基于多任务学习血管分割的拟定量侧支评分在sCTA评估急性缺血性卒中侧支循环中的应用

目的评估基线CT血管造影(CT angiography,CTA)拟定量评分(self-designed collateral circulation quantitative,SD-CCQ)与Alberta卒中项目早期CT评分(Alberta Stroke Program Early CT Score,ASPECTS)两者间的一致性和准确性,探讨SD-CCQ评估急性缺血性卒中(acute ischemic stroke,AIS)患者侧支循环代偿状态的临床价值。方法回顾性分析2020年1月至2022年12月因急性缺血性卒中在中山市中医院神经康复科收治的84例患者的临床数据和影像学资料,包括CT、CTA、弥散加权成像(DWI)影像数据。采用多任务深度学习方法对CTA源图像进行血管分割标注,并对血管分割后的CTA影像分别进行ASPECTS评分和SD-CCQ评分,从而评估AIS患者的侧支循环代偿情况,通过Kappa检验评价两种方法评估侧支循环的一致性,并通过多因素Logistic回归分析SD-CCQ与AIS患者预后的关系。结果ASPECTS评分与SD-CCQ评分在评估AIS患者侧支循环具有较好的一致性(κ=0.65,P<0.001),SD-CCQ对AIS良性侧支循环的诊断准确率为96.15%。Logistic回归分析显示,SD-CCQ、基线NIHSS、DWI梗死体积是影响AIS患者远期预后的主要因素。结论SD-CCQ可用于CTA影像评估AIS患者侧支循环代偿状态,为临床治疗决策的制定提供循证依据。

多模式磁共振在分析缺血性卒中可挽救脑组织中的困惑与出路

缺血性卒中是最常见的卒中类型，随着我国人口的老龄化其发病率呈上升趋势，已成为我国主要的致死性和致残性疾病之一。缺血性卒中死亡率和致残率较高的主要原因是神经组织结构的精密和神经元对缺血缺氧不耐受，极易出现不可逆的损伤。因此，如何在发病后最短的时间内对缺血眭卒中进行定性和定位诊断，

数字图像配准快速算法:阈值序列的自适应生成研究

本文基于配准点的误差特征,指出初始阈值序列的合理形式是直线;基于后验信息(匹配过程),提出了两种自适应阈值序列算法,理论分析与实验结果均表明所提出的算法是有效的。

时间图像序列配准的研究

本文分析了时间图像序列配准的特殊性，提出了应从以下五个方面来设计时序图像的配准：预处理以补偿外部条件的变化、分析时序图像的不变量以确定代价函数的项、将目标物分解为几部分从而最终确定代价函数、选择较优的算法以提高配准速度。研究了甲襞毛细血管的时序图像配准，分析了甲襞毛细血管时序图像的不变量，提出了多模板－序列阈值配准算法，实验表明，此算法能成功地完成甲襞毛细血管的时序图像配准。

甲襞微循环速度测量的研究

本文建立了完整的甲襞流速测量数学模型，指出流速测量必须考虑流向、晃动大小、绝对位移。提出了对甲襞这类目标物有形变及晃动的时间序列配准方法并实现了高精度快速配准，以此补偿晃动和形变。基于配准，通过运动分析首次实现了流速的无原理误差测量。实测结果表明了所提出的方法的有效性。

甲襞毛细血管的自动跟踪研究

本文分析了甲襞毛细血管图像的特性，据此提出了甲襞毛细血管的软件自动跟踪窗口技术：即在时序图像上以视频速度搜索定位甲襞毛细血管，然后实施采样存贮。在计算机及图像输入设备给定的情况下，采样及存贮毛细血管图像窗口（其尺寸恒定）所需时间恒定，因而为了以视频速度跟踪甲襞毛细血管就必须将搜寻毛细血管所花时间降至最小。采用了两条措施来降低搜寻毛细血管的时间。第一条措施是，建立了甲襞毛细血管自动跟踪的数学模型，进而建立了ｆ函数，这种模型易于检测及搜索。第二条措施是，设计了最佳搜索算法，保证以最短时间搜索到毛细血管。最终实现了甲襞毛细血管的自动跟踪。

