文摘
探索智能算法的应用超声评价的多囊卵巢综合征(PCOS)和PCOS的内分泌和代谢变化,44例诊断为PCOS招募有关检测方法,分成三组。反向传播算法采用超声波检测实验组的病人。对照组的患者被常规超声波检测。此外,18岁健康志愿者被选为正常组。结果表明,图像处理的反向传播算法明显优于传统的超声图像( ),和图像显示清晰。年代,A, S / A比值衡量两种不同检测方法是7.8毫米2,3.5毫米2和0.449的实验组,分别,这明显不同于6.3毫米2,2.6毫米20.413,对照组( )。间质卵巢动脉的PI和RI值在实验组低于对照组,收缩期峰值流速(PSV)和舒张速度结束(类别)值高于对照组( )。与对照组相比,卵巢体积,间质vascularization-flow指数(VFI)和流动指数(FI)实验组都大幅增加,和检测卵泡的总数是 )。促卵泡激素(FSH)的水平在PCOS患者显著低于正常对照组( )。LH, E2、P、T的PCOS患者显著高于正常对照组( )。超声波的反向传播算法可以直接显示卵巢和卵泡的三维结构和精确测量卵巢体积和卵泡数量。内分泌和代谢指标可以为PCOS的临床诊断提供客观的信息,可以用作PCOS临床评价的一种方式。
1。介绍
多囊卵巢综合征(PCOS)是第一个提出的斯坦,1935年主要。主要临床特征是双边多囊卵巢增大,肥胖症状,多毛症,闭经,不孕综合征,称为Stein-Leventhal综合症(1]。多囊卵巢综合征是一种内分泌疾病,临床发病率高,通常发生在育龄妇女(2]。最基本的特征是高雄激素和多囊卵巢(PCO) [3]。PCOS不仅是生殖系统的疾病也是一种代谢性疾病。它也可能会导致心血管疾病、糖尿病、高胰岛素血症,高脂血症,子宫内膜癌,因此对人类健康造成长期伤害(4]。
实时二维灰阶超声已广泛应用于临床实践,提供了一个直观、PCO的无创性检测方法形态变化(5]。之后,持续改进的超声波技术,三维超声和频谱多普勒超声在临床实践中逐步推广,从而能够研究卵巢的形态学改变和血流特征间质增生(6]。的欧洲人类生殖和胚胎学和美国生殖医学协会(次于/ ASRM)推荐的存在至少两个的以下三个为PCOS诊断标准:(i)有月经紊乱,停止排卵,或少量的排卵;(2)有临床和/或hyperandrogenemia生化特性;和(3)超声检查显示PCO。此外,androgen-secreting肿瘤和肾上腺皮质增生被排除在PCOS [7]。
超声波是公认的诊断标准之一PCO诊断由于其高灵敏度和特异性(8]。与正常组相比卵巢周期,PCO的最突出特点是许多小卵泡的echo-enhanced分布在卵巢间质(9]。然而,一些研究发现类似的PCO特征在正常卵巢。因此,单纯依赖窦卵泡的数量和分布可能导致错误的判断。近年来研究证明,二维超声结合彩色多普勒血流成像大大改善PCOS的诊断率10]。然而,定期卵巢血流的变化,和血液流动参数的测量高度依赖技能的超声波仪器和操作符,所以该方法重复性差。2001年,外国研究人员发现 可以作为hyperparameter PCOS诊断具有良好的重复性,和系数的区别不同的超声观察人士还不到5%11]。
然而,传统的智能算法中常用超声图切割算法,显示清晰度差、低分辨率的组织和病变(12]。改善图像质量,采用反向传播算法在智能算法在这项研究中改善成像效果,需要特定的投影数据采集体积。过滤后投影可以重建图像在时域没有傅里叶变换和逆变换。成像效率高,可以实现高质量的图像重建与声传播能力强组织。在时域,最后得到的重建图像叠加back-projected数据从不同的角度(13,14]。
因此,在这项研究中,反向传播算法采用超声比较结果与传统超声成像,探讨其应用效果的评价PCOS PCOS之间的相关性和内分泌代谢的变化。
