Kaulavaltimon plakin ja sen stabiilisuuden älykäs havaitseminen Deep Learning -dynaamisen ultraääniskannauksen perusteella

Tausta:

Kaulavaltimon plakki on haitallista ihmisten terveydelle. Maailman terveysjärjestön arvioiden mukaan vuosittain tapahtuu 6,7 miljoonaa aivoverisuonionnettomuutta ja aivohalvausta, jotka liittyvät pääasiassa kaulavaltimon ateroskleroottisten plakkien muodostumiseen. Toisaalta kaulavaltimon plakki voi aiheuttaa kaulavaltimon ahtauman tai jopa tukkeutumisen, mikä aiheuttaa aivoiskemiaa. Kaulavaltimon plakkien varhainen havaitseminen ja tarkka arviointi auttavat kliinikoita toteuttamaan tehokkaita interventiotoimenpiteitä, jotka voivat vähentää merkittävästi aivohalvauksen työkyvyttömyyttä ja kuolleisuutta.

Kaulavaltimon CTA ja MRA voivat tarjota suhteellisen korkearesoluutioisia ja korkealaatuisia plakkikuvia, mutta niillä on kustannus- ja skannausrajoituksia, jotka rajoittavat niiden käyttöä päivittäisessä kliinisessä käytännössä. Ultraäänitutkimuksen etuna on ei-invasiivisuus, mukavuus, alhaiset kustannukset ja hyvä toistettavuus. Se on suositeltu kuvantamismenetelmä plakin havaitsemiseen, stenoosiin ja plakin stabiilisuuteen. Kontrastilla tehostettu ultraäänitutkimus (CEUS) voi osoittaa herkästi plakinsisäisen mikroverenkierron injektoimalla mikrokuplavarjoaineita, ja se on yhdenmukainen histopatologisten löydösten kanssa, ja sitä on käytetty yhä enemmän kliinisesti plakin stabiilisuuden arvioinnissa.

Yhtäältä ultraäänitutkimuksen rajoituksena on kuitenkin se, että sen täytyy luottaa instrumenttien ja toimijoiden tasoon tarkkuuden parantamiseksi. Toisaalta väestöpohjan kasvun ja yhteiskunnan ikääntymisen myötä perinteinen lääketieteellinen malli ei ole kyennyt vastaamaan vuosittaiseen potilasmäärän kasvuun. potilaiden tutkimustarpeita. Siksi on erittäin tärkeää kehittää integroitu tekoälysovellusalusta, joka pystyy automaattisesti ja tarkasti havaitsemaan plakin ultraäänikuvatietojen perusteella ja arvioimaan ontelon ahtaumaa ja plakin stabiilisuutta.

Tarkoitus:

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on rakentaa syväoppimiseen perustuva malli plakin havaitsemiseksi automaattisesti ja tarkasti kaulavaltimon poikkiakselin dynaamisen ultraäänikuvan perusteella, laskea luumenin ahtaumatiheys ja suorittaa vakausarviointi, jotta voidaan arvioida kattavasti kaulavaltimon plakin mahdollisia kardiovaskulaarisia vaikutuksia. . riski. Se toteuttaa kliinisen ultraääniasiantuntijoiden suorittaman kohdunkaulan plakin arviointiprosessin automaattisen simuloinnin ja toiston.

Opintojen suunnittelu:

Kaksi kolmasosaa ilmoittautuneista potilaista ja heidän vastaavat kaulavaltimoiden dynaamiset skannauskuvat ja asiantuntijadiagnoosin tulokset valittiin satunnaisesti syväoppimisen harjoituskohortiksi. Kaulavaltimon dynaamisia skannauskuvia ja asiantuntijadiagnoosin tuloksia jäljellä olevista 1/3 potilaasta käytettiin validointikohorttina syväoppimismallin yleisen diagnostisen tarkkuuden arvioimiseksi.

Tilastollinen analyysi:

Syväoppimisen herkkyys, spesifisyys, positiivinen ennustearvo ja negatiivinen ennustearvo plakin havaitsemiseksi, luminaalisen ahtaumanopeuden arvioimiseksi tai plakin stabiiliuden ennustamiseksi laskettiin arvioitavan vastaanottimen toimintakäyrän (ROC) alla olevan alueen (AUROC) perusteella. Tilastollinen analyysi suoritettiin SPSS 22.0 -ohjelmistolla.

Laadunvalvonta:

Kehitetään standardoituja ja standardoituja kaulavaltimon ultraäänitutkimusmenetelmiä ja toimintamenetelmiä sekä kehitetään yhtenäisiä kuvanotto- ja tallennusstandardeja. Kaikki operaattorit ovat tiukasti koulutettuja kaulavaltimon ultraäänitutkimukseen. Kaksi operaattoria, joilla oli yli 5 vuoden kokemus ultraäänikäytöstä, palkattiin laadunvalvontahenkilöstöksi tarkistamaan kaikki kuvat ja jättämään pois kelvottomia kuvia.

Ultraääni on turvallista ja säteilytöntä. Tutkimuksen aikana lääkäri ja potilas olivat aina kommunikaatiotilassa, ja potilas tunsi olonsa vähemmän hermostuneeksi ja pelokkaalta, hänellä oli hyvä sietokyky ja korkea myöntymys.

Tutkimuksen etiikka:

Tässä tutkimuksessa noudatetaan Maailman lääketieteen kongressin Helsingin julistuksen eettisiä ohjeita ja asiaankuuluvia kliinisen tutkimuksen normeja ja määräyksiä. Selvitys alkaa eettisen toimikunnan hyväksynnän jälkeen. Ennen tutkimuksen aloittamista tutkijan tulee tiedottaa koehenkilöille kliinisen tutkimuksen kaikesta asiaankuuluvasta sisällöstä helposti ymmärrettävällä kielellä ja ilmoittaa potilaille, että heillä on milloin tahansa oikeus vetäytyä tutkimuksesta. Tutkimus aloitettiin vasta, kun potilaat allekirjoittivat tietoisen suostumuksen vapaaehtoisesti.