蛛网膜下腔出血计算机辅助诊断的现状与展望

蛛网膜下腔出血由于通过蛛网膜下腔循环而导致出血信号难以检测,从而导致对该疾病的漏诊率可高达25%。本文综述了蛛网膜下腔出血计算机辅助诊断的现状:蛛网膜下腔出血在影像上可以表现为脑沟消失和/或对比度低的高信号,难以用传统的图像分割方法分割出血信号。现有的方法是先通过图谱配准或距离变换估计蛛网膜下腔,然后通过机器学习识别在估计的蛛网膜下腔是否有信号异常。现有算法的问题在于少量出血的高信号以及部分脑沟消失容易漏检。本文较为详细地介绍了基于距离变换估计蛛网膜下腔并基于支持向量机的蛛网膜下腔出血识别,为进一步提高诊断率,提出了可能的发展方向,即研究新的图像分析算法,实现低对比度高信号的检测,并准确地量化脑沟。

微循环图像血管管径的精确测量研究

为了抑制微循环图像的大噪声,我们提出了一种非线性变换并研究了适宜的准则,实现对微血管任一截面处的管径的精确测量;为了能在血管晃动时进行测量,我们采用了自跟踪窗口技术,并与非线性变换联合使用实现了对微循环血管管径的动态连续测量。实测结果验证了我们的方法的有效性。

甲襞微循环图像分析系统的研制

重点介绍自行研制的甲襞微循环图像分析系统。认为：该系统能可靠、自动地测试出输入枝、输出枝的管径与流速。管径测量采用了自行提出的非线性变换抑制血管内部噪声，结合自跟踪技术跟踪一定长度血管的管径分布而求出平均管径；速度测量采用了时间序列图像分析，通过高精度快速配准补偿毛细血管晃动，利用统计意义上微粒的灰度特异性实现可靠测量。

慢性痛症患者的甲襞毛细血管管径和流速变化及机理探讨

本研究运用新型甲襞微循环参数测试系统（ＹＪＤ）临床微循环图像分析仪，对９０例慢性痛症患者的甲襞毛细血管管径和流速实施精确测量分析，并与３１例健康人进行对照比较。结果：（１）不论疼痛部位如何，微血管管袢均缩短（Ｐ＜０．０１），流速减慢；（２）长期疼痛微循环障碍更显著，主要表现为流速缓慢（输入枝０．１９±０．０９ｍｍ／ｓ）和袢顶增大（直径１５．８６±６．５０μｍ），与健康人比较（０．３５±０．１３ｍｍ／ｓ、１４．０１±３．３１μｍ）Ｐ均＜０．０１。（３）按中医辨证分型，血虚型输入枝为９．２３±１．６５μｍ，与其他型比较，Ｐ＜０．０１。流速则以血瘀型减慢明显（输入枝０．１８±０．０８ｍｍ／ｓ），与健康人比较，Ｐ＜０．０１。这种微循环变化的机制与血液粘度增高，及通过影响神经体液调节引起微血管痉挛或舒张有关，有组胺等多种体液因子参与。

表观弥散系数对确定急性缺血性卒中缺血半暗带的潜在价值

目的探讨表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)对确定急性缺血性卒中缺血半暗带的潜在价值。方法选择发病9h内完成多模式磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)检查的前循环急性缺血性卒中患者49例。应用自制软件进行灌注加权像(perfusion-weighted imaging,PWI)和弥散加权像(diffusion-weighted imaging,DWI)异常区域的体积测量。缺血半暗带以PWI/DWI错配表示。同时采用全自动图像分析系统,以DWI图像计算得到的ADC图作为输入数据,来判断缺血半暗带的存在(以下简称为ADC方法),然后比较这两种方法在判断缺血半暗带方面的差异。结果入选的49例患者中,存在PWI/DWI错配者为43例,符合ADC方法判断缺血半暗带标准者有41例。这两种方法在判断是否存在缺血半暗带的结果中有41例相符,对判断缺血半暗带的差异无统计学意义(P>0.05)。ADC方法判断缺血半暗带的敏感度为88.4%、特异度为50.0%。结论由于不需做PWI检查,ADC方法对确定缺血半暗带具有潜在的临床实用价值,有可能成为一种简便易行的确定缺血半暗带的方法。

