自動分割斑塊的算法具有重要的臨床意義。
[1] World Health Organization (2019). World health statistics 2019: monitoring health for the SDGs, sustainable development goals[R]. World Health Organization. 2019.
[2] Roth G A, Abate D, Abate K H, et al. Global, regional, and national age-sex-specific mortality for 282 causes of death in 195 countries and territories, 1980–2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017 [J]. The Lancet, 2018, 392(10159): 1736-1788.
[3] Gister? A, Hansson G K. The immunology of atherosclerosis [J]. Nature Reviews Nephrology, 2017, 13(6): 368.
[4] Azzopardi C, Hicks Y A, Camilleri K P. Automatic Carotid ultrasound segmentation using deep Convolutional Neural Networks and phase congruency maps[M]. In Proceedings of the 14th IEEE International Symposium on Biomedical Imaging, 2017.
[5] J Golledge, R M Greenhalgh, A H Davies. The symptomatic carotid plaque[J]. Stroke, 2000, 31(3):774-81.
[6] Spence JD. Intensive Management of Risk Factors for Accelerated Atherosclerosis: the Role of Multiple Interventions[J]. Current Neurology Neuroscince Reports, 2007,7(1):42–48.
[7] Lorenz MW, Markus HS, Bots ML, Rosvall M, Sitzer M. Prediction of Clinical Cardiovascular Events with Carotid Intima-media Thickness: A Systematic Review and MetaAnalysis-Response[J]. Circulation. 2007,116(9): E318
[8] Kutbay U, Firat H, Mehmet A, et al A Computer-Aided Diagnosis System for Measuring Carotid Artery IntimaMedia Thickness (IMT) Using Quaternion Vectors[J]. Journal of Medical Systems. 2016,40:1-12

血管瘤

血管瘤是來源于血管內(nèi)皮細(xì)胞的先天性良性腫瘤，嬰幼兒常見病之一，通常見于皮膚及皮下組織，部分患兒成年后可自行消失，但有些則可繼續(xù)擴大，更有甚者還可破裂出血及感染。 其病因與發(fā)病機制目前尚不明確，目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為與血管新生和血管生成密切相關(guān)，其中后者起主要作用。血管瘤的主要分為嬰幼兒血管瘤、先天性血管瘤、化膿性肉芽腫、卡波西樣血管內(nèi)皮瘤以及上皮樣血管內(nèi)皮瘤[1]。血管瘤的形成可能由于局部微環(huán)境變化及內(nèi)皮細(xì)胞自身轉(zhuǎn)化的異常，從而導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞的異常增殖。 隨著我國鼓勵生育政策的出臺及高齡產(chǎn)婦的增多，小兒血管瘤的發(fā)病率成逐漸上升趨勢，據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計其發(fā)病率約為5%～10%左右。雖然血管瘤的治療手段多樣，但因血管瘤的類型不同，至今仍未找到一種較為滿意的有效治療手段，其中藥物、硬化劑注射、手術(shù)切除、介入栓塞等對血管瘤雖都具一定療效，但單一治療始終存在局限性，特別是對于富血供的血管瘤來說更是如此。本文通過對比二維超聲和彩色多普勒超聲的診斷結(jié)果,并與最終臨床診斷結(jié)果進行對照，探討彩色多普勒超聲對血管瘤的診斷價值。
[1]劉洋,亓恒濤,霍然.血管瘤與脈管畸形的超聲診斷[J].中國中西醫(yī)結(jié)合影像學(xué)雜志,2022,20(04):405-408.
[2]中華醫(yī)學(xué)會整形外科分會血管瘤和血管畸形學(xué)組. 血管瘤和脈 管畸形診斷和治療指南（2016 版）［J］. 組織工程與重建外科雜 志，2016，12（2）：63-97

發(fā)展趨勢

基于多模態(tài)的數(shù)據(jù)病變檢測及分割算法
目前關(guān)于血管疾病的智能診斷算法大多是基于單一模態(tài)圖像數(shù)據(jù)的，臨床上對疾病的診斷往往不是基于單一模態(tài)的數(shù)據(jù)就能給出準(zhǔn)確的診斷結(jié)果，需要結(jié)合多模態(tài)的數(shù)據(jù)。以血管瘤在臨床上的診斷為例，其診斷需要綜合患者的病歷信息、B超圖像、彩色多普勒超聲圖像等功能檢查，利用多模態(tài)數(shù)據(jù)給出準(zhǔn)確的診斷。截止目前，已有較多關(guān)于基于多模態(tài)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)算法?；诙嗄B(tài)血管圖像數(shù)據(jù)的分割、配準(zhǔn)大多是使用傳統(tǒng)方法，探究利用深度學(xué)習(xí)方法實現(xiàn)多模態(tài)數(shù)據(jù)的分割、配準(zhǔn)，實現(xiàn)更精確的分割、配準(zhǔn)精度，采用多模態(tài)融合方法，融合不同的模態(tài) 數(shù)據(jù)，實現(xiàn)血管疾病的共同診斷具有非常廣闊的研究意義和應(yīng)用前景。

