文摘gydF4y2Ba

本研究旨在探索治疗哮喘患儿小气道阻塞深度学习和糖皮质激素的CT影像特征。共有145名患者在医院要求包括在这项研究中,他们被随机分配接受雾化糖皮质激素(gydF4y2Ba ),gydF4y2Ba雾化糖皮质激素结合支气管扩张剂(gydF4y2Ba ),gydF4y2Ba或口服类固醇(gydF4y2Ba )gydF4y2Ba4周后出院。肺功能和部分呼出一氧化氮(FENO)三组测量的指标,分别,然后有效的利率相比,评价糖皮质激素的临床疗效与不同的管理方法并结合药物在短期内维持治疗后哮喘急性加重。深入学习算法用于CT图像分割。CT图像发送到工作台处理在工作台上,然后执行卷积操作每个输入像素点在图像处理。维持治疗4周后,FEF50 %, FEF75 %, MMEF75/25显著增加,FENO显著降低(gydF4y2Ba )。gydF4y2BaFEF50 %的改善结果,FEF75 %, MMEF75/25, FENO后维持治疗如下:口服激素组是最有效,其次是结合雾化吸入组和激素雾化吸入组是最有效的。它们之间的差异具有统计学意义(gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba人工智能分割算法的准确性为81%。所有的激素都比当地的药物更有效治疗小气道功能和气道炎症。雾化吸入治疗,激素结合支气管扩张药物是最有效的改善小气道阻塞和减少气道炎症与单一药物吸入。深度学习CT图像简单、无创,直观地观察肺部哮喘的变化与小气道功能障碍。哮喘与小气道功能障碍有很高的临床诊断和评估价值。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

气管哮喘是一种常见的呼吸道疾病的孩子,和3.32亿人支气管哮喘。Nonallergic哮喘可能发生在所有年龄段病毒性呼吸道感染(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。儿童,nonallergic哮喘可以缓解在青春期,尤其是男孩。在成人中,nonallergic哮喘是在女性中更为常见,尤其是在肥胖的人gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。过敏性哮喘的儿童通常是与湿疹、鼻炎或食物过敏,哮喘家族史,病毒性呼吸道感染。哮喘持续或复发的可能性增加儿童早期对过敏原的敏感性和接触烟草。大多数孩子能控制哮喘吸入中低剂量的糖皮质激素(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。然而,4 - 9%的难治性哮喘患儿仍有显著的标准化治疗后哮喘中、高剂量的糖皮质激素,这可能会损害他们的肺功能和影响他们的学习和生活,应注意的儿科医生。gydF4y2Ba

糖皮质激素和肾上腺素能受体更大小气的途径,和气道药物更加敏感,但其分泌的病理生理特点很难弄清楚。小气道疾病的识别和评价(SAD)的意义重大的临床诊断哮喘,哮喘控制水平、评估和预后的判断(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。根据国内外的研究,小气道功能也与病人的健康状况、临床症状、气道反应性、生活质量,和哮喘急性加重(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]。小气道炎症和气道重塑的发生通常降低气道反应性药物和加剧疾病的发展。部分的检测呼出一氧化氮(FENO)是一种常用的方法检测气道炎症在医学(gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]。小气道阻塞的干预和治疗可以延缓疾病的发展。临床意义控制气道炎症,减轻哮喘症状,减少急性加重的发生率[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]。临床上,残的比例预测值(FEV1%)和FEV1的百分比在用力肺活量(FVC) (FEV1 / FVC)通常用来评估气道功能。治疗后,FEV1%和FEV1 / FVC的哮喘病人都显著提高,也就是说,气道气流限制明显松了一口气(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

糖皮质激素对哮喘病人基本药物,可以作用于很多链接的气道炎症反应。它可以有效地降低毛细血管通透性,防止肺水肿,缓解支气管痉挛,改善肺功能,然后控制哮喘的发生。gydF4y2Ba受体受体激动剂可以打开支气管平滑肌,提高支气管黏膜纤毛的上皮细胞的间隙,减少粘液分泌,以减轻哮喘发作。当地使用雾化吸入可使药物直接呼吸系统病人的靶器官。其安全性和效率高于整个身体,和更高的功效和更好的药物粉末吸入肺沉积速率。因此,它广泛应用于临床gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]。然而,当地药仍受限于粒度,以及它是否能达到深度肺组织和小气道还有待检验。目前,肺功能测试是一个广泛使用的气道检测方法,但孩子很少能衡量强迫呼吸(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]。此外,最近的研究发现低相关性FEV1和哮喘的症状(gydF4y2Ba11gydF4y2Ba]。深度学习CT图像图像重建算法可以识别99 ~ 199gydF4y2BaμgydF4y2Ba米结构,非常高的分辨率。由于其非侵入性和直观的特点,近年来,它已广泛应用于儿童哮喘的研究。gydF4y2Ba

