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基于人工智能模型量化视网膜血管特征参数预测子痫前期的可行性研究

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上海交通大学学报（医学版） 2024年第5期44卷 552-559页

作者：周天凡邵飞雪万盛周晨晨周思锦花晓琳同济大学附属妇产科医院产科上海201204 北京鹰瞳科技发展股份有限公司北京100089

目的·基于人工智能(artificial intelligence,AI)模型,探讨视网膜血管特征参数在子痫前期(preeclampsia,PE)中的预测能力。方法·回顾性纳入2020年6月-2021年1月在妊娠16周前于同济大学附属妇产科医院建卡、规律产检、行眼底图像拍摄... 详细信息

目的·基于人工智能(artificial intelligence,AI)模型,探讨视网膜血管特征参数在子痫前期(preeclampsia,PE)中的预测能力。方法·回顾性纳入2020年6月-2021年1月在妊娠16周前于同济大学附属妇产科医院建卡、规律产检、行眼底图像拍摄并于该院分娩的789例单胎活产孕妇。根据孕妇是否发生妊娠期高血压疾病(hypertensive disorders of pregnancy,HDP),将其分为正常妊娠组(n=685)和HDP组(n=104);根据是否发生PE,将HDP组分为妊娠期高血压(gestational hypertension,GH)组(n=36)和PE组(n=68);且根据发病孕周,将PE组分为早发型PE组(发病孕周视网膜血管特征参数并对眼底特征、视网膜血管特征参数进行比较分析。采用单因素Logistic回归模型分析PE发生的影响因素,并采用多因素Logistic回归模型进一步评估视网膜血管特征参数等与PE发生的相关性。采用受试者操作特征曲线(receiver operator characteristic curve,ROC curve,ROC曲线)的曲线下面积(area under the curve,AUC)分析视网膜血管特征参数等对PE(早发型PE和晚发型PE)的预测能力。结果·眼底特征及视网膜血管特征参数的分析结果显示,正常妊娠组和PE组孕妇的视网膜中央动脉直径等效值(central retinal artery equivalent,CRAE)、视网膜中央静脉直径等效值(central retinal vein equivalent,CRVE)、视网膜动静脉比值(arteriole-to-venular ratio,AVR)、视网膜动脉弯曲度和视网膜动脉分形维数间差异具有统计学意义(均P视网膜动脉弯曲度和视网膜动脉分形维数是PE发生的影响因素(均P视网膜动脉弯曲度和视网膜动脉分形维数是PE发生的保护因素,孕中期MAP是其危险因素(均P视网膜血管特征参数模型对PE预测能力较好[AUC(95%CI)=0.784(0.725‒0.843)],且其对早发型PE的预测能力更优[AUC(95%CI)=0.840(0.756‒0.924)]。结论·使用基于AI模型量化的视网膜血管特征参数联合母体危险因素、孕中期产检资料(包括MAP和EFW)能够较好地预测PE(特别是早发型PE)的发生。

关键词：子痫前期视网膜血管人工智能

三空间注意力的残差U-Net在视网膜血管分割应用

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中国医学物理学杂志 2024年第6期41卷 724-733页

作者：杭益柳张琼邱建林杨雨薇南通理工学院计算机与信息工程学院江苏南通226000 南通大学信息科学技术学院江苏南通226000

针对视网膜图像末端微小血管对比度低、分割不精确问题,提出一种融合多层次残差与三空间注意力机制的U型网络用于视网膜眼底血管分割。该网络在编码部分为了减少图像特征的丢失,引入原始图像后添加多层次残差模块。此外,为防止网络深层... 详细信息

针对视网膜图像末端微小血管对比度低、分割不精确问题,提出一种融合多层次残差与三空间注意力机制的U型网络用于视网膜眼底血管分割。该网络在编码部分为了减少图像特征的丢失,引入原始图像后添加多层次残差模块。此外,为防止网络深层产生梯度弥散与特征数据冗余问题,在残差模块中进一步加入批量归一化与Dropout功能。在解码部分,采用三空间注意力机制来赋予类原始图像、下采样图像和上采样图像特征不同的权重,以增强特征纹理和位置信息,并实现微小血管的精确分割。实验结果显示,在公开的彩色眼底图像数据集上,与现有算法相比,本文算法的准确率、特异性、灵敏度和AUC分别为0.985、0.991、0.829和0.985,与金标准分割结果进行对比得到的血管图具有重要的临床参考价值。

