有条件生成对抗网络的IVUS图像内膜与中-外膜边界检测

针对血管内超声(IVUS)图像中各类斑块、超声阴影和血管分支等造成内膜(LU)与中-外膜(MA)边界难以准确检测的问题,提出一种结合堆叠沙漏网络(SHGN)和有条件生成对抗网络(C-GAN)的IVUS内膜与中-外膜检测的改进方法。首先根据血管形态特点,使用旋转、缩放和Gamma变换等方法将图像训练集扩充57倍,降低网络训练过拟合风险;然后利用对抗训练思想,构建基于L1、L2重建损失的联合损失函数,学习超声图像与其对应分割图像的映射关系,将IVUS图像分割为3种不同区域:血管外周组织、斑块区域和内腔区域;最后在图像分割结果上,采用阈值处理方法,检测最终的内膜与中-外膜边界。采用国际标准IVUS图像数据集(10位病人435幅)评价所提出的算法。实验量化评价结果为:内膜计算面积交并比(JM) 93%,面积差异百分比(PAD) 3%,Hausdorff距离(HD) 0.19 mm;中-外膜JM 95%,PAD 3%,HD 0.16 mm。这些指标满足临床诊断要求,性能优于现有的、近年较好的9种算法,以及Pix2Pix模型。在临床实践应用分析中,利用南部战区总医院心血管内科所收集的100幅IVUS图像进行检验,取得较好的分割结果。这表明该方法具有较好的跨数据集泛化性能。     

血管内超声与64排螺旋CT分析冠状动脉斑块的对比研究

目的对冠状动脉病变患者进行血管内超声(IVUS)和64排螺旋CT(64MDCT)检查,评价两种检查手段在冠状动脉病变诊断中的应用价值。方法 24例临床怀疑或诊断为冠心病的患者接受冠状动脉64MDCT检查,并应用其工作站相关后处理技术对冠状动脉粥样斑块进行评估分析。一周内实施冠状动脉内IVUS检查,对冠状动脉病变进行定性和定量分析。结果分析病变血管52支,其中左主干24支,前降支21支,左回旋5支,右冠状动脉2支。IVUS显示有斑块病变的血管段为60段,64MDCT显示有斑块病变的血管样本57段,其中3段病变64MDCT诊断正常而IVUS显示为斑块早期病变。64MDCT对出现任何粥样硬化斑块节段诊断的敏感性为96%,特异性为94.7%。IVUS与64MDCT的管腔面积,外弹力膜面积、斑块面积的相关系数r分别为0.79、0.83、0.81。结论 IVUS能准确判断冠状动脉斑块的大小和性质。64MDCT作为非侵入性方法亦能显示管壁斑块的构成,判断病变的类型及程度,具有一定的敏感性和准确率。     

基于有限元分析切割球囊对冠状动脉钙化病变 预处理效果

目的 探讨切割球囊在浅部冠状动脉钙化病变预处理中的适用范围,以减少其在钙化病变治疗中严重并发症的发生。方法 采用有限元方法,以普通球囊为对照分析切割球囊对不同弧度、厚度和长度钙化斑块的作用效果。将钙化斑块厚度设置为0.3、0.4 mm,长度设置为2、4 mm。并根据血管内超声(intravenous ultrasound, IVUS)钙化严重程度分级,设置钙化弧度为120°、180°、270°和360°,共16种钙化斑块。对钙化斑块使用脆性断裂模块来模拟钙化断裂情况,在预处理仿真的基础上进行支架虚拟植入,使用钙化断裂情况和支架圆形率来评价预处理效果。结果 对于浅部钙化病变,在小于120°病变中,球囊无法解除钙化斑块阻碍,支架圆形率为82.75%。在厚度小于0.3 mm的180°钙化病变中,切割球囊在1 215.9 kPa下使钙化发生断裂,支架后圆形率为74.42%;普通球囊在安全扩张压力(1 418.55 kPa)下无法使钙化发生断裂。在270°小于0.3 mm厚钙化病变,普通球囊在1 013.25 kPa下产生3处断裂;切割球囊在1 013.25 kPa下产生2处断裂,球囊无法使厚0...     

