文摘

本研究旨在探讨中心静脉狭窄和闭塞的应用价值在血液透析患者CT血管造影术智能分割算法的基础上,因此,病人可以更好地生存。螺旋CT在62年被用于检查上肢肿胀尿毒症血液透析患者3.8毫升/秒的速度。非离子碘对比剂注射侧肢体。的总用量90 - 102毫升,这是扫描的智能触发技术。触发扫描阈值设置,监测点是位于上腔静脉。CT与卷积神经网络智能分割算法被用来处理图像数据。最后,生活质量及相关生化水平的患者血液透析前后被检测到。CT血管造影下智能分割算法,77年62名尿毒症患者狭窄被发现,包括48臂静脉的狭窄和17上腔静脉的狭窄。之间的相关系数CT血管造影术和数字减影血管造影(DSA)成像结果智能分割算法是0.411。分割效果的算法研究:自动分割准确率大于79%。 After hemodialysis treatment, the scores of physical fitness, pain, social function, and energy status of patients were significantly increased compared with those before treatment, and the levels of albumin, serum phosphorus, and parathyroid hormone were significantly decreased ( )。总之,CT血管造影与智能分割算法可以获得清晰、直观,和完整的血管图像行走,和更好的显示锁骨下静脉、头臂静脉和上腔静脉。它可以为手术治疗提供更有价值的支持,具有一定的应用价值更好的血液透析患者的生存。

1。介绍

肾病是一种常见的慢性疾病,其发病率逐年增加,增加的负担终末期肾病治疗(1]。血液透析是主要治疗终末期肾病患者和生存方法(2),但它有许多心血管和脑血管并发症,死亡率高。即使在经济发达的西方国家,如美国,每年维护血液透析患者的死亡率仍高达21 - 31% (3]。随着血液透析技术的持续改进,维持血液透析患者的长期存活率也增加(4]。如何提高维护血液透析患者的生活质量已经吸引了广泛关注的病人甚至整个社会,逐渐成为可靠的透析效果的综合评价指数5]。然而,由于治疗计划和条件的特殊性,患者容易出现一系列的负面心理影响,严重影响病人的生理和社会功能、生活质量和透析质量(6]。狭窄的形成的主要原因是血液透析血管通路的损失函数,和中央静脉闭塞性疾病(CVOD)动静脉瘘的损失函数的一个重要原因在尿毒症患者,发病率29% (7]。

在这项研究中,使用了一个三维的full-convolutional神经网络。肾的目的是执行好分割区域获得的第一阶段。解决问题不清楚边界分化的肾动脉造影时,一个形状分支网络基于双重关注3 dunet和封闭的卷积层设计。研究表明,临时或长期使用透析管中央静脉狭窄密切相关。中央静脉狭窄和闭塞的发生率由长期留置透析管中央静脉可达18 - 40%8,9]。全国肾脏基金会/肾病的结果质量倡议(NKF / KDOQI)建议患者的比例使用深静脉导管作为血液透析血管通路应控制在10.1%以下,并使用动静脉瘘尿毒症患者的比例应该超过49% (10]。⁃V瘘首先突破倡议(FFBI)甚至建议所有病人适合透析实现动静脉瘘透析(11]。它是一个国内外的共识,以避免中央静脉插管和开展长期透析通过建立内部瘘(12,13]。然而,当尿毒症患者诊断或动静脉瘘尚未成熟,临时或长期透析管仍然需要维持血液透析。因此,超过20.2%的患者仍然使用中央静脉导管透析血管通路(14]。因此,早期诊断和干预的狭窄尤其重要的血管通路(延长生命15]。多普勒超声和血管造影是诊断的重要方法中央静脉血管功能障碍(16]。然而,由于气体干扰,超声诊断中央静脉差(17]。尽管血管造影是诊断血管疾病的金标准,数字减影血管造影(DSA)是一种侵入性的检查,可以只显示血液流动腔,不能显示邻近组织结构的空间关系(18]。因此,有必要检查CT血管造影术前与智能分割算法CVOD干预。低侵袭性的优势,低对比剂的需求,和高空间分辨率,结合多种图像重建模式支持的计算机软件。血管的三维图像可以清晰地重建(19]。

