文摘
客观的。这项研究集中在下肢动脉硬化之间的关系和有糖尿病(DM)脚,并探索通过超声波图像处理的智能算法。方法。共有60名糖尿病足患者承认我们医院在过去的三年里被选中,根据病情分为两组。DM患者脚单独在B组(30例)和DM患者脚结合下肢动脉硬化闭塞在C组(30例)。在A组30只健康人控制。使用彩色多普勒超声检查所有科目的下肢的动脉。intramedia厚度(IMT)从股动脉、足背动脉被记录,是否存在斑块在动脉或知道斑块的大小,它呼应,和分布,以及动脉狭窄。接下来,狭窄百分比计算。此外,患者的一般信息进行了分析。与此同时,一个智能算法被用来处理超声图像,及其对图像质量的影响进行了评估。结果。多普勒超声图像处理人工蜂群(ABC)减少了噪音和更好的质量,和关键信息清楚地显示病变。没有统计学差异的三组患者的通用数据;B组和C组IMT值更高,斑块发生率、动脉狭窄发生率,和狭窄程度与A组,有统计学意义的差异组B和C。特别是,股动脉狭窄的发生率和狭窄的程度在C组明显高于B组狭窄率高于年级我在C组高达71%,而B组仅为19%;在C组,狭窄的发生率高于二级为30%,在B组为13.1%。与A组比较,B组和C组减少动脉峰值血流速度(PSV)、阻力指数(RI)和脉冲指数(PI), B和C组间有显著差异。结论。糖尿病足是一个风险因素对动脉硬化闭塞;彩色多普勒超声显示良好的诊断动脉硬化闭塞效应;在这项研究中提出的算法可以提高多普勒超声图像的质量和具有很高的应用价值。
1。介绍
近年来,随着人民生活水平的不断提高和饮食结构的改变,糖尿病(DM)脚的发生率逐年增加(1]。这是第三个最常见的疾病后肿瘤和心血管疾病。糖尿病足是糖尿病的常见并发症患者。统计数据显示,全世界有15%的糖尿病患者足部溃疡和坏疽2]。每年有50%的截肢患者DM患者中,超过85%的患者截肢,因为足溃疡恶化导致深部感染或坏疽。国内临床资料表明,糖尿病足患者占2%的门诊病人和住院病人的8%到12%。糖尿病足的人均治疗费用超过10000元。在世界范围内,糖尿病足的发生率高,预后差(3]。
至于为什么DM患者出现DM的脚,它的影响可能与DM的心脏和大脑血管。在某种程度上,DM可以视为心血管和脑血管疾病和影响几乎所有的血管。代谢异常引起的糖尿病可以导致动脉结构和功能的变化。这些变化发生之前DM诊断(4]。外周动脉疾病(PAD)在DM患者中很常见。它是一种下肢闭塞性疾病,其临床症状不明显。垫是动脉硬化血栓性疾病的一个重要指标5]。统计数据显示,超过40%的外周动脉疾病患者患有糖尿病,和DM垫是最强的威胁因素。与垫由其他因素引起的,DM密切相关femoral-popliteal垫和胫骨动脉垫(膝盖以下)。糖尿病足来自下肢缺血引起的动脉硬化闭塞(6]。上面,有一个巨大的DM脚之间的相关性和下肢动脉硬化闭塞。有许多共性,但不同。研究发现,垫和DM患者的脚比患者更复杂的条件仅其中一个,和心血管疾病的概率大大增加7]。目前,两个之间的关系尚不清楚。在这项研究中,探讨了两者之间的相关性,为临床研究提供参考和依据。
目前,诊断下肢动脉硬化闭塞的方法主要包括数字减影血管造影(DSA)、磁共振血管造影(MRA)、CT血管造影(CTA)和多普勒超声检查。其中,DSA是外周血管的公认的金标准检查,但它往往不容易被患者接受,因为它是侵入性的和昂贵的。随着超声波技术的不断向前发展,它已广泛应用于血管疾病的检测,尤其是在动脉粥样硬化的研究,因为它的优点,如无创、快速、高效、安全、准确(8]。统计数据显示,超声检查的准确性对intraplaque出血90%,敏感性为96%。b型超声可以显示动脉的解剖图像在横纵轴和轴,提供丰富的信息,如动脉厚度、斑块形状、大小、范围、和管腔狭窄和闭塞。彩色血流成像能反映血液填充和分布状态,这是血流动力学变化的评估具有重要意义。在动脉粥样硬化的早期阶段,它主要表现为扩张动脉壁或增厚的麻省理工学院,可以观察到超声波扫描(9]。因此,超声波在血管疾病的诊断有很大的优势。