冠状动脉粥样硬化的超高速CT检测与病理学对照:Ⅱ-钙化参数与管腔狭窄之间的关系

目的为探讨超高速CT检测的冠状动脉钙化与冠状动脉管腔狭窄之间的关系。方法从8例压力灌注固定后的心脏标本中分离出20支冠状动脉,拉直后,超高速CT扫描;每支冠状动脉分成相应的3mm血管段,组织切片,地衣红染色,Leica图像分析仪上计算冠状动脉管腔面积狭窄率。结果在484个血管段中,无粥样病变血管段的钙化率、钙化面积、钙化积分(0,0,0)明显低于有粥样病变的血管段(28％,1.74％和6．73,P     

家兔实验性动脉粥样硬化血管重塑的形态定量分析

目的 :探讨AS血管重塑的几何形态变化规律。方法 :将 40只新西兰雄性家兔随机等分为正常对照组 (C组 )和动脉粥样硬化模型组 (AS组 ) ,分别于实验的第 4、8、12周末取各组家兔的胸主动脉进行定性观察及定量分析。结果 :随时间延长 ,AS组斑块面积逐渐增大 ,斑块检出率逐渐增加。管腔面积在早期斑块形成时并无改变 ,晚期则明显缩小。斑块面积及管腔面积均分别与内弹性膜包围面积 (IELA)、外弹性膜包围面积 (EELA)呈正相关关系 (P <0 .0 5 ) ,IELA和EELA间也呈显著正相关关系 (P <0 .0 1) ,但斑块面积与管腔面积间并无直线相关关系 (P >0 .0 5 )。结论 :家兔AS病变随时间延长逐渐加重 ,且在斑块形成时伴内弹性膜和外弹性膜的同时扩张 ,管腔狭窄与否主要与IELA和EELA相关。IELA和EELA可作为判断管腔狭窄及评价血管重塑的指标。     

冠状动脉粥样硬化的超高速CT检测与病理学对照:II-钙化参数与管腔狭窄之间的关系

目的 :为探讨超高速 CT检测的冠状动脉钙化与冠状动脉管腔狭窄之间的关系。方法 :从 8例压力灌注固定后的心脏标本中分离出 2 0支冠状动脉 ,拉直后 ,超高速 CT扫描 ;每支冠状动脉分成相应的 3mm血管段 ,组织切片 ,地衣红染色 ,L eica图像分析仪上计算冠状动脉管腔面积狭窄率。结果 :在 4 84个血管段中 ,无粥样病变血管段的钙化率、钙化面积、钙化积分 (0 ,0 ,0 )明显低于有粥样病变的血管段 (2 8% ,1.74 %和 6 .73,P<0 .0 1)和管腔狭窄≥ 75%的血管段 (54.4 % ,5.8和 2 2 .7,P<0 .0 1) ;狭窄程度越大 ,钙化率越高 ;尽管冠状动脉钙化阴性的血管段可能有粥样硬化存在 ,但是只有 8.4 %的血管段属于管腔面积狭窄≥ 75% ;超高速 CT检测管腔面积狭窄≥ 75%的血管段敏感性、特异性分别为 54.4 %、81.5%。结论 :冠状动脉狭窄程度越重 ,粥样硬化内钙化发生率越高 ;冠状动脉钙化阴性有着重要的临床意义 ;CT阈值≥ 130 Hu于国人可能偏高     

冠状动脉病变特征对心肌缺血的影响

目的 探究狭窄血管的弹性和斑块性质等病变特征对心肌缺血的影响。方法 建立基于流固耦合的几何多尺度冠脉狭窄理想模型,仿真计算血流储备分数（fractional flow reserve, FFR）,评估心肌缺血状况。单独考虑血管弹性壁（弹性模量为1 MPa）和刚性壁、斑块类型（富脂、钙化）以及斑块体积对心肌缺血的影响。结果 在所有狭窄率下,弹性壁血管FFRCT计算结果均大于刚性壁。富脂斑块病变的FFRCT高于钙化斑块的FFRCT（P=0.001）。梯形的斑块体积大于余弦形斑块体积,并且其FFRCT小于余弦形斑块（P=0.001）。结论 血管弹性是模拟血管血流动力学的必要因素。在中等狭窄程度下,由于富脂斑块有更大的管腔变形扩张,钙化斑块更容易引发心肌缺血。在狭窄率一定时,斑块体积越大,FFRCT越小,心肌缺血的可能性越大。     