关键词：视网膜血管深度学习多层次残差三空间注意力 U-Net

基于人工智能自动分析技术的视网膜血管形态参数测量及特征分析

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中华实验眼科杂志 2024年第1期42卷 38-46页

作者：史绪晗董力邵蕾凌赛广董洲牛莹张瑞恒周文达魏文斌首都医科大学附属北京同仁医院、北京同仁眼科中心、眼内肿瘤诊治研究北京市重点实验室、北京市眼科学与视觉科学重点实验室、医学人工智能研究与验证工信部重点实验室北京100730 依未科技(北京)有限公司北京100085

目的基于人工智能技术对视网膜血管形态学参数进行全自动定量测量,分析我国北方50岁以上人群视网膜血管参数及分布特征。方法采用横断面研究方法,纳入2011年1月至2021年12月就诊于北京同仁医院的50岁以上无眼底病的患者1842例,对纳入的... 详细信息

目的基于人工智能技术对视网膜血管形态学参数进行全自动定量测量,分析我国北方50岁以上人群视网膜血管参数及分布特征。方法采用横断面研究方法,纳入2011年1月至2021年12月就诊于北京同仁医院的50岁以上无眼底病的患者1842例,对纳入的受试者进行标准化问卷调查、抽血和眼科检查;收集各受试者任意一眼以视盘为中心的彩色眼底照片,采用基于深度学习的语义分割网络ResNet101-Unet构建血管分割模型,进行全自动视网膜血管参数定量测量,主要测量指标包括视网膜血管分支夹角、血管分形维数、血管平均管径和血管平均弯曲度。比较不同性别间各视网膜参数的差异。采用多元线性回归分析法分析最佳矫正视力、眼压、眼轴长度等眼部因素和性别、年龄、高血压、糖尿病、心血管疾病等全身因素是否是各视网膜血管参数的影响因素。结果模型对于血管分割和视盘分割的准确度均高于0.95。1842例受试者血管分支夹角为(51.023±11.623)°;血管分形维数为1.573(1.542,1.592);血管平均管径为64.124(60.814,69.053)μm;血管平均弯曲度为(0.001062±0.000165)°。男性血管分支夹角大于女性,血管平均管径和血管平均弯曲度小于女性,差异均有统计学意义(均P血管疾病的人群较无心血管疾病的人群血管平均管径增大1.142μm(B=1.142,P=0.029,95%CI:0.116~2.167);血管平均弯曲度与高血压(B=3.053×10^(-5),P=0.002,95%CI:1.167×10^(-5)~4.934×10^(-5))和饮酒量(B=1.036×10^(-5),P=0.014,95%CI:0.211×10^(-5)~1.860×10^(-5))呈正相关,与高脂血症呈负相关(B=-2.422×10^(-5),P=0.015,95%CI:-4.382×10^(-5)~-0.462×10^(-5))。眼部因素多元线性回归分析结果显示,眼轴长度每增加1 mm,血管分形维数减小0.004(B=-0.004,P血管平均管径减小0.266μm(B=-0.266,P=0.037,95%CI:-0.516~-0.016),血管平均弯曲度减小-2.45×10^(-5)°(B=-2.45×10^(-5),P血管分支夹角增大3.992°(B=3.992,P=0.004,95%CI:1.283~6.702),血管分形维数增大0.090(B=0.090,P血管平均管径减小14.813μm(B=-14.813,P视网膜血管分割模型。视网膜血管参数与性别、年龄、系统性疾病和眼部因素存在关联。

关键词：视网膜血管眼底照相形态学参数人工智能

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糖尿病患者视网膜血管直径的影响因素

中华眼视光学与视觉科学杂志 2024年第5期26卷 374-381页

作者：臧冬晓臧博周紫曦丁晓霞王凤华邹博翟刚冯克谜李冬王禹抚顺市眼病医院抚顺首都医科大学附属北京同仁医院眼科北京同仁眼科中心北京市眼科学与视觉科学重点实验室北京温州医科大学附属眼视光医院温州

目的: 了解2型糖尿病患者视网膜血管直径及其影响因素。方法: 横断面研究。将2012年7月至2013年5月辽宁省抚顺市将军街道15个社区所有已确诊为2型糖尿病的居民1 913例纳入研究。采用计算机辅助软件定量测量视网膜中央动脉直径(CRAE)、... 详细信息