然而,其成像效果是由于反射和随机散射。因此,很难认识到器官的边缘和细节。最近,互联网技术发展迅速,一些医学图像处理技术也被开发出来,例如动脉检测和跟踪算法开发了超声成像的基础上,各种超声三维重建算法,计算机辅助诊断系统。目前,应用最广泛的特征提取和分类方法在医学图像处理领域的支持向量机。然而,大量的研究表明,支持向量机在数据分类易受极端值和培训。因此,在这篇文章中,人工蜂群(ABC)被用来进行降噪和超声图像特征提取的糖尿病和动脉硬化闭塞(10),旨在提供一个科学依据相关疾病的诊断和治疗。
2。材料和方法
2.1。研究对象
DM患者60英尺,DM脚结合下肢动脉硬化闭塞住院的医院从2019年3月到2019年6月被选为研究对象。30名健康受试者被选为A组控制。30在B组的受试者DM患者的脚。DM脚的诊断标准是基于标准由第一DM脚中华医学会糖尿病学术会议的社会。30在C组的受试者DM患者足部和下肢动脉硬化闭塞。下肢动脉硬化闭塞的诊断标准如下。(1)与间歇性跛行;休息时疼痛;疼痛、肿胀、麻木,麻木患者(包括一个或多个他们);无营养的改变皮肤、头发、肌肉和指甲; and ulcers or gangrene were included. (2) The affected swelled and the pulsation of the middle artery was weakened or disappeared. (3) Those with sclerosis changes on fundus examination; electrocardiogram showing coronary artery ischemia, left ventricular hypertrophy, or old myocardial infarction; and Doppler or angiography showing limb arteriosclerosis were also included. The subjects were 62 × 6.5 years old on average, including 44 males and 46 females. All subjects need to be free of coronary heart disease, hyperlipidemia, and other cardiovascular and cerebrovascular diseases, with no long-term smoking history. The study met the requirements of medical ethics and the patients had signed an inform consent form.
2.2。考试的方法
2.2.1。检验仪器
飞利浦iu22彩色多普勒超声诊断仪,线性阵列探测器,探测器的频率是2 - 9 MHz。在检查过程中,条件,如发射能量,总收益,相反,时间增益补偿,和侧面获得补偿,需要保持基本不变。
2.2.2。检查内容
呆在仰卧位和俯卧姿势,和二维超声扫描进行股动脉、腘动脉、前胫骨动脉、胫后动脉、足背动脉腔,两下肢和内膜。内腔内径和intramedia厚度(IMT)测量。是观察到有管壁斑块,斑块的位置,有狭窄的腔。狭窄的百分比计算。使用彩色多普勒观察血管充盈,和频谱多普勒被用来检测血流频谱。清晰的光谱出现后,血流参数PSV, RI、PI测量。检查期间,应该注意不要压缩动脉太多,声音梁之间的角度和血液流动方向应小于60°;每个索引测量3次,平均价值。
2.3。图像处理
共有220个超声波图像作为研究数据收集。然后,问算法来减少图像的噪声。原来的噪声图像 ,和图像降噪后 在哪里像素是去噪和吗其他像素。 的重量, ,和 。的计算 如下:
然后,使用高斯加权距离相似度来判断: 在哪里高斯权重函数和吗是归一化参数: 在哪里衰减控制参数。该算法具有良好的降噪效果,但计算时间长。为了减少计算量,缩短计算时间,搜索范围大的搜索框的控制 。
2.3.1。特征提取
超声图像特征分为基本的纹理特征和灰度同现矩阵特性。灰色的平均值子群的定义是