深度学习CT图像简单、非侵入式,不需要孩子能够全面、直观地观察和评价肺部哮喘与小气道阻塞的变化。哮喘与小气道阻塞有很高的临床诊断和评估价值。本研究的目的是评估价值的糖皮质激素治疗哮喘患儿小气道阻塞。gydF4y2Ba

2。材料和方法gydF4y2Ba

2.1。研究对象gydF4y2Ba

在这项研究中,共有145名患者在医院从2018年3月至2020年11月被包括在内。病人被随机分配接受雾化糖皮质激素(gydF4y2Ba ),gydF4y2Ba雾化糖皮质激素结合支气管扩张剂(gydF4y2Ba ),gydF4y2Ba或口服类固醇(gydF4y2Ba )gydF4y2Ba4周后出院。这项研究已经被医院医学伦理委员会批准,和病人的家庭成员包括在研究签署了同意。gydF4y2Ba

入选标准:(1)临床症状和儿童哮喘的迹象:气喘、气短、胸闷或咳嗽,物理和化学刺激、上呼吸道感染、运动、反复等被发现,和他们的疾病被排除在外。(2)Bronchodilation测试结果呈阳性(FEV1的绝对值增加了至少199毫升),和日平均变化呼气峰流速超过9%,连续6天。上述症状得到满足,任何客观的气流限制测试进行排除喘息,呼吸急促,胸闷,咳嗽,由于其他疾病。(2)5 - 15岁与完整的临床资料。第5 - 13(3)所有患者接受标准治疗几个月根据相应项目的“儿童支气管哮喘的诊断和治疗指南。“(4)所有哮喘患者接受第5 - 13标准化治疗几个月后临床缓解,肺通气功能测试完成;难治性哮喘患者进行肺通气功能检查和肺CT检查在同一时间(±3周),和没有哮喘发生在CT和肺通气功能检查。排除标准:(1)慢性肺部疾病的患者,如支气管肺的发育不良、囊性纤维化。(2)其他系统性疾病,如免疫缺陷疾病。(3)抓捕涉嫌吸入急性呼吸道感染史。gydF4y2Ba

2.2。CT扫描gydF4y2Ba

仰卧位,自然吸气,18-slice CT扫描。扫描参数:马122千伏,42岁。扫描范围:肺顶肺底部。扫描参数:准直gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba层厚度1.1毫米,层间距0.72毫米。遵循这些指令进行CT扫描。gydF4y2Ba

2.3。深入学习算法用于图像分割gydF4y2Ba

CT图像发送到电子束焊工作台,MPR、MIP, MINP等后处理进行工作台。在图像处理的过程中,在每个输入像素卷积操作被执行。卷积神经网络第一次使用卷积核的特征提取器作用于原始输入矩阵创建第一个卷积层。卷积层的基础上,集中操作,和池层是形成。然后,建立了多重卷积层和重叠池层通过不断迭代,和多个完全连接层形成,形成一个完整的卷积神经网络。卷积神经网络训练分为正向传播和反向传播。在向前传播,样本矩阵是由第一层进入卷积网络,然后多层转换流出,最终的输出gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba假设样本的期望输出gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba两者之间的误差gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba在向后传播,卷积核矩阵调整根据误差最小的原则。的输出gydF4y2Ba神经元的gydF4y2Ba层设置如下。gydF4y2Ba

其中,gydF4y2Ba代表的输出gydF4y2Ba神经元gydF4y2Ba层,gydF4y2Ba代表的输出gydF4y2Ba神经元gydF4y2Ba层,gydF4y2Ba代表的重量之间的联系gydF4y2Ba神经元和gydF4y2Ba神经元gydF4y2Ba层,gydF4y2Ba代表了修正项。gydF4y2Ba

整流器是激活函数,Sigmiod函数线性函数,可以使用单位(ReLU)函数,可以选择和计算要求根据实际情况。误差函数可以设置数量根据预期值和计算值之间的误差。gydF4y2Ba