在这项研究中,CT血管造影与智能分割算法被用来探索其应用价值CVOD对血液透析患者的生存及其指导价值介入手术,以帮助血液透析病人更好地生存。

2。材料和方法

2.1。研究对象

从2019年1月到2020年5月,62年上肢肿胀尿毒症血液透析患者在医院被包括,岁( )年。有24个男性,年龄在30到78岁,平均年龄为57.64岁。有38岁女性,22 - 76岁,平均年龄为52.31岁。的主要疾病23例慢性肾炎、糖尿病肾病3例,先天性多囊肾2例,1例先天性肾小管酸中毒、膜性肾病1例,3例良性肾小动脉硬化,多个肾脏结石3例,26例病因不明。几乎所有患者接受长期透析导管注入颈内静脉或锁骨下静脉和肢体动静脉瘘。中央静脉导管的数量/人的0.91倍。中央静脉导管插入术网站左颈内静脉在19例,右颈内静脉在26例,左锁骨下静脉,2例,10例右锁骨下静脉。临床表现包括内部瘘、血流量不足,上肢肿胀或与色素沉着脸,和胸壁静脉曲张。

(1)入选标准: 年;病人愿意接受SGA评价和相关的人体测量指标。(2)排除标准:病人参与其他MatSnip治疗研究;肾移植患者;恶性肿瘤患者、活性肺结核和其它河流疾病和代谢疾病,如甲状腺机能亢进、肾上腺疾病在过去的三个月;病人不符合标准,不完整的数据,或不配合实验者。这项研究已经被医院医学伦理委员会批准,和病人的家庭成员参与研究已签署同意书

2.2。CT扫描

利用螺旋CT扫描从颌下表面横隔膜表面。多层螺旋CT(多层)进行,然后进行增强扫描。90 - 102毫升碘对比剂和28毫升生理盐水注入nonswelling前臂与高压注射器。对比剂注射速率的控制在3.8毫升/ s。智能触发技术用于扫描,扫描触发器阈值设置,和监控点位于上腔静脉。其扫描参数是300毫安电流、电压120 kV,速度0.4 s /线圈,宽度 ,和重建厚度4.9毫米, 。扫描,扫描后的数据传输到数据后处理和重建。少量的患者残余肾功能,透析后应当立即安排CT检查,对比剂应尽快远离身体保护患者残余肾功能。

2.3。图像分割的人工智能算法

CT图像被送到电子束焊工作站MPR、MIP, MINP、加工。解剖学是需要理解和吸引。第一阶段的目的是提前段肾区CT序列图像,因为肾脏是不同的。与背景相比,体素的数量更加平衡,分割是相对简单的。为了提高特征提取的能力3 dunet,三维残余双重关注模块设计,和残余双重关注3 dunet (RDA-3DUNET)分割模型构造了肾脏分割结合随机剪裁立体像素块大小。双重关注机制的目的是关注的空间信息和信道信息特征映射在卷积操作过程中,这样每个维度的信息得到更多的关注。的两个维度之间的信息空间和通道不相交,是相互独立的。然而,3 d的差异完全卷积神经网络地图的空间信息功能是改变从2 d到3 d,所以注意力机制很容易扩大从2 d到3 d。所不同的是,所有的卷积和池操作替换为相应的三维操作,和所有批规范化标准化被实例。原因是输入的数据网络三维数据,批量大小是有限的内存显示卡片。 BN is normalized in the batch dimension, and the effect is better when the batch size is large, while IN is normalized in the three spatial dimensions, and it is applicable when the batch size is small and can be based on 3d residual double.