灰度方差的子群的定义如下:
像素的概率 随着距离的 ,角 ,和灰度值出现在同一时间如下: 在哪里代表的元素数量。为了简单起见,和忽略,矩阵归一化如下: 在哪里归一化常数,其值是总数的点对的灰度同现矩阵。相反,它可以反映图像的清晰度和质地。一双大的像素灰度差值会导致更大的价值 :
熵可以衡量图像纹理的复杂度,并计算如下:
图像灰度的线性关系取决于心脏:
能源可以反映图像灰度分布的均匀性和结构的厚度:
2.4。观察指标
测量intramedia厚度(IMT)的平均值左右,和最厚的动脉壁的一部分以舒张期下肢的每一部分。应该注意的是远离斑块的位置测量。IMT0.9毫米的正常价值,IMT > 0.9毫米厚IMT。斑块的定义是:血管壁的局部增厚大于1.2毫米或弥漫性血管增厚大于1.2毫米。血管狭窄的计算速度取决于比例减少内径:血管狭窄率= ((d2−d1)/d2)100% (d1内径的管腔狭窄和d2是原来的内腔的直径)。狭窄的成绩如下:年级0,没有狭窄;年级的我,狭窄率1%∼19%;二级,狭窄20%∼49%;三级,狭窄50%∼99%;四年级,闭塞,没有血液流动的信息。如果有多个斑块或在同一段血管狭窄,最严重的狭窄部分为准。
2.5。统计数据
数据通过SPSS 17.0软件进行处理。测量数据被表示为 。组之间的比较数据采用方差分析,和测试是用来测试计数数据。 是阈值的意义。
3所示。结果
3.1。受试者的基本信息
研究对象的基本信息表所示1。的平均年龄,B、C组分别为65.1±6.8,66.2±5.4,64.2±5.9,分别。三组男性受试者的数量是16,18日和17日,分别和女性受试者的数量是14日,12日和13日分别;吸烟者的比例在每组分别为16%,15.1%,15.3%。这是指出,之间没有显著差异的一般数据三组主题和可比性。
3.2。超声图像和处理结果
最初的超声图像和处理过的图像被显示在图1。列在图1,它是指出,尽管多普勒彩色超声可以反映动脉厚度、斑块形状、大小、范围、管腔狭窄、闭塞,血流充盈,以全面和详细的方式和其他信息,图有很多噪音,可怜的清晰和质量。它未能显示病变的部位和组织的边缘和细节信息。至于B列在图1,提高了图像的清晰度,和噪音也减少。同时,疾病的关键信息提取,冗余信息被删除,与疾病无关,强调的重点疾病。
(一)
(b)
3.3。Intramedia厚度和下肢动脉的血流动力学检测结果每组
两下肢的IMT测量结果如图三组2。与A组相比,受试者在B和C组厚下肢股动脉IMT,腘动脉、前胫骨动脉、胫后动脉和足背动脉,差异具有统计学意义, 。C组的IMT增厚更明显与B组,差异具有统计学意义, 。
每组的血流动力学结果如图3。测试指标包括收缩期峰值流速(PSV)、阻力指数(RI)和脉冲指数(PI),检测是位于股动脉、腘动脉、前胫骨动脉、胫后动脉和足背动脉。与A组相比,埃因霍温、RI、PI B和C组减少,差异具有统计学意义, ,和减少B组与C组更明显,差异具有统计学意义, 。
(一)
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(d)
(e)
3.4。动脉粥样硬化斑块的发生和分布每组的下肢
二维超声检查结果表明,下肢动脉的内膜表面组织B和C不光滑,有补丁或点和局部或弥漫性分布不均匀回声。股动脉的斑块大多是单身,体积大。斑块是经常发现在分岔。腘动脉的斑块,前胫骨,胫骨后,足背动脉大多是广泛分布的点回声和小体积。图4在每组显示斑块发生率,(a)是动脉的总数,(b)是动脉斑块的数量在每个动脉段,和(c)斑块在动脉段的概率。相比之下,斑块的发生率在下肢股动脉、腘动脉、前胫骨动脉、胫后动脉和足背动脉组B和C的高, ,和数据具有统计上的显著差异。动脉斑块的发生率在每一段的C组高于B组,差异具有统计学意义, 。
(一)
(b)
(c)
3.5。出现下肢动脉硬化和狭窄的