基于联合深度网络和形态结构约束的三维医学图像分割方法

医学图像自动分割具有广泛和重要临床应用价值,特别是病灶、脏器的自动分割。基于传统图像处理方法的医学图像分割仅能利用浅层结构模型的浅层特征来识别感兴趣区域,并且需要大量人工干预。而基于机器学习的分割方法在模型建模时存在局限性且缺乏可解释性。本研究提出一种基于Transformer和卷积神经网络结合形态结构约束的三维医学图像分割方法。编码器中利用卷积神经网络和Transformer构建U型网络结构提取多重特征;解码器中采用上采样并通过跳跃连接将不同层次的特征拼接在一起;加入形态结构约束模块,通过提取病灶和脏器等分割目标的形状信息,以增强模型可解释性,并采用最大池化和平均池化操作,对经过卷积神经网络得到的结果进一步提取有代表性的特征,作为形态结构模块的输入,最终提高分割结果的准确性。在公开数据集Synapse和ACDC上利用评价指标Dice相似系数(DSC)和Hausdorff距离(HD)验证所提出算法的有效性。其中,在Synapse数据集上,18例数据作为训练集,12例数据作为测试集;在ACDC数据集上,70例数据作为训练集,10例数据作为验证集,20例数据作为测试集。实验结果表明,在Sy...     

基于血管内超声图像时空相关性的血流斑点去噪方法

血管内超声成像的优越成像方式使得它越来越广泛地被应用到冠心病的诊断和介入治疗中。但随着超声频率的提高，血流分子回波信号（即血流斑点噪声）也显著增强，这会降低管腔和管壁的对比度，加大医生辨别、测量管腔和斑块几何参数及物理参数的难度。我们提出了一种新颖的去噪方法，它利用血管内超声图像在时间、空间上的相关信息，即组织在时间、空间上的变化比血流小这一事实。实验结果表明该方法能显著地去除斑点噪声，增强管腔和管壁的对比度，更好地帮助医生区别血管壁和周围组织。     

腹腔镜手术超声止血刀封合血管安全性的实验研究

目的：探讨超声止血刀封合血管能够抵制管腔内多大高压以及血管封合的安全范围。方法：将犬的四肢及腹部不同管径的血管游离出体外，使用超声止血刀进行无张力封合，使其管腔内压力逐渐升至300mmHg，观察（1）封合端破裂；（2）血管壁非封合处破裂；（3）管腔内达到预期压力300mmHg。结果：当管腔内压力达到300mmHg时，皆无血管壁破裂，仅腹主动脉5次封合的封合端发生3次破裂，其余动，静脉封合端都能够抵制管腔内300mmHg的压力，结论：超声止血刀对直径≤9mm的动脉以及直径≤10mm的静脉封合能够抵制管腔内300mmHg，超声止血刀可以封合此管径范围内的动、静脉。     

基于超声图像的乳腺钙化点自动检测技术

当前乳腺钙化点检测方法多基于X光片,难以应用于超声图像,本研究提出基于超声图像的乳腺钙化点自动检测技术,首先将乳腺超声图像中的肿瘤区域通过勾画模板提取出来,基于简单线性迭代聚类算法进行超像素分割;然后提取表征各超像素的特征量来计算显著性图,基于钙化区域显著性进行粗钙化点分割;最终对分割后的粗钙化点进行形态学检测,达到对超声图像中的细钙化点自动检测。该方法取得了较好的分割效果,具有较强的鲁棒性,为形成具有普适性的肿瘤自动诊断方案奠定了研究基础。     

血管内超声灰阶图像的自动组织标定

为了实现对血管内超声(IVUS)灰阶图像中的血管壁(包括粥样硬化斑块、血管分叉和支架等)进行自动识别和分类,分别采用局部二值模式(LBP)、Haar-like和Gabor滤波提取图像的纹理特征,然后采用Gentle Adaboost分类器对降维后的特征数据进行分类,并优化分类器参数。对临床图像数据的实验结果表明以人工标定的结果作为金标准,识别脂质斑块的精度可达94.54%,区分纤维化斑块和钙化斑块的精度可达93.08%,对血管分叉和支架的识别精度分别可达93.20%和93.50%。     