目的: 了解2型糖尿病患者视网膜血管直径及其影响因素。方法: 横断面研究。将2012年7月至2013年5月辽宁省抚顺市将军街道15个社区所有已确诊为2型糖尿病的居民1 913例纳入研究。采用计算机辅助软件定量测量视网膜中央动脉直径(CRAE)、视网膜中央静脉直径(CRVE), 并计算视网膜动静脉比值(AVR)。不同特征的组间CRAE、CRVE和AVR差异比较采用Student-t检验或者方差分析。采用广义线性回归分别探讨CRAE、CRVE和AVR的影响因素。采用LOWESS下的广义估计方程探讨糖尿病视网膜病变(DR)严重程度与CRAE、CRVE和AVR之间可能存在的非线性关系。结果: 身体质量指数(BMI)较大、高血压、高密度脂蛋白较低、糖化血红蛋白较低患者的CRAE较低, 差异有统计学意义(均P<0.05);年龄较大、女性、糖尿病病程较长、不吸烟、糖化血红蛋白<7%患者的CRVE较低, 差异有统计学意义(均P<0.05);年龄较大、女性、不吸烟、BMI较小、无高血压、高密度脂蛋白较高、甘油三酯较低、糖化血红蛋白<7%患者的AVR较高, 差异有统计学意义(均P<0.05)。多因素回归显示男性、高血压、高糖化血红蛋白、较低的高密度脂蛋白和高BMI是较小的CRAE的影响因素(均P<0.05);年龄较大、吸烟、糖尿病病程增加、较高的高密度脂蛋白是较大的CRVE的影响因素(均P<0.05);年龄较小、吸烟、高血压是较小的AVR的影响因素(均P<0.05)。随着DR严重程度增加, CRAE、CRVE、AVR的改变并不呈线性关系, CRAE和CRVE存在先逐渐增加再逐渐减小的趋势;AVR存在先减小再增加的趋势。结论: DR患者的CRAE、CRVE显著降低, AVR显著升高, 这种关系在中度非增生型DR和增生性DR患者中更明显。

关键词：糖尿病视网膜病变视网膜血管视网膜动脉视网膜静脉

脑小血管病与视网膜血管异常的相关性研究及进展

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中华老年心脑血管病杂志 2024年第1期26卷 116-118页

作者：陈思颖赵新湘昆明医科大学第二附属医院放射科 650000

脑小血管病(CSVD)是一种动态的全脑微血管疾病,是认知功能障碍和血管性痴呆的最常见原因,因此对CSVD早期诊断和干预具有重要意义[1]。目前诊断主要基于MRI对6种神经影像的识别[2-3]。但神经影像对观察微观血流的变化存在局限性,无法检测... 详细信息

脑小血管病(CSVD)是一种动态的全脑微血管疾病,是认知功能障碍和血管性痴呆的最常见原因,因此对CSVD早期诊断和干预具有重要意义[1]。目前诊断主要基于MRI对6种神经影像的识别[2-3]。但神经影像对观察微观血流的变化存在局限性,无法检测CSVD亚临床早期的微血管改变。

关键词：大脑小血管疾病视网膜血管高血压性视网膜病变视网膜出血光学相干断层扫描血管成像

视网膜血管几何参数与肾脏损害的相关性研究进展

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解放军医学院学报 2024年

作者：刘芳陈小鸟董哲毅王倩林雯文黄惠张睿敏陈香美首都医科大学附属北京同仁医院北京同仁眼科中心成都中医药大学广东药科大学解放军总医院第一医学中心肾脏病医学部肾脏疾病全国重点实验室国家慢性肾病临床医学研究中心肾脏疾病研究北京市重点实验室解放军总医院第三医疗中心眼科

肾脏疾病严重影响患者生活质量，其确诊依赖有创检查。视网膜血管和肾小球同属于微循环系统，视网膜血管参数的异常改变是微循环障碍的表现，可能提示肾脏损害。研究表明，视网膜血管直径、分形维数、弯曲度与提示肾脏损害的生物标志物... 详细信息

肾脏疾病严重影响患者生活质量，其确诊依赖有创检查。视网膜血管和肾小球同属于微循环系统，视网膜血管参数的异常改变是微循环障碍的表现，可能提示肾脏损害。研究表明，视网膜血管直径、分形维数、弯曲度与提示肾脏损害的生物标志物有关，可成为预测和评估肾脏疾病进展的非侵入性指标，本文就视网膜血管几何参数与肾脏损害的相关性研究进行综述，为未来开发新的诊断工具和治疗方法提供依据。