應(yīng)用前景

目前，對于血管病變的診斷，在臨床上外科醫(yī)生常采用肉眼觀察與分析的方式對B超，多普勒超聲圖像、CT以及MRI進行判斷，并通過醫(yī)學(xué)知識和臨床經(jīng)驗對病情嚴(yán)重程度進行主觀的診斷。但是，由于醫(yī)生的醫(yī)療水平和臨床經(jīng)驗存在差異，常常不能對病灶區(qū)域進行量化分析，實現(xiàn)疾病分級，因此往往不能夠準(zhǔn)確的把握血管病變患者的病情特征，也難以對患者的病情做出客觀的診斷，不能及時為患者制定合適的治療方案。此外，在一些較為落后 和偏遠(yuǎn)的地區(qū)，醫(yī)院的醫(yī)療條件相對比較落后，醫(yī)療資源相對比較匱乏，醫(yī)生的醫(yī)療水平也參差不齊，這些往往導(dǎo) 致偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者不能夠得到有效的治療，因而往往延誤了病情，造成不可逆轉(zhuǎn)的視覺損傷。隨著醫(yī)學(xué)圖像的處理和分析的發(fā)展，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)處理血管圖像，檢測血管病變。利用計算機輔助診斷血管病變，不僅能夠通過 各種圖像處理和計算機視覺技術(shù)對血管的生理結(jié)構(gòu)特征和病灶特征進行量化分析，同時由于B超，多普勒超聲圖像、CT等已經(jīng)包含了大多數(shù)的病情信息，還可以通過遠(yuǎn)程傳輸實現(xiàn)病情的遠(yuǎn)程診斷和治療，從而解決了偏遠(yuǎn)和落后地區(qū)的疾病診斷問題，具有非常深遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義。

研究內(nèi)容/研究目標(biāo)

為了超越以往AI方法的局限性，加速臨床醫(yī)生更廣泛地采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，我們的目標(biāo)是開發(fā)一個臨床適用的AI系統(tǒng)，使用深度學(xué)習(xí)架構(gòu)來自動分割超聲圖像中的血管，準(zhǔn)確定位血管中的異常位置。通過利用多模態(tài)(即b模式超聲圖像、彩色多普勒超聲圖像)和多視圖(即橫向和縱向)血管超聲圖像來模擬常規(guī)的臨床工作流程。同事創(chuàng)建數(shù)值熱圖，強調(diào)與AI系統(tǒng)預(yù)測相關(guān)的特征圖的重要性。這種可解釋性特征允許對ROI(region of interest)進行評估，對每種成像模式具有潛在的臨床價值(即指導(dǎo)臨床醫(yī)生調(diào)查原始US圖像中的相應(yīng)區(qū)域，然后重新評估其臨床價值)。因此，將這些輔助信息與原始臨床醫(yī)生的評估相結(jié)合，可能會增加臨床醫(yī)生在做出最終知情決定時的信心水平。

特色

基于多模態(tài)數(shù)據(jù)集的配準(zhǔn)策略和融合方法的病灶定位和分級量化診斷。融合多個傳感器所獲得的信息，可明顯改善單一傳感器的不足、降低各傳感器的信息冗余，使信息互補。臨床上多模態(tài)的數(shù)據(jù)有助于提高病灶定位 和分級精度，探索多模態(tài)數(shù)據(jù)的量化、建模算法，提高病變結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)精度，進而提高病變識別精度。

研究方案/關(guān)鍵技術(shù)

使用視圖級多模態(tài)超聲圖像和確認(rèn)的標(biāo)簽訓(xùn)練多通路深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。卷積核和SENet模塊使網(wǎng)絡(luò)通過研究每個通路中的空間關(guān)系和通道關(guān)系來提取信息特征(參見方法)。全連接層提取有意義的表示來執(zhí)行決策。為了增強提出的血管瘤風(fēng)險預(yù)測深度學(xué)習(xí)模型的可解釋性，提取了每個路徑中最終卷積層的特征，通過Grad-CAM生成每個成像模式的熱力圖，這可以幫助人類專家理解人工智能系統(tǒng)做出的高亮顯示決策。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的血管瘤资料的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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