基于改进TransUnet网络的血管内超声图像边界提取方法研究

血管内超声(IVUS)图像是观测血管内部结构的首选影像学手段,基于IVUS图像的内膜和中外膜边界的提取是实现冠脉粥样硬化精准诊断的前提和关键。针对IVUS图像结构复杂、对比度低、边界提取困难等问题,本研究提出一种基于改进TransUnet网络的分割方法。首先,针对IVUS图像边界提取难点,对边血管、血管分叉、导丝伪像、阴影等4种图像结构进行建模,并基于建模结果予以定向数据增强;而后,结合IVUS图像的环状结构分布特点,在TransUnet网络中提出了Polar-bias归纳偏置的策略,并对IVUS图像进行像素级的分类;最后,基于分类结果优化GVF snake模型的外力场,进而提取IVUS图像的内膜和中外膜边界。采用国际标准IVUS图像数据集(两组不同中心频率,共512幅图像)对算法进行评测,引入JMard距离(JM),Hausdorff距离(HD)和面积差异百分比(PAD)等3个评测指标,在数据集A中JM为0.87, HD为0.87, PAD为0.18,数据集B中JM为0.91, HD为0.25, PAD为0.08。实验结果表明,所提出的算法在两组数据集的内膜及中外膜提取问题中的表现均...     

融合Transformer和跨级相位感知的结肠息肉分割方法EI北大核心

针对结肠息肉图像分割时空间归纳偏差和全局上下文信息的有效表示缺失,导致边缘细节信息丢失和病变区域误分割等问题,提出一种融合Transformer和跨级相位感知的结肠息肉分割方法。该方法一是从变换的全局特征角度出发,运用分层Transformer编码器逐层提取病变区域的语义信息和空间细节;二是通过相位感知融合模块(PAFM)捕获各阶段跨层次交互信息,有效聚合多尺度上下文信息;三是设计位置导向功能模块(POF)有效整合全局与局部特征信息,填补语义空白,抑制背景噪声;四是利用残差轴反向注意力模块(RA-IA)来提升网络对边缘像素点的识别能力。在公共数据集CVC-ClinicDB、Kvasir、CVC-ColonDB和EITS上进行实验测试,其Dice相似性系数分别为94.04%、92.04%、80.78%和76.80%,平均交并比分别为89.31%、86.81%、73.55%和69.10%。仿真实验结果表明,本文提出的方法能有效地分割结肠息肉图像,为结直肠息肉的诊断提供了新窗口。     

冠状动脉粥样硬化的超高速CT检测与病理学对照：Ⅱ—钙化参数与 …

目的：为探讨超高速ＣＴ检测的冠状动脉钙化与冠状动脉管狭窄之间的关系。方法：从８例压力灌注固定后的心脏标本中分离出２０会冠状动脉,拉直后,超高速ＣＴ扫描,每支冠状动脉分成相应的３ｍｍ血管段,组织切片,地衣红染色,Ｌｅｉｃａ图像分析仪上计算冠状动脉管腔面积狭窄率。结果：在４８４个血管段中,无粥样病变血管段的钙化率、钙化面积、钙化积分（０,０,０）明显低于有粥样病变的血管段（２８％,１．７４％和６．７３     

腹腔镜手术超声止血刀封合血管安全性的实验研究

目的探讨超声止血刀封合血管能够抵制管腔内多大高压以及血管封合的安全范围. 方法将犬的四肢及腹部不同管径的血管游离出体外,使用超声止血刀进行无张力封合,使其管腔内压力逐渐升至300mmHg,观察①封合端破裂;②血管壁非封合处破裂;③管腔内达到预期压力300mmHg. 结果当管腔内压力达到300mmHg时,皆无血管壁破裂,仅腹主动脉5次封合的封合端发生3次破裂,其余动、静脉封合端都能够抵制管腔内300mmHg的压力. 结论超声止血刀对直径≤9mm的动脉以及直径≤10mm的静脉封合能够抵制管腔内300mmHg压力,超声止血刀可以封合此管径范围内的动、静脉.     

脉络丛前动脉的解剖及其临床意义

目的：为脉络丛前动脉与视束病变关系提供形态学基础。方法：用体视显微镜和手术显微镜对１００侧成人脑标本的脉络丛前动脉进行解剖观察，对其中５０～７０岁６０侧脑标本的颈内动脉，脉络丛前动脉做病理组织学观察。结果：脉络丛前动脉９２％起自颈内动脉，是视束血供的主要动脉。观察发现，６０侧标本中颈内动脉管壁内有粥样硬化斑块，纤维斑块及中膜钙化等病变者占８８．３％（５３侧），与颈内动脉相应的脉络丛前动脉内有斑块形成并阻塞管腔者占３．８％（２侧），管腔缩小者占６．７％（４侧）。结论：５０岁以上，突然视力改变，有视野缺损，眼底正常，无视神经萎缩，可能是脉络丛前动脉的病变所致。     