然而,3 d的差异完全卷积神经网络地图的空间信息功能是改变从2 d到3 d,所以注意力机制很容易扩大从2 d到3 d。所不同的是,所有的卷积和池操作替换为相应的三维操作,和所有批规范化标准化被实例。原因是输入的数据网络三维数据,批量大小是有限的内存显示卡片。BN在批规范化维度,更当批量大小的影响很大,在规范化的三维空间,并适用小批量大小时。剩余双重关注3 dunet分割模型可以根据三维构造残余双关注模块。表1显示了编码器结构的参数设置。

第二阶段的目的是在肾脏的细分割区域在第一阶段获得的。针对的问题不清楚边界分化在肾动脉造影,形状分支网络基于残余双重关注3 dunet和封闭的卷积层操作设计。封闭的形状残余双重关注3 dunet (GS-RDA-3DUNET)模型建立。GS-RDA-3DUNET的特点是形状分支网络可以专注于血管造影术边界特征提取和协助骨干网络提高最终的分割效率。

骨干网是残余加倍注重3 dunet模型,设定的参数编码器和瓶颈层。肿瘤形状分支网络的级联卷积封闭层,RADA-3D模块,三线性插值, 卷积,用于传输的形状特征的肿瘤向前向后。RDA-3D模块的功能是提取边界特性,三线性插值的功能是调整功能地图的大小,和功能 卷积是减少的数量和尺寸通道。然后,骨干网的语义特征和边界特征的形状分支网络融合得到准确的分割结果。输出表示为边界图形状的分支 ,和输出特性曲线的骨干网络表示为 。分支网络特性的地图形状与输出功能系列地图的主要网络。后 卷积和soft-max,最后预测面具是输出。方程可以表示为。

在培训过程中,人工标记分割掩模是分段的,和真正的肿瘤边界的面具。预测边界图采用标准二进制交叉熵(公元前)损失,以及语义分割预测采用骰子(DL)损失。联合共同损失函数是用来监控分割和边界图预测。方程如下。

是肾脏边界的真正价值, 的真正价值分割掩模, 是两个hyperparameters控制之间的重量损失。在这项研究中, 。古典卷积神经网络的结构组成的卷积神经层和归一化层如图1。

2.4。图像分析和观察指标

两个放射科医生有超过10年的CT诊断经验读取图像。血管通路在MIP、VR和3 d图像被评估,和矢状,冠状和截面观察很仔细。动态的3 d电影可以扭转意义的血管网站从任何角度,全面展示的位置中心静脉狭窄,血管狭窄的程度和范围,侧枝循环的存在。狭窄的程度是由容器直径狭窄部位和相邻的正常血管直径以MIP重建。49%到69%的病人举行了一场温和的态度。70% ~ 99.9%是严重的。100%是完全闭塞。

2.5。评价指标

健康状况问卷被用来评估病人,病人被告知填充方法,需要独自完成问卷。指标包括身体健康、疼痛、社会功能和能量状态的病人。我们的评估指标还包括医院的数据。前白蛋白、血磷、甲状旁腺激素。

2.6。统计分析

SPSS16软件被用来完成统计。测量数据所表达的是( ),和计数数据表达的频率或百分比(%)。卡帕被用来分析不同数据之间的相关性。 在统计学上意义重大。

3所示。结果

3.1。CT图像分割效果的评价基于人工智能分割算法

肾脏分割是数字模拟肾手术规划系统的一部分。这是一个系统,可以帮助治疗肾脏疾病。新的医疗设备提供了一个视觉平台肾栓塞,手术切除、介入放射治疗。仿真系统的帮助下,医生可以操作计划,制定一个合理的操作计划,以便选择最佳手术路径,减少损伤,改善肾脏定位的准确性,操作的复杂性,和操作的成功率是很重要的。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肾可以在任何角度观察,和重建精度不低于原始输入CT决议;计算误差小于8.9%。下图是分割的结果CT图像的目标区域肾CT血管造影术和算法,如图2。

3.2。成像检查

智能分割算法被用来执行所有患者CT血管造影显示中央静脉狭窄的位置。共有77个狭窄被发现在62名尿毒症患者,如图3,包括48头臂动脉静脉的狭窄(31狭窄的权利和17的头臂静脉狭窄的左头臂动脉静脉)和17上腔静脉的狭窄。12锁骨下静脉狭窄(10 2右锁骨下静脉和左锁骨下静脉)。如图42,有轻度狭窄,20中度狭窄,23严重狭窄,32完全遮挡。如图56轻度狭窄,15,DSA血管造影显示中度狭窄,6严重狭窄,50完全遮挡。虽然有一定区别造影CT和DSA值的智能分割算法,CT血管造影术和DSA之间的相关系数0.411智能分割算法,和狭窄的程度是一致的。横向环流在37 62名尿毒症患者的CT血管造影术肉眼和智能分割算法。所有患者单边或双边上肢肿胀,和5患者面部肿胀。