儿童自闭症谱系障碍的大脑皮层复杂度的结构共变网络的变化模式

目的应用结构磁共振(structural magnetic resonance imaging,sMRI)技术分析儿童自闭症谱系障碍(ASD)大脑皮层的折叠模式及其网络属性,揭示ASD患者和正常人大脑功能结构共变网络的差异。方法本研究获取了32名儿童ASD患者和20名正常人的sMRI数据,首先对sMRI数据进行预处理并计算大脑皮层复杂度,基于大脑皮层复杂度构建结构共变网络,然后基于图论,计算网络属性指标,最后进行统计分析。结果 ASD患者的全脑功能网络拓扑属性与正常对照组相比发生改变,主要表现在ASD患者的网络的聚类系数,全局效率和局部效率显著增加,同时最短路径长度显著减少。并且,与对照组相比,自闭症组的中心节点分布明显不同。结论 ASD患者的大脑网络中心节点发生改变,而全脑功能综合能力及功能分离能力有所增强。

建立基于临床和磁共振表观弥散系数的急性前循环缺血性卒中预后评估系统

目的探讨影响急性缺血性卒中预后的因素,建立一种基于临床和多模式磁共振成像(magneticresonance imaging,MRI)的急性前循环缺血性卒中预后评估系统。方法选择发病9小时内完成多模式MRI的前循环急性缺血性卒中患者40例。按照改良的Ranking量表(modified Ranking Scale,mRS)分为预后良好组(0～1分)和预后不良组(2～6分)。评价两组年龄、基线美国国立卫生研究院卒中量表评分(national institutes of health stroke scale,NIHSS)、基线弥散加权像(diffusion-weighted imaging,DWI)体积、基线灌注加权像(perfusion-weighted imaging,PWI)体积以及由基于表观弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)的图像分析方法获得的预测梗死核心体积、预测可挽救脑组织体积等临床/影像信息对预后的影响;采用多因素分析筛查出单因素分析中具有统计学意义的变量作为预后评估系统的组成部分,应用受试者工作特征曲线(receiver operatorcharacteristic curve,ROC)分析获得各变量的阈值评分,整合后获得临床/ADC评分,应用ROC曲线下面积(area under curve,AUC)分析各评分模式判断预后的效能。结果预后良好组与预后不良组在年龄、基线NIHSS、预测梗死核心体积、预测可挽救脑组织体积、预测最终梗死体积、实际最终梗死体积和基线DWI异常区域体积的差异均具有统计学意义。多因素分析显示年龄、预测梗死核心体积、预测最终梗死体积和基线NIHSS能作为判断预后的风险因素,构成临床/ADC预后评分系统的四个因素。应用ROC分析获得以上四个变量判断预后不良的阈值分别为>58岁、>5.84 ml、>10.6 ml和>12分。该评分系统的AUC最大(AUC=0.878,P<0.01),其判断急性缺血性卒中患者90d预后的效能最高,其次是实际最终梗死体积(AUC=0.802,P=0.001)、预测最终梗死体积(AUC=0.797,P=0.001)、预测梗死核心体积(AUC=0.739,P=0.01)、基线NIHSS(AUC=0.759,P=0.005)、预测可挽救脑组织体积(AUC=0.719,P=0.018)和基线DWI异常区域体积(AUC=0.693,P=0.037)。其中,临床/ADC预后评分系统与预测梗死核心体积、预测可挽救脑组织体积、基线DWI异常区域体积AUC之间的差异具有统计学意义(P分别为0.043,0.035和0.01)。结论临床/ADC预后评分系统比基线NIHSS评分和各影像参数判断90d急性缺血性卒中患者预后的效能高;制定急性缺血性卒中患者治疗方案时,应结合患者临床和影像信息综合考虑。

幼儿体质类型与甲皱微循环的关系

用多部位微循环显微仪及图象分析系统对不同体质类型的幼儿进行了甲皱微循环观测。结果表明:偏胖型组管袢数目减少,袢顶比值增大,血流速度减慢,有红细胞聚集现象,但乳头下静脉丛却比标准型和偏瘦型组都少见。偏瘦型组管袢数目减少,管袢长度增加。与成年人比较,幼儿管袢数目较少,流速较慢,管袢畸形较多。

脊柱三维运动分析和颈椎稳定性的实验研究

本文研制了基于双平面立体测量和计算机图像处理的脊柱三维运动的分析系统，该系统可以确定椎体的空间位置和节段间的线位移和角位移。颈椎双侧小关节切除可导致颈椎不稳定，需植骨融合或内固定。本文对Ｈａｌｉｆａｘ椎板夹和棘突钢丝固定进行了生物力学评价，作为恢复稳定性的一个指标，为临床上选择合适的固定形式提供依据。在９具新鲜成人颈椎标本（Ｃ３－Ｔ１）上、对双侧７５％小关节切除后失稳的Ｃ４－５节段，安放了Ｈａｌｉｆａｘ椎板夹和棘突钢丝固定，通过脊柱三维运动稳定性评价方法，评价它们重建颈椎稳定性的即刻效果。本文研究表明：（１）Ｈａｌｉｆａｘ椎板夹能够在前屈、后伸和侧弯运动方向上加强节段的稳定性，恢复节段的轴向旋转运动的稳定性；（２）棘突钢丝固定在前屈运动方向上可加强节段的稳定性，可恢复节段在后伸、侧弯和轴向旋转运动方向上的稳定性；（３）棘突钢丝固定后节段的前屈、后伸和侧弯运动范围均大于Ｈａｌｉｆａｘ椎板夹固定后的运动范围，尤其是在限制前屈运动时，Ｈａｌｉｆａｘ椎板夹的固定作用更为明显，但两者限制颈椎轴向旋转运动的能力相近。

儿童不同体型与甲襞微循环的关系

本文对正常人不同体型的幼儿进行了甲襞微循环观察比较，并使用ＹＫ－ＭＩＣＡＳ微循环图象计算机分析仪对有关参数进行精确测量。结果表明偏胖型组与标准型组比较，管袢数目减少、袢顶比值增大、血流速度减慢；偏瘦型组与标准型组比较，管袢数目亦减少，而管袢长度却增加，其余无显著性差异。此外，偏胖型组血流速度也比偏瘦型组慢，有红细胞聚集现象，但乳头下静脉丛却比标准型和偏瘦型组部少见。幼儿与成年人比较，管袢数目较少，流速较慢，管袢畸型较多。

基于Markov随机场的脑部三维磁共振血管造影数据的分割

文章提出了脑部核磁共振血管造影(Magnetic Resonance Angiography,MRA)的全自动分割方法,该方法有效增强了现有的基于Markov随机场(Markov Random Field,MRF)的分割技术。现有的三维Markov分割模型通常面临的挑战是:(1)低级MRF模型参数初始化不够准确;(2)普通的MRF邻域系统无法探测精细的血管结构。针对这两类问题,分别提出了基于多尺度滤波响应阈值分析和多模式邻域系统进行解决,使得MRF模型的血管分辨率提高到2个体素的细小血管。实验中,低级模型参数的精确估计采用了最大期望算法,高阶MRF参数的估计采用最大伪似然估计方法;通过三维仿真数据和实际脑部MRA数据进行验证,分割结果显示了较小的全局误差。

计算机控制角度系统的算法研究与自振荡分析

本文结合实际的转台控制系统来分析角度控制系统的一些问题,提出了引入数字滤波器后的360°/0°的补偿算法,补偿后变分段连续性为全局连续,按此思想设计的软件运行良好。用解析法分析了带死区的继电器型数字非线性系统的稳定性,导出了通式,理论分析与实测结果吻合得较好。

智能采样的理论与实践

本文提出了基于信号特征的智能采样的概念,研究了智能采样的一般结构,探讨了智能采样的意义和实现方法.作为实例。

脑实质各结构的CT测量与定位

目的:提出区分脑实质的标志结构及标准值,为计算机自动定位脑实质提供解剖学指导。方法:对20例正常成人2.5mm的薄层头部CT数据的四叠体池高度进行观测和统计;对152例正常成人(男80例,女72例,20～86岁)头部CT数据脑桥长宽径和内囊后肢倾斜角进行观测、统计和方差分析,并做形态学描述。结果:①四叠体池的最小高度为13.20mm,平均为(15.38±1.27)mm。②脑桥的长宽径分别为:男性(29.98±1.91)mm,(23.92±1.57)mm,女性(28.48±1.74)mm,(23.00±1.60)mm。③长、方、圆三类颅型之间的内囊后肢倾斜角分别为:(36.40±2.48)°、(39.09±2.78)°、(42.64±2.02)°。结论:在层厚10mm的脑部CT上,四叠体池可以作为区分大脑与小脑的标志结构;脑桥周围的脑池、第四脑室及脑桥的径值可定位脑桥及脑干;内囊的低密度影及其后肢倾斜角可区分丘脑和基底节区。