是一个二次成本函数,所以错误的gydF4y2BaggydF4y2Ba神经元gydF4y2Ba层如下。gydF4y2Ba

最后一层卷积神经网络的误差如下。gydF4y2Ba

是阿达玛产品运营商,gydF4y2Ba最后一层的梯度值,其他层的误差如下。gydF4y2Ba

梯度下降法、卷积内核公式可以得到方程(gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)和(gydF4y2Ba8gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

数据分析卷积神经网络模型如图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

2.4。分组和处理方法gydF4y2Ba

哮喘伴有小气道损伤患者被随机分为3组。放电后,所有患者雾化吸入糖皮质激素,气溶胶吸入糖皮质激素结合支气管扩张剂治疗,口服激素维持治疗4周。肺功能和FENO指数测定每组比较疗效和探讨不同糖皮质激素的临床效果管理和联合糖皮质激素短期维护小气道阻塞和气道炎症治疗哮喘急性加重。(1)145例哮喘急性加重患者收集。一般临床资料,如患者姓名、性别、病程、发病间隔,日常药物收集。(2)在急性恶化阶段,所有患者抗炎,平喘药,祛痰剂,和其他治疗,8日至13日天。治疗后肺功能指标和FENO发现直到急性恶化症状明显改善。(3)气道梗阻患者(gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba残、FVC、gydF4y2Ba 预期值)和12小气道患者气道功能正常(FEV1、FVC、PEF所有预测值高于80%)根据肺功能测试结果被排除在外。(4)小气道创伤患者被随机双盲随机研究分为3组:对照组,结合管理组,和系统性管理组,接受布地奈德悬架和微米(2.1毫升:液化沼气气溶胶吸入,每天3次,2.2 mL:布地奈德悬架:液化沼气结合硫酸特布他林气雾剂,2.2 mL: 5.2毫克气溶胶吸入,3次/日,口服甲强龙7毫克/天,维护治疗4周)。(5)维持治疗4周后,病人被要求回到医院,患者的肺功能和FENO指标对照组,合并后的集团,系统性组测量。gydF4y2Ba

2.5。观察指标gydF4y2Ba

FENO水平保持4周之前和之后在对照组,合并后的集团,和系统组测量和记录,用力呼气流量50%,FEF 50%,用力呼气流量75%,FEF 75%,最大mid-expiratory流(MMEF 75/25)。改善FEF率50%,FEF 75%, MMEF 75/25, FENO维持治疗前后进行了计算。gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

2.6。统计分析gydF4y2Ba

SPSS21被用来完成统计。连续变量的统计描述描述gydF4y2Ba 分类变量和分类变量描述的百分比。gydF4y2Ba测试是用于比较两对连续变量数据的平均值,方差分析是用于连续变量的平均值的比较数据,和卡方检验是用于比较两个或两个以上的组的平均值分类变量。差异具有统计学意义(gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba

3所示。结果gydF4y2Ba

3.1。患者的基本信息gydF4y2Ba

总共有145例支气管哮喘患者纳入本研究。治疗后急性恶化阶段,3例呼吸衰竭、气道损伤28例和14例正常的小气道功能被排除在外。比较和分析小气道阻塞患者的基线数据维护治疗前,没有显著差异在性别、肺功能和FENO三组(gydF4y2Ba ),gydF4y2Ba如表所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba和图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

3.2。CT图像分割效果的评价基于人工智能分割算法gydF4y2Ba

是非常重要的医生与仿真系统的帮助下,制定手术计划制定合理的手术方案,并减少手,以便选择最佳手术路径,减少损伤,和改善肿瘤位置的准确性,复杂的手术,手术的成功率。主要技术指标有自动分割精度大于79%,重建精度的多维可见肝可以在任何角度观察,和重建精度不低于原输入分辨率CT。计算误差小于9%,整个肺,肺段,和残余肺还不到9%。下图是目标区域的分割的结果在肺CT图像基于CT图像和算法(图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.3。小气道功能治疗后的比较gydF4y2Ba

维持治疗4周后,与FEF 50%相比,FEF 75%, MMEF 75/25显著增加,FENO显著降低(gydF4y2Ba ),gydF4y2Ba如图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

3.4。小气道功能治疗后的比较gydF4y2Ba

后维持治疗,改善的结果FEF 50%, FEF 75%, MMEF 75/25,和FENO如下:口服激素组最重要的改进,其次是结合雾化吸入组和激素雾化吸入组改善了。组之间的差异具有统计学意义(gydF4y2Ba ),gydF4y2Ba如图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