3.3。变化前后的血透患者的生活质量

身体健康的差异、疼痛、社会功能和能量状态的患者血液透析前后比较规模。结果如图所示6(表2)。血液透析后,大量体能,痛苦,社会功能,和能量状态的患者明显高于透析前,差异具有统计学意义( )。

白蛋白的变化、血磷、甲状旁腺激素在血液透析前后比较。结果如图所示7。白蛋白的水平、血磷、甲状旁腺激素在血液透析明显低于透析前,差异具有统计学意义( )。

4所示。讨论

在许多中心,血管通路的障碍已成为血液透析患者住院的主要原因(4]。狭窄血管通路功能障碍的主要原因在透析,狭窄的早期诊断和干预至关重要的生命延长血管访问(20.,21]。在这项研究中,62例患者进行了介入手术治疗的指导下CT血管造影术后智能分割算法。气球膨胀进行与狭窄5例,其中14成功只有通过气球膨胀。41名患者不满意腔开放后球囊扩张支架植入术。血管造影后,侧枝循环的人数明显减少,血液透析通路通畅。上肢或面部肿胀明显减少术后第三天。在这项研究中,支架植入术的比例相对较高,占总病例数的7/10。主要原因是这些患者有高度的闭塞,和静脉腔收缩仍然发生在PTA扩张(22]。

CT血管造影术的智能分割算法后续介入手术的极其重要的指导意义。通过准确地确定病变血管的长度和位置,它可以帮助选择介入治疗的模式(23]。它可以准确地判断相邻重要器官的组织结构,这有利于评估手术风险(24]。CT血管造影与智能分割算法是基于图像的血管壁和腔是否充满了对比剂,以判断是否存在潜在的血管腔解剖(25]。由于体积效应的干扰,CT血管造影术的智能分割算法有更高的可能性程度的狭窄的假阴性。CT血管造影与智能分割算法也可以减少狭窄的范围。如图所示的数据在这项研究中,发现完全闭塞的32例CT血管造影与智能分割算法,而50例经DSA。然而,CT血管造影与智能分割算法有其自身的优势在评估血管钙化,这不仅是一个重要的因素在判断治疗的难度也在暗示中扮演一定的角色的过程中最初的血管腔(26]。

CT血管造影与智能分割算法可以清楚地显示血管钙化,这是优于DSA。虽然CT血管造影与智能分割算法可以清楚地探测中心静脉狭窄,它是不可能确定血栓在狭窄的新旧程度,除非有钙化(27]。总之,这项研究的结果表明,CT血管造影与智能分割算法可以检测血管内超声和确定血管配置和狭窄的本质,这可能会导致手术方法在未来的变化。CT血管造影与智能分割算法可以得到一个清晰的和完整的血管图像行走,它可以显示锁骨下静脉、头臂静脉,和上腔静脉,为手术治疗提供有意义的指导。随后,这项研究的结果表明,血液透析治疗后患者的生活质量明显改善,血磷水平,白蛋白,甲状旁腺激素在血液减少。

5。结论

共有62名尿毒症血液透析患者上肢肿胀在我们医院是包括在内。健康状况问卷被用来评估患者,和病人的体力、疼痛、社会功能和能量状态进行评估,以及医院数据前白蛋白、血磷、和甲状旁腺激素也包括在内。分割效果的算法研究:自动分割精度大于79%,CT血管造影术智能分割算法可以获得清晰、直观,和完整的血管图像,更好的显示锁骨下静脉、头臂静脉,上腔静脉,为手术治疗提供更有价值的支持,为更好的生存的血液透析患者有一定的应用价值。在这项研究中,样本容量很小,更多的人应该被包括在实验中。临床试验应该进行多中心、大样本医院。它希望帮助血液透析患者更好地生存。

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。