MSCTA多种后处理方法对椎动脉病变的诊断

目的利用多层螺旋CT血管造影(multi-slice spiral CTangiography,MSCTA)观察椎动脉的常见病变,探讨其发病部位、原因及CTA表现,并比较几种常见三维后处理技术对椎动脉病变显示的优缺点。方法128例临床怀疑有椎动脉病变的病人,其中男性72例,女性56例,年龄35～82岁,平均年龄58.5岁。临床表现为发作性头昏、眩晕者92例,头痛者79例,颈部疼痛者55例,上肢麻木者23例,听力减退者9例,视力减退者7例,有高血压动脉硬化病史者75例。行16层螺旋CTA检查,然后应用容积重建(volume rendering,VR)、透明化容积重建(hyalinize volume rendering,hVR)、最大密度投影(maximun intensity projection,MIP)和曲面重建(curved planar reformation,CPR)等三维后处理技术对椎动脉进行观察,统计分析椎动脉迂曲、管腔变细、管腔局限性狭窄、非钙化斑块、钙化斑块、管腔闭塞、动脉瘤和起源变异等8种常见病变的发病部位、原因及各种成像技术的发现率。其中27例在CTA检查后2周内行DSA检查。结果128例病人,256条椎动脉,共发现椎动脉迂曲80条;椎动脉变细42条;管腔局限性狭窄28条,其中23条(82.1%)为粥样硬化斑块所致,5条(17.9%)为骨质压迫所致,14条(50.0%)发生在椎前部,5条(17.9%)发生在横突部,9条(32.1%)发生在颅内部;管壁非钙化斑块15条,曲面重建观察到14条;管壁钙化斑块8条,均被MIP和曲面重建发现,透明化VR发现0条;管腔闭塞5条,均发生在椎前部;椎动脉瘤3条,均发生在颅内部;起源变异4条,均为左侧椎动脉直接起源于主动脉弓。27例(54条椎动脉)既行CTA又行DSA检查的对照分析显示,CTA对椎动脉狭窄的敏感度为81.3%,特异度为94.7%,准确度为90.7%。结论多层螺旋CT血管造影对椎动脉常见病变的诊断具有重要价值,各种后处理方法对不同病变的显示各有优缺点,宜结合观察。     

颈动脉内膜增厚度及其斑块形成与高血压脑卒中的相关性研究

目的 研究高血压患者颈动脉粥样硬化的及其斑块形成与高血压脑卒中的相关关系.方法 采用高频彩色多普勒超声检测120例高血压患者及40例正常人颈动脉的内膜-中膜厚度及斑块形成情况,分析单纯高血压患者与高血压脑卒中患者颈动脉内膜增厚及斑块形成情况.结果 120例高血压患者中内膜-中层增厚者112例,占93.3%;动脉粥样斑块形成89例,共165处,其中硬斑块68处,软斑块109处;管腔狭窄共计42例,其中轻度管腔狭窄25例,中度狭窄12例,严重的度狭窄5例.脑卒中组内膜-中膜厚度及斑块形成明显多于单纯高血压组,若以IMT > 1.1mm、动脉粥样斑块3处以上级及硬斑块2处以上作为预测患者发生高血压脑卒中,其敏感性85%,特异性86%,阳性预测值83%.结论 高频超声能有效检测高血压脑卒中患者的颈动脉管壁及管腔的变化,为临床预测高血压脑卒中提供有价值的信息.     

基于区域生长超声图像分割血管边界反映血管病变

背景：通过分析超声血管图像能反映血管的病变情况。 目的：采用区域生长理论对超声图像进行图像分割,分析边界点的相对位移。 方法：先对视频图像分帧,将动态图像转换为静态图像,采用Gabor滤波、自适应直方图量化去除超声图像噪声,然后运用区域生长法对图像做分割,接着通过开闭运算、sobel算子检测图像边界,最后提取出两条血管边界。 结果与结论：通过Gabor滤波、区域生长法等手段,得到了比较好的分割结果。区域生长法在处理速度上满足了实时性要求,具有一定的通用性。并且通过分析边界点的相对位移曲线,一定程度上反映血管的病变。