2。材料和方法
2.1。研究对象
在这项研究中,44个病人在医院诊断出患有多囊卵巢综合征的从2018年1月到2020年5月被选中。所有患者根据检测方法分成三组滚。反向传播算法采用超声波在实验组病人。对照组的患者被传统的超声波测试。18个志愿者与正常排卵功能和规律的月经周期在体检期间被选为正常组。PCOS患者22-45 44岁平均年龄 ,和他们的身体质量指数(BMI) 。十八岁的志愿者从21到41年,平均年龄 ,他们的身体质量指数 。所有受试者签署知情同意,所有程序均经医院伦理委员会批准。
入选标准如下:欧洲人类生殖和胚胎学和美国生殖医学协会(次于/ ASRM)推荐的存在至少两个的以下三个为PCOS诊断标准:(i)月经失调,停止排卵,或少量的排卵;(2)临床和/或hyperandrogenemia生化特性;和(3)超声检查显示PCO(单边或双边卵巢体积超过10毫升, )。排除标准如下:(我)雄激素分泌肿瘤,(ii)库兴氏综合征、高泌乳素血症(iii) (iv)肾上腺皮质增生,甲状腺机能亢进(v), (vi)卵巢功能早衰。为了避免其他影响因素,不同组的主题类似的基本信息如年龄都包括在内。
2.2。考试的方法
彩色多普勒超声仪器被用于超声检查,与经阴道的探针5 ~ 9 MHz的频率。排卵的患者通过阴道超声检查月经后3 ~ 8天,而在任何时候停止排卵患者进行测试。如果卵巢的位置是高或深或有其他因素导致业绩不佳的阴道超声波,病人应该妥善持有尿液的腹部超声检查。在两个月内所有受试者没有接受激素治疗前检查。
检查参数:(i)的三维直径卵巢测量最大纵切面和最大横切面的卵巢,测量参数记录和卵巢体积(OV)计算。(2)最大纵向和横向直径最大纵切面上的卵巢间质和卵巢的测量。间质面积(S)和卵巢的总面积(A)的计算 ,和间隙区域总面积的比值(S / A)计算。卵巢参数,计算两个卵巢测量的平均值。
血流动力学检测方法:血液流动的特征和光谱观察卵巢间质,和最厚的细动脉测量。收缩期峰值流速(PSV)、舒张速度结束(类别)测量的光谱波形和高度连续3 - 5心脏周期是相同的,和阻力指数(RI)和脉冲指数(Pl)也被测量。
患者需要稳定,屏住呼吸在图像集合,和探测器应该调查。然后,最丰富的血液流动的位置是选择集合。取样后,进行三维图像重建获得的图像,和最好的图像被选为多个观察在不同角度和部分良好的记录。然后,获得的数据进行了处理和分析通过使用计算机辅助分析软件,和低指数(FI)和血管化流动指数(VFI)的卵巢间质通过直方图分析计算功能。最后,卵巢的卵泡数量计算获得的三维体积数据。结果是三个测量的平均值。
内分泌参数测量月经的第三天。空腹肘静脉血液收集当天闭经后超声检查,血清和血浆分离后抽样准备内分泌指标的完成。内分泌参数包括促卵泡激素(FSH)和性激素,如促黄体激素(LH)、睾酮(T)、雌二醇(E2)、催乳素(PRL)和孕酮(P) (15]。
2.3。反向传播算法
傅里叶切片定理,也称为中心切片定理,反向传播算法的基础。傅里叶切片定理描述的平行投影的傅里叶变换 在角 ,等于二维傅里叶变换的直线 在同一角度。这里的积分 代表对象重建,是距离投射光线的中心对称,证明如下:
在图1,如果 ,的投影 获得平行 - - - - - -轴。
傅里叶变换双方执行方程(1)
二维傅里叶变换 如方程所示更改(3)当 。
通过比较方程的右边(2)和(3),发现两个方程是相同的。这意味着对象的投影的傅里叶变化 线是一致的吗 二维傅里叶变换的对象。现在这个定理扩展到一般形式,呈现在图1。旋转坐标系的轴在角平行于投影射线路径吗被选中。的对象 表示旋转坐标系 ,相互关系如下。
投影之间的关系 和旋转坐标系统 如下。
上的投影的傅里叶变换变量收益率以下方程。