关键词：视网膜血管几何参数肾脏损害慢性肾脏病微循环

视网膜血管几何参数与肾损害相关性的研究进展

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解放军医学院学报 2024年第2期45卷 189-193页

作者：刘芳陈小鸟董哲毅王倩林雯文黄惠张睿敏陈香美广东药科大学广东广州510006 解放军总医院第一医学中心肾脏病医学部肾脏疾病全国重点实验室国家慢性肾病临床医学研究中心肾脏疾病研究北京市重点实验室北京100853 解放军总医院第三医学中心眼科北京100039 首都医科大学附属北京同仁医院北京同仁眼科中心北京100730 成都中医药大学四川成都610075

肾病严重影响患者生活质量,其确诊依赖于有创检查。视网膜血管和肾小球同属于微循环系统,视网膜血管参数的异常改变是微循环障碍的表现,可能提示肾损害。研究表明,视网膜血管直径、分形维数、弯曲度与提示肾损害的生物标志物有关,可成... 详细信息

肾病严重影响患者生活质量,其确诊依赖于有创检查。视网膜血管和肾小球同属于微循环系统,视网膜血管参数的异常改变是微循环障碍的表现,可能提示肾损害。研究表明,视网膜血管直径、分形维数、弯曲度与提示肾损害的生物标志物有关,可成为预测和评估肾病进展的非侵入性指标,本文就视网膜血管几何参数与肾损害相关性的研究进行综述,为未来开发新的诊断工具和治疗方法提供依据。

关键词：视网膜血管几何参数肾损害慢性肾病微循环

基于双通道和Transformer的视网膜血管分割

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无线电工程 2024年

作者：王勇朱家明陶寅涵扬州大学信息工程学院

针对视网膜眼底血管分割结果存在断裂、分割不足等问题，本文提出局部与全局双支路分割模型，局部支路先对图像进行平均分割，对分割后的图片进行局部特征信息提取，全局支路则是对全局信息进行特征提取，在两条支路之间通过特征融合模... 详细信息

针对视网膜眼底血管分割结果存在断裂、分割不足等问题，本文提出局部与全局双支路分割模型，局部支路先对图像进行平均分割，对分割后的图片进行局部特征信息提取，全局支路则是对全局信息进行特征提取，在两条支路之间通过特征融合模块进行连接，使得网络之间的联系更加密切，全局、局部支路信息共享，本文在局部支路的最底层加入层数为6的Transformer模块，对底层的抽象通知进行高效提取利用，从而减少特征信息的丢失，提高网络的分割精度。提出的模型在公开数据集上DRIVE、STARE的准确率分别为：98.39%、98.76%，与传统模型分割精度对比后有了较大的提升。

关键词：图像分割视网膜血管双通道模型特征融合

基于多尺度全局注意力的U型视网膜血管分割网络

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软件 2024年第1期45卷 21-24,37页

作者：麻文静王雪津邢树礼毛国君福建理工大学福建省大数据挖掘与应用重点实验室福建福州350118

眼底视网膜血管分割在多种类型眼科疾病的评估和诊断中起着重要作用。由于眼底图像中血管的拓扑结构复杂多变,现有算法通常存在分割结果中血管特征不连续以及血管边缘分割准确度不高的问题。针对上述问题,本文提出一种用于视网膜血管分... 详细信息

眼底视网膜血管分割在多种类型眼科疾病的评估和诊断中起着重要作用。由于眼底图像中血管的拓扑结构复杂多变,现有算法通常存在分割结果中血管特征不连续以及血管边缘分割准确度不高的问题。针对上述问题,本文提出一种用于视网膜血管分割的多尺度全局注意力U型神经网络MSGA-UNet。该网络一方面通过全局特征注意力模块从编码器中较为容易地获得图像的全局表征信息,解决眼底视网膜血管分割中特征不连续的问题;另一方面利用多尺度空洞卷积模块,利用不同膨胀率的空洞卷积扩大感受野并获取图像的多尺度局部特征信息,从而提升血管边缘信息的提取能力。经过在DRIVE、STARE和CHASEDB1数据集上的实验,MSGA-UNet的平均交并比分别为74.06%、78.22%和79.62%;类别平均像素准确率分别为80.39%、84.60%和85.53%;精确度分别为96.32%,96.42%和97.23%;综合分割性能优于其他模型。

关键词：医学图像分割视网膜血管 U型网络 Transformer 注意力