二维超声检查结果表明,下肢的动脉内膜的两组B和C显示不同程度的增厚,斑块的不同大小和不规则形状凸腔,导致不同程度的狭窄的血管腔。数据5- - - - - -9显示每组的狭窄的发生和分布。与A组相比,B和C组下肢动脉狭窄率更高,差异具有统计学意义, 。在C组的狭窄的发生率高于B组,差异具有统计学意义, 。特别是,股动脉狭窄的发生率和狭窄的程度在C组高于B组一级及以上的狭窄率在C组高达71%,而B组仅为19%;在C组,二级及以上的狭窄率为30%,在B组为13.1%。
(一)
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4所示。讨论
在中国,糖尿病是一种常见的疾病,威胁着人们的生命和健康。随着经济的发展和逐渐西化的生活方式,糖尿病的发病率持续上升(11]。糖尿病足是糖尿病最常见的并发症之一12]。研究表明,每100糖尿病患者患糖尿病足。临床资料表明,糖尿病是每年50%的截肢患者的罪魁祸首。一般来说,糖尿病足可以分为两种类型。一个是DM脚加上下肢动脉硬化闭塞,与下肢动脉硬化的主要病理改变。它表现为下肢的冷漠,麻木,可怜的皮肤营养,并削弱了或在遥远的下肢动脉搏动消失,也就是说,缺血性糖尿病(13]。另一种是DM脚没有明显的下肢动脉硬化,即非缺血型糖尿病。这些病人没有明显的下肢缺血症状,和足背动脉和胫后动脉的搏动也不错。临床统计数据显示,糖尿病足的比例结合下肢动脉硬化闭塞是不同国家之间,地区和种族14]。其原因可能是我们有不同的两种疾病的定义,造成歧义。国际糖尿病足和细动脉硬化闭塞的定义如下。DM脚指的是脚缺血,感染,或神经病变在糖尿病患者;下肢动脉硬化闭塞是一种系统性动脉疾病,表现为动脉粥样硬化斑块的出现,变性或钙化的中间层组织,在腔和继发性血栓的形成,这将最终狭窄甚至完全封闭腔。在严重的情况下,在下肢缺血可能导致acronecrosis [15]。按照定义,DM的脚和下肢动脉闭塞与缺血有关。当一个糖尿病人有下肢动脉出血,是否应诊断为糖尿病足或下肢动脉硬化闭塞是一个常见的问题,目前困扰临床医生(16]。如果诊断为糖尿病足,它将扩大的影响DM脚,减少动脉硬化闭塞的检出率;如果诊断为下肢动脉硬化闭塞,它将减少糖尿病足的检出率结合下肢动脉硬化闭塞(17]。对于两者之间的关系,学者们使用数学集来表达;即那些DM脚单独和下肢动脉硬化闭塞独自在相互独立的子集,在十字路口和DM脚结合动脉硬化闭塞。因此,重要的是要探索两者之间的区别和联系(18]。
目前,除了基于临床诊断方法系统,主要的方法来诊断DM的脚和下肢动脉硬化闭塞包括DSA、MRA、CTA、多普勒超声。其中,DSA是外围血管检查的金标准,但它是侵入性的和昂贵的,因此不被病人接受。超声检查已广泛应用于临床血管检查,尤其是动脉粥样硬化的诊断,因为它的速度快,noninvasiveness,准确性,操作简单。它可以检测早期动脉粥样硬化和小nonstenotic动脉粥样硬化斑块的位置。尽管有许多优点,超声检查是受到随机反射和散射的影响,图像噪音大,边缘的损伤往往是模糊的。进一步提高超声图像的质量更准确地掌握病人的疾病信息,研究人员各种图像处理技术应用于超声波图像处理,如动脉检测和跟踪算法的基础上开发超声图像(19]。在这项研究中,美国广播公司(ABC)算法用于处理多普勒超声图像的所有科目。研究发现,与原始图像相比,处理图像清晰,病变特征更突出。之间的关系,分析了糖尿病足部和下肢动脉硬化闭塞基础上。研究发现,糖尿病足患者结合下肢动脉硬化闭塞下肢斑块的发生率较高,严重的血管狭窄与DM患者的脚。这表明DM脚是下肢动脉硬化闭塞的一个危险因素。
5。结论
在这项研究中,DM患者脚加上PDA被选中,他们分析下肢动脉狭窄和斑块发生,以及麻省理工学院的厚度。然后,DM脚之间的相关性,探讨下肢动脉硬化闭塞。发现糖尿病足的危险因素对下肢动脉硬化闭塞,负面影响肢体动脉硬化闭塞的预后。与此同时,一个智能算法用于处理多普勒超声图像。发现该算法可以突出病变信息,提高图像质量,具有较高的应用价值和前景。然而,在研究中应该注意的一些限制。样本量小,这将减少该研究的力量。在后续,扩大样本容量是必要的加强这个研究的发现。
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。