坐标变换方程的右边(执行7),下面的方程是根据微积分的理论。
雅可比矩阵的行列式,下列方程可以通过结合方程(4)。
然后,它需要二维傅里叶变换 对象的 并得到以下方程。
如果 和 ,然后方程(9)相当于方程(10);也就是说,存在以下关系。
在傅里叶空间中,两个变量( 和 )定义一个线,在角经过原点到轴。它认为傅里叶变换 平行投影的 的 二维傅里叶变换的一片 的对象。
从定理获得以下结论。如果可以获得足够的平行投影在0到的范围测量的对象,他们可以叠加后的傅里叶变换,然后对象的二维傅里叶变换在傅里叶空间可以获得。然后,物体的重建图像是二维傅里叶反变换得到的。这个定理是傅里叶切片定理,它的理论基础是平行梁过滤后投影算法(16]。
总之,图像 可以获得的二维傅里叶反变换。
笛卡儿坐标系统( )转化为极坐标( )如下。
根据方程(11), 被替换为 构建以下关系。
由于对称投影采样,一群射线路径差异180°相互一致,即以下方程。
根据傅里叶变换的性质,其相应的傅里叶变换具有以下信件。
是傅里叶变换投影角 。内部的傅里叶反变换是傅里叶变换积分乘以 。在空间域,它代表了一种投影过滤函数的响应在频域,称为过滤投影。
这个过滤器投影为代表 。
方程(22)表明,重建图像的价值 在某个位置的叠加所有过滤投影样品。不需要投影的傅里叶变换;它应该乘以过滤函数然后进行傅里叶反变换。根据卷积理论,一个函数发现在空间域的傅里叶变换 ,和功能卷积的投影。
重建方程表示如下。
根据方程(23),并行滤波传回投影算法需要所有的平行光束角度的投影数据从0°- 180°的对称中心不同距离,也就是说,所有光线穿过该地区的投影数据来衡量。虽然每个角度和距离的投影射线数据无法收集到的离散化后,可以保证图像质量降低了采样间隔。与此同时,算法具有较低的复杂度和效率高。
2.4。图像评价指标
对于精密超声波图像进行评估,骰子系数,和敏感性17]。
代表组织分割区域,等于 ,和代表标准组织区域,等于 。TP代表像素的数量正确划分为积极的类 ,和TN代表像素的数量正确划分为非负类 。FP代表像素错误分为积极的类的数量 ,虽然FN代表像素的数量错误分为非负类 。骰子措施之间的空间重合度系数分段组织区域和标准组织区域。精度的措施的比例分割组织区域位置像素。灵敏度的措施的比例标准组织正确分割的区域。评估值的三个指标都在 。值越大,一致性越高和和更好的分割结果。
2.5。统计方法
使用SPSS 22.0统计分析。所有测量数据都表示为 ( )。PCOS组和对照组之间的比较是由独立的样本 - - - - - -测试或秩和检验。测试水平 ,时差异显著 。
3所示。结果
3.1。分析超声图像结果基于反向传播算法
图2显示图像效果处理的反向传播算法明显优于传统的超声图像,和数据具有统计上的显著差异( )。相比之下,原始图像(图3(一个)),超声图像基于反向传播算法(图3 (c)显示更清晰的显示多囊温暖的巢。
(一)
(b)
(c)
(d)
3.2。计算结果的卵巢超声领域
S, A, S / A比值衡量两种不同检测方法实验组略高于对照组,有统计学显著差异( ,图4)。
与正常卵巢相比,机汇,和S PCOS患者的超声参数高,而略高于实验组与对照组相比,但两者之间无显著差异( )。年代和OV大大高于实验组,和两组之间的差异有统计学显著( ,图5)。
敏感性和特异性实验组的超声参数如下。95%置信区间的上限正常组作为上限,和正常上限的S / A比值为0.33,是1.50厘米2,一个是4.84厘米2。上述超声波参数被用作PCOS的实验诊断指标,和PCOS诊断标准推荐的次于/走势作为黄金标准。敏感性、特异性、阳性预测率和阴性预测率获得如图6。
3.3。血流动力学检测结果