4所示。讨论gydF4y2Ba

近年来,医学图像分割在许多医学领域有巨大的应用前景。儿童哮喘是一个“坏”孩子条件,预测在成年早期肺功能和气流限制。首先,相关的肺功能下降可能开始在婴儿期或胎儿,继续童年和成年期(gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。据报纸报道,哮喘与持续的低肺功能有关。有哮喘病史的人积极的患慢性阻塞性肺病的风险,这是9 - 29倍高于正常人(gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。慢性阻塞性肺病的队列研究哮喘人口显示前控制哮喘儿童和中年人(OR: 2.87,gydF4y2Ba )。gydF4y2BaFEV1 / FVC的独立与气流阻塞的吸烟,这是低于不吸烟者(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。肺功能的作用下,完全控制哮喘儿童和中年人可以实现。的机制之一是亚临床气道炎症和气道hyperreactive哮喘持续缓解儿童后,导致后期FEV1快速下降和气流阻塞(gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]。第二个可能的机制是,儿童哮喘肺增长的极限。测量网状基底膜的厚度后,患有严重哮喘的儿童可能气道重塑(gydF4y2Ba16gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。可怜的基础肺功能和增加患者血液中嗜酸性粒细胞和细胞往往会加重急性发作。支气管壁增厚是最常见的在胸部CT的哮喘儿童(41.51%)gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。为了减少临床症状、生理、和经济负担急性哮喘发作,改善气道重塑和气道炎症,改善生活质量,延长哮喘病人的存活时间,糖皮质激素用于治疗哮喘儿童复杂与小气道阻塞,和CT图像被用来评估治疗效果。结果表明,其他成像表现马赛克迹象,结节状阴影,和整合,并没有迹象表明小叶间隔增厚,网状晶格的影子,蜂窝的影子。没有感染的迹象,肺功能检查和肺CT气道重构被认为是可能的状态。gydF4y2Ba

FEF midexpiratory流的50%是一个指标,这是参与审判的小气道功能障碍与MMEF、FEF75%一起。两个或两个以上这三个指标的下降,反映出气道阻塞或小气道病变。FEF晚呼气流量的75%是一个指标,而MMEF75/25小气道功能的一项指标。呼出一氧化氮(FeNO)可以直接反映气道炎症,预测吸入激素(ICS)的反应,和指导治疗激素降解。哮喘的气道重塑是一个重要的病理特征。长期以来人们一直认为是重复的急性和慢性炎症的结果。哮喘的发病不仅涉及到气道,还会导致小气道阻塞,气流限制(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]。在正常人,气道阻力相对较小,不到20%的肺总阻力。然而,哮喘病人气道阻力的病理特征是慢性气道炎症,增加粘液分泌,和炎性细胞浸润,高于健康人。大多数哮喘患者可能会有小气道参与早期阶段。通常,疏浚气道阻塞的影响是缓慢的治疗期间。中国吉娜指南和哮喘诊断和治疗指南使用大气梁指数诊断和监测。深度学习CT成像工具具有良好的空间分辨率和可以清楚地显示肺组织的精细结构。其形态标本总值的几乎是一样的。此外,小气道阻塞哮喘常常是一些特定类型的哮喘(密切相关gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。在这项研究中,使用糖皮质激素治疗哮喘患儿小气道阻塞,并口服激素的影响,结合雾化吸入,激素雾化吸入对儿童的肺功能进行评估。结果表明,不同的处理方法可以提高一氧化氮的水平,用力呼气的瞬时流量50%,用力呼气瞬时流量的75%,最大midexpiratory流量,但激素雾化吸入的影响是最重要的。这表明哮喘患儿的治疗和小气道阻塞函数通过糖皮质激素雾化吸入能有更好的临床疗效gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

5。结论gydF4y2Ba

周围气道损伤越严重的哮喘患儿小气道功能损伤,时间间隔越长,从发病到常规药物治疗。定期告知,我们可以使用药物控制哮喘发作后的早期阶段的过程控制小气道阻塞。在儿童哮喘急性加重后,糖皮质激素可以改善小气道功能和气道炎症。系统性应用激素更有效改善小气道功能和气道炎症比当地的药物。在气溶胶吸入疗法、激素结合支气管扩张剂可以更好地改善小气道阻塞和减少比单一药物吸入气道炎症。在这项研究中,样本容量很小,应该包括更多实验的人。临床试验应该进行多中心、大样本医院而不是在单个区域或小面积。本研究可以直观地观察和评估哮喘肺的变化与小气道功能障碍。哮喘与小气道功能障碍具有较高临床诊断和评估价值。gydF4y2Ba

数据可用性gydF4y2Ba

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba