神经网络结构搜索在脑数据分析领域的研究进展

神经网络结构搜索(neural architecture search,NAS)是自动化机器学习的重要组成部分,已被广泛应用于多个领域,包括计算机视觉、语音识别等,能够针对特定数据、场景、任务寻找最优的深层神经网络结构.将NAS引入至脑数据分析领域,能够在图像分割、特征提取、辅助诊断等多个应用领域大幅度提升性能,展现低能耗自动化机器学习的优势.基于NAS进行脑数据分析是当前的研究热点之一,同时也具有一定挑战.目前,在此领域,国内外可供参考的综述性文献较少.对近年来国内外相关文献进行了细致地调研分析,从算法模型、研究任务、实验数据等不同方面对NAS在脑数据分析领域的研究现状进行了综述.同时,也对能够支撑NAS训练的脑数据集进行了系统性总结,并对NAS在脑数据分析中存在的挑战和未来的研究方向进行了分析和展望.

ICU谵妄患者扩散张量成像与静息态功能磁共振成像研究

目的应用静息态功能磁共振成像(fMRI)技术分析重症监护病房(ICU)谵妄患者的脑功能,应用扩散张量成像(DTI)技术进一步分析谵妄患者的脑区结构变化,从功能影像学的新视角探讨ICU谵妄患者脑功能、结构变化及相关性,为谵妄的诊断提供可视化依据。方法选择2017年1月1日至12月31日在遵义医科大学附属医院ICU住院的谵妄患者作为研究对象;选择同期与谵妄患者性别、年龄、文化程度相匹配的健康志愿者作为对照组。记录患者入ICU 24 h内重症监护谵妄筛查量表(ICDSC)评分。所有受试者均通过fMRI和DTI技术进行磁共振扫描,采用脑区局部一致性(ReHo)数据分析方法评估谵妄患者静息态脑功能的异常变化;采用FSL软件进行DTI数据处理,分别提取脑区的各向异性分数(FA)和平均弥散率(MD),评估脑结构损伤情况;比较两组间的ReHo、FA及MD值。提取谵妄患者ReHo值较健康对照者降低具有统计学意义脑区的ReHo值与ICDSC评分进行Pearson相关分析。结果共选择22例谵妄患者,剔除检查过程中不配合、使用镇静剂及扫描结果伪影者7例,最终共15例患者纳入谵妄组;共15例健康志愿者纳入健康对照组。①两组受试者性别、年龄、受教育时间比较差异无统计学意义;谵妄组患者ICDSC评分明显高于健康对照组(分:6.07±1.28比1.07±0.88,P<0.01)。②fMRI扫描及分析结果:与健康对照组相比,谵妄组患者小脑、右侧海马、纹状体、中脑、脑桥的ReHo值明显升高(均P<0.05,AlphaSim校正),而双侧额上回、双侧额中回、左侧额下回、颞叶、顶叶的ReHo值明显降低(均P<0.05,AlphaSim校正)。相关分析显示,谵妄患者左侧额上回ReHo值与ICDSC评分呈显著负相关(r=-0.794,P<0.05),说明额内侧回脑功能区改变与谵妄的发生最密切。③DTI扫描及分析结果:与健康对照组相比,谵妄组患者左侧小脑、双侧额叶、左侧颞叶、胼胝体、左侧海马的FA值明显降低(均P<0.05,AlphaSim校正),而额内侧回、右侧颞上回、前扣带回、双侧岛叶、左侧尾状核的MD值明显升高(均P<0.05,AlphaSim校正),提示谵妄患者多个脑区结构和功能受损。结论谵妄患者多个脑区静息脑功能活动异常,左侧额上回静息脑功能活动异常与谵妄的发生密切相关;谵妄患者多个脑区存在结构损伤;额叶、颞叶、胼胝体、海马、小脑结构改变且功能异常可作为谵妄诊断的初步影像学评价指标。