在实验组中,78%的卵巢间质粗血流信号从卵巢门纵向间质,20%的卵巢间质星血流信号,和2%的卵巢间质无血流信号。在对照组中,只有72%的卵巢间质稀疏星状血流信号,而另28%没有显示出显著的血流信号。间质卵巢动脉的PI和RI在实验组低于对照组,而PSV和类别都高于对照组( )。超声波图像显示VFI FI和卵巢体积在实验组高于对照组,和毛囊的数量显著高于对照组( ,数据7- - - - - -9)。
3.4。内分泌的测试结果
结果表明,无显著差异在PRL PCOS患者和正常人之间( )。PCOS患者的FSH水平显著低于正常对照组( )。LH, E2、P、T的PCOS患者比正常人更高( ,表1)。
4所示。讨论
最近的研究表明PCOS的形成是由于雄性激素分泌过多和持续停止排卵异常引起的内分泌改变下丘脑,垂体、肾上腺、卵巢,和周围的脂肪。多囊卵巢综合征的发病机制和明显的相对稳定形态变化的超声诊断卵巢提供了理论依据。目前,形态变化已经成为不可或缺的参数在PCOS的诊断标准(18]。有一些典型的临床症状,如高架T、LH / FSH、或胰岛素抵抗,但没有观察到典型的PCO超声波。一些研究还发现,类似的PCO可能发生在正常卵巢,但没有PCOS的异常的临床表现和生化参数。因此,仅仅强调窦卵泡的数量和分布可能导致误诊(19]。
在这项研究中,反向传播算法采用超声波检测PCOS患者的卵巢。与传统的超声相比,基于反向传播算法的图像处理效果明显优于传统的超声图像,差别是相当大的( ),和图像显示清晰。因此,基于反向传播算法的超声成像效果显著提高。S, A, S / A比值得到两种不同检测方法实验组略高于对照组,有显著差异( )。OV,和S PCOS患者的超声参数高于正常组,而实验的一个组略高于对照组,但两者之间无显著差异( )。的年代和OV明显高于实验组,和两组之间的差异是巨大的( )。此外,敏感性,特异性,阳性预测率,和消极的预测率超声基于反向传播算法的年代,A, S / A比值大多是大约80%。因此,它被认为是卵巢的某些测量的稳定区域。在实验组中,78%的卵巢间质粗血流信号从卵巢门纵向间质,20%的卵巢间质星血流信号,和2%的卵巢间质无血流信号。在对照组中,只有72%的卵巢间质稀疏星状血流信号,而另28%显示没有明显的血流信号。间质卵巢动脉的PI和RI在实验组低于对照组,而PSV和类别都高于对照组( )。超声波图像显示VFI FI和卵巢体积在实验组高于对照组,和毛囊的数量明显高于对照组( )。基于反向传播算法验证,超声波可以检测低速血流,微血管,和三维显示的实质器官血管分布和密度,由检查角的影响较小。这也许可以解释PCOS的病理生理变化在一定程度上。
此外,之间没有显著差异在PRL PCOS患者和正常对照组( )。PCOS患者的FSH水平明显低于正常对照组( )。LH, E2、P、T指标的PCOS患者显著高于正常的人( ),这是相同的促黄体激素(LH)高程的特点和其他特征的PCOS患者不同程度的认可内分泌水平(20.]。
5。结论
超声波基于反向传播算法不仅可以直观地显示卵巢和卵泡还准确的三维结构测定卵巢体积和卵泡数。结合卵巢间质和血管的血流动力学特征指数(VD)血流指数(FD)和血管血流指数(VFI)值的卵巢间质、血液流动特性的差异之间的卵巢间质正常卵巢和PCOS患者进行了分析。一些超声参数和内分泌和代谢指标可以为临床提供客观的诊断信息和反映PCOS卵巢的病理生理变化在一定程度上。它可以提供参考的诊断和评估PCOS卵巢,具有临床推广价值。然而,由于小样本大小选择在这项研究中,许多仍需要大样本的研究来进一步证实要检测的有效性,更好地诊断和评估PCOS和指导临床治疗。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。