检索结果-南通市图书馆

作者：韩玉增山东大学

学位级别：硕士

研究背景:癫痫的基因检测不仅可以帮助患儿明确病因,提供预后信息,而且可以更有效地、有针对性地指导患儿使用抗癫痫药物,从而达到良好的治愈效果。难治性癫痫患儿的身心健康已经越来越受到医学界的重视,由于其病因复杂、用药困难、预... 详细信息

研究背景:癫痫的基因检测不仅可以帮助患儿明确病因,提供预后信息,而且可以更有效地、有针对性地指导患儿使用抗癫痫药物,从而达到良好的治愈效果。难治性癫痫患儿的身心健康已经越来越受到医学界的重视,由于其病因复杂、用药困难、预后欠佳,一直为儿童神经系统疾病中的难题。近年来,精准医学的基因研究已渐成为明确该类疾病病因的新兴研究之一,相关基因检测技术的应用为最终明确病因、指导治疗及预后提供了新的理论基础和指导意义。研究目的:回顾性分析儿童难治性癫痫患者的相关基因表达,探讨相关基因在难治性癫痫中的作用机制,从而为疾病的诊断、治疗和预后提供新的理论基础和指导意义。研究方法:选取山东第一医科大学附属山东省立医院院小儿神经科和临沂市人民医院小儿神经科自2018年8月至2019年7月收治的难治性癫痫患儿135例,根据ILAE对癫痫的分类标准进行分类,采用二代全外显子测序技术检测儿童难治性癫痫的相关基因,评估相关基因突变的致病性,从而提出儿童难治性癫痫的易感基因。研究结果:（1）135例儿童难治性癫痫患者中Dravet综合征28例,West综合征15例,大田原综合征12例,Lennox-Gastaut综合征9例,Doose综合征7例,结节性硬化症6例,Rett综合征4例,婴儿癫痫伴游走局灶性发作3例,癫痫性脑病伴睡眠中持续棘慢波2例,Sturge-Weber综合征2例,颞叶癫痫2例,葡萄糖转运体1缺乏综合征1例,早期肌阵挛性脑病1例,Landay-Kleffner综合征1例,未分类的难治性癫痫42例。（2）高表达的脑特异性表达的基因4个,分别为GABRA1、GABBR2、GABRG2与GRIN1;低表达的同癫痫具有相关性的基因共14个,分别为GABRA6、SLC13A5、SLC19A3、ARG1、ARHGEF15、DBH、NID2、CASR、CHRNA2、FOLR1、DIAPH3、GLRA1、PROC、SRPX2。（3）检测出的突变基因进行分类为:编码电压门控离子通道基因、葡萄糖转运蛋白、膜转运蛋白、酶/酶调节剂、细胞粘附蛋白、配体门控离子通道、质子逆向转运蛋白、DNA/RNA结合蛋白与GTP/GDP交换蛋白,其中电压门控与配体门控的编码离子通道基因占50%以上。共32例患儿（23.7%）检出34个可能致病或致病的突变,有2例患儿分别检测出2种基因突变。34个可能致病或致病的突变基因分别为 GABRA1、GABRB3、SCN2A、SCN1A、SCN8A、ATP 1A2、TSC1、TSC2、ADSL、SLC2A1、SLC9A6、STXBP1、MECP2、CHD2、PCDH19、IQSEC2、KCNT1、KCNQ2、CACNA1A、SYNGAP1、CDKL5 与 VRK2。其中,错义突变14个（41.2%）,无义突变9个（26.5%）,移码突变7个（20.6%）,剪接位点突变3个（8.8%）,缺失突变1例（2.9%）。此外,源自父亲的遗传基因4例（11.8%）,源自母亲的遗传基因1例（2.9%）,新生突变25例（73.5%）,由于未能获得患儿家长的血液标本而不明来源4例（11.8%）。（4）Dravet综合征患者检出可能致病或致病突变基因11个（39.3%）,均为SCN1A;West综合征患者检出可能致病或致病突变基因4个（26.7%）,分别为STXBP1、ADSL、CDKL5与KCNT1;大田原综合征患者检出可能致病或致病突变基因2个（16.7%）,分别为SCN2A与KCNQ2;Doose综合征患者检出可能致病或致病突变基因1个（14.3%）,为SYNGAP1;结节性硬化症患者检出可能致病或致病突变基因2个（33.3%）,均为TSC;Rett综合征患者检出可能致病或致病突变基因1个（25.0%）,为MECP2;葡萄糖转运体1缺乏综合征患者检出可能致病或致病突变基因1个（100.0%）,为SLC2A1;未分类的难治性癫痫患者检出可能致病或致病突变基因12个（28.6%）,分别为CHD2、IQSEC2、GABRB3、GABRA1、SCN8A、PCDH19、CACNA1A、TSC、VRK2、SLC9A6 与 ATP1A2。（5）SCN1A阳性Dravet综合征患儿的发病年龄低于阴性患儿,1月前发病次数、发生癫痫持续状态次数、智力减退发生率、脑电图检查中多棘慢波与背景弥漫性慢波活动发生率均明显高于阴性患儿,SCN1A阳性与阴性患儿比较差异具有统计学意义（P＜0.05）。但SCN1A阳性与阴性Dravet综合征患儿的临床用药情况未见明显不同,大部分患儿均采用联合用药治疗方案。STXBP1、ADSL、CDKL5、KCNT1基因突变West综合征患儿的发病年龄、首次发作类型较为相似,但脑电图表现有所差异,而4例患儿均采用丙戊酸钠、托吡酯与左乙拉西坦治疗。结论:本项

关键词：儿童难治性癫痫易感基因检测分析

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钙敏感受体在戊四氮点燃慢性癫痫大鼠模型心肌细胞中的表达及作用机制

钙敏感受体在戊四氮点燃慢性癫痫大鼠模型心肌细胞中的表达及作用...

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作者：王超佳木斯大学

学位级别：硕士

癫痫是临床上常见的慢性的神经系统疾病,主要症状是反复突然发作意识丧失伴抽搐,严重可伴有脑水肿、心脏损害等全身各器官及系统及损伤。这是由于正常情况下脑通过自主神经系统来调节心脏活动,神经系统功能异常时,脑对心脏的调节出现异... 详细信息

癫痫是临床上常见的慢性的神经系统疾病,主要症状是反复突然发作意识丧失伴抽搐,严重可伴有脑水肿、心脏损害等全身各器官及系统及损伤。这是由于正常情况下脑通过自主神经系统来调节心脏活动,神经系统功能异常时,脑对心脏的调节出现异常,引发心脏损害,这种情况在临床上被称作脑心综合征(Brain-Heart Syndrome,BHS)。各种引起颅内压增高的疾病均可引起脑心综合征改变(又称脑源性心脏损害),常见的疾病有癫痫、急性颅脑损伤、急性脑血管病、颅内炎症、颅内肿瘤及其它各种颅内疾患。据目前统计所知,引发脑心综合征的最常见病因之一是颞叶癫痫,在我国,癫痫发病人数每年约为人口的25.3/10万,并且呈现上升趋势,以世界性常见、多发癫痫病为例,其中多数病例可出现心率加快,甚至出现心脏骤停导致死亡[1,2]。因此,脑心综合征的研究,对于临床的治疗具有重要意义。钙敏感受体(CaSR)的发现使人们认识到Ca2+同样可以作为细胞外第一信使发挥类似激素的作用[3]。钙敏感受体(calcium-sensing receptor,CaSR)是属于G蛋白偶联受体C家族成员,由Brown EM等人在1993年首先从牛甲状旁腺克隆出来,随后发现甲状腺、肠道、肾脏、肝脏及中枢神经等组织及器官中也有钙敏感受体广泛存在,2003年Wang等人首次在大鼠心肌组织中发现CaSR表达[4、5]。研究表明,CaSR可以识别细胞外Ca2+的细微变化,并保证时刻调节细胞内钙的稳态,同时在维持机体Ca2+稳态和其它金属离子稳态中发挥关键作用,并且参与调节激素分泌,细胞增殖、分化、凋亡、基因表达,离子通道开放等过程[6]。2012年,郭津[7]人等证实,CaSR参与了大鼠心肌缺血/再灌注损伤、心肌肥大的发生[8]。目前,癫痫大鼠心肌细胞中CaSR表达及其作用通路情况尚未见报道。本实验通过观察戊四氮诱导的慢性癫痫大鼠模型的心肌细胞中CaSR表达,证明癫痫大鼠心肌细胞中有CaSR表达及其在细胞凋亡中与线粒体的关系。方法清洁级雄性Wistar大鼠,体重180±10克,哈尔滨医科大学动物实验室提供。随机分为正常组(control group,n=12),癫痫组(epilepsy group,n=12)。癫痫组采用连续28天腹腔注射亚惊厥剂量戊四氮生理盐水注射液35mg/kg.d(pentetrazole PTZ),建立慢性癫痫大鼠模型。注射后观察抽搐发作情况,记录癫痫发作的级别、发作潜伏期(s)(即注入PTZ到首次痫性发作之间经历的时间)及发作持续时间(s),凡出现Ⅲ级以上痫性发作的大鼠为模型制备成功(癫痫大鼠行为分级按racine分级法)。脑电图检测大脑异常放电情况。心脏彩超检测心率、左心室缩短分数和左室射血分数。采用德国临床化学学会(dgkc)推荐法检测血清肌酸激酶(ck)、血清肌酸激酶同工酶(ck-mb)。he染色观察心肌形态学变化;电镜观察心脏超微结构变化。westernbloting分别观察心肌casr、bcl-2、caspase3和bax的蛋白表达情况。结果脑电检查正常组未见异常变化,癫痫组脑电图可见明显节律失调,可见尖波及棘波改变,提示癫痫组造模成功。经胸高频超声心动图能清晰显示大鼠的左室长轴切面,正常组心率348次/分,m型曲线显示左室壁节律规整,癫痫组大鼠心率461次/分,m型曲线显示左室壁节律失调。左心室缩短分数(fs)正常值35%-84%,正常组及癫痫组处于正常范围之内;左心室射血分数(ef)正常值55%-65%,正常组结果处于正常范围,癫痫组ef值降低。血清酶结果显示,癫痫组ck、ck-mb检测结果高于正常组(p癫痫组见细胞排列紊乱,横纹不清,并见肌节的挛缩,部分细胞胞浆溶解消失,可见液化性坏死,部分细胞心肌纤维溶解,出现凝固性带状坏死,部分细胞核碎裂消失。在透射电镜下见正常组心肌细胞的肌丝排列规则,横纹清晰,细胞核完整,线粒体丰富且嵴密集。癫痫组肌节结构紊乱,横纹模糊,线粒体嵴部分呈溶解状态,细胞核固缩,染色质边集化。证明癫痫组大鼠心肌细胞出现坏死及凋亡,线粒体部分损伤明显。westernbloting方法检测casr、bax、bcl-2和caspase-3蛋白表达癫痫组心肌中casr表达高于正常组(p癫痫组的bcl-2蛋白表达低于正常组(p癫痫组caspase-3的蛋白表达明显高于正常组,具有统计学意义。癫痫组bax的蛋白表达明显高于正常组,具有统计学意义。讨论本课题采用ptz点燃癫痫大鼠模型目前应用最为广泛,连续28天腹腔注射ptz后,癫痫组大鼠显示连续出现Ⅲ级以上癫痫发作,同时观察到脑电图出现节律异常,并可见尖

关键词：钙敏感受体癫痫心肌线粒体细胞凋亡

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基于联邦学习的HIV脑影像分类算法研究与实现

基于联邦学习的HIV脑影像分类算法研究与实现

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作者：詹斐皓北京邮电大学

学位级别：硕士

在获得性人类免疫缺陷综合征(Acquired Human Immuno-deficiency Syndrome,HIV)感染前期,即使在治疗的作用下,感染者也会有接近50%的几率会发生认知、感觉和运动等神经功能障碍,即HIV相关精神认知功能障碍综合征(HIV-Associated Neuroco... 详细信息

在获得性人类免疫缺陷综合征(Acquired Human Immuno-deficiency Syndrome,HIV)感染前期,即使在治疗的作用下,感染者也会有接近50%的几率会发生认知、感觉和运动等神经功能障碍,即HIV相关精神认知功能障碍综合征(HIV-Associated Neurocognitive Disorders,HAND)。目前,临床上对于HAND的诊断和治疗主要集中在第三阶段,此时神经元已经出现了不可避免的损伤;而在HAND的第一阶段(ANI),即便已经发生了 HAND神经病理性改变,但也往往会因为没有临床症状或症状很轻微,难以进行判别,进而错过进行针对性预防及干预甚至延缓或逆转HAND病理过程的黄金时期。为尽早发现患者病症,在早期甚至未出现明显变化的第一阶段完成诊断,可以考虑使用医学影像后处理技术,充分发挥现有医学影像的价值并结合计算机视觉的技术手段,做到“早发现,早治疗”。而在现行的计算机视觉任务中,以深度学习为代表的解决手段可以用于辅助甚至代替医生进行决策,根据以CT、MRI为代表的医疗影像数据实现特定分类任务,例如完成对当前感染者所处HAND临床阶段状态的诊断。但基于人工智能技术的医学影像分类算法强依赖于高质量的标注数据进行监督训练,而目前大部分医疗数据局限在各个医院及相关机构内部。此外,HIV这一特殊疾病的医疗数据样本数量较少且分布不集中,并具有非常严格的隐私要求,因此仅仅依靠单一机构处理医疗数据的能力受到极大局限,这也使得传统深度学习方法在本场景下表现一般。针对上述问题,本文提出了一种基于联邦学习的HAND临床前期ANI诊断分类方法,参与联邦学习的各个独立医疗机构之间使用同态加密后的模型相关参数进行联合建模,而协调方通过调整聚合权重灵活调整各机构对于整个模型的影响,在保证数据仅流转于其原始获取范围的要求下充分发挥原本孤立的样本数据作用,整合各方(各个医院)资源并最终训练出准确率更高的全局模型,辅助医生对HAND临床前期患者进行鉴别。在加性同态加密算法的作用下,加密后的参数在未进行解密的情况下可以直接进行聚合,脱离了原始医疗样本数据隐私的限制,实现了数据的“可用不可见”;通过调整参数聚合权重以应对样本分布不均的实际问题,利用工程实验在首都医科大学附属北京佑安医院提供的HAND数据集上进行对比验证,充分比较使用联邦学习与传统深度学习训练出的模型相关性能指标,最终得出结论,本文提出的联邦学习方法可以实现近似于单一机构掌握全部标注数据的效果。

关键词：联邦学习医疗影像分类同态加密算法样本分布不均加权

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海马/皮层神经环路构成的比较研究

海马/皮层神经环路构成的比较研究

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作者：于舒中国科学技术大学

学位级别：硕士

树鼩属于攀鼩目树鼩科,是一类在外形上与松鼠相似的小型哺乳动物,它们的体重一般小于300g,分布广泛,常见于在南亚、东南亚和我国南部与西南部地区。在生理解剖、神经发育、肝炎病毒感染特性及心理应激模式等方面树鼩与灵长类,甚至人类... 详细信息

树鼩属于攀鼩目树鼩科,是一类在外形上与松鼠相似的小型哺乳动物,它们的体重一般小于300g,分布广泛,常见于在南亚、东南亚和我国南部与西南部地区。在生理解剖、神经发育、肝炎病毒感染特性及心理应激模式等方面树鼩与灵长类,甚至人类高度相似。另外,在哺乳动物中树鼩拥有最大的脑-体重比,是理想的研究大脑功能和人类神经退行性疾病的动物模型之一。如今,树鼩作为一类具有潜在应用价值的新型模式动物,已越来越多地受到人们的关注。海马作为大脑边缘系统中非常重要的结构之一,在学习、空间记忆、焦虑、应激等过程中均发挥功能。目前,对啮齿类动物海马神经环路结构构成和功能信息的研究已经较为深入。但是树鼩作为新型模式生物,对其海马神经环路解析的相关研究还比较少。本研究采用形态学染色等方法首次详细解析了不同中间神经元在海马不同亚区的分布,为解析树鼩海马神经环路提供了解剖学数据。我们还通过对树鼩和小鼠内侧前额叶皮层和海马齿状回进行细胞构筑比较研究,实验结果在一定程度上证实树鼩在进化地位上更加高等。认识人类大脑功能的前提是解析神经网络之间的连接图谱。解决这一科学问题的关键之处在于如何追踪神经环路的结构。嗜神经病毒作为新型的示踪工具具有可跨突触传播,可以控制传播方向并且信号不会衰减等特征,近几年来被广泛地用于神经网络示踪的研究当中。嗜神经病毒示踪技术的快速发展,使其成为解析神经环路结构信息的有效手段。器官型脑组织培养是解析正常或疾病状态下人脑神经环路一个重要的环节。本研究建立了人脑皮层器官型脑组织培养技术,实现了人脑皮层组织体外培养长达五天并利用电生理记录成功检测到神经细胞活性。以期结合嗜神经病毒来解析神经环路的结构信息。揭示健康人与患者(比如癫痫或者阿尔茨海默症)在神经环路中差异和异常将有助于对其发病机制的理解。我们还查询了安徽医科大学第一附属医院2011-2017年颞叶胶质瘤伴癫痫病人的病理资料,并且对其病理组织进行神经病理学检查。希望结合器官型脑组织培养和电生理记录技术实现对疾病的发病机制更加深入的研究。

关键词：树鼩神经环路人脑器官型组织培养嗜神经病毒

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基于元学习的少样本MRI医疗影像分类算法研究

基于元学习的少样本MRI医疗影像分类算法研究

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作者：周云磊北京邮电大学

学位级别：硕士

针对阿尔茨海默症(Alzheimer's Disease,AD)与HIV相关神经认知功能障碍综合征(HIV-Associated Neurocognitive Disorders,HAND)等神经退行性脑疾病,在疾病早期阶段进行精准诊断和针对性治疗有可能延缓或者逆转疾病的病理进程,对患者的... 详细信息

针对阿尔茨海默症(Alzheimer's Disease,AD)与HIV相关神经认知功能障碍综合征(HIV-Associated Neurocognitive Disorders,HAND)等神经退行性脑疾病,在疾病早期阶段进行精准诊断和针对性治疗有可能延缓或者逆转疾病的病理进程,对患者的早期治疗及提升生存质量都具备重要的临床价值和科学意义。现阶段对AD或者HAND患者所处阶段的诊断方法依旧采用的是基于心理、语言等神经量表法,由于该类神经进行性大脑疾病没有明确的脑部病灶特征与确定的诊断依据,所以急需一种客观的诊断方法。目前基于传统的深度卷积神经网络在医疗影像分类领域取得了一些成果,但是关于HAND患者的脑部疾病影像,如MRI、CT等,由于医护人员不足及影像标记成本高,样本数量无法支撑传统深度学习方法训练出分类性能良好的辅助诊断模型,关于HAND的阶段分类问题属于典型的少样本医疗影像分类问题。综上所述,本文主要针对首都医科大学附属北京佑安医院提供的HAND数据集的ANI/NC二分类问题,开展了关于少样本MRI医疗影像分类领域的研究,设计了一个HAND患者早期阶段(ANI)/未患病受试者(NC)的脑部MRI医疗影像的二分类模型。本文主要工作及创新点之一:针对HAND患者样本数据不足问题,提出了一种基于元学习方法的少样本MRI医疗影像分类模型,首先基于阿尔兹海默症公开数据集ADNI-1中的4种不同阶段MRI脑影像(AD,LMCI,EMCI,NC)构建一系列二分类任务,以任务空间的形式将影像输入到TAML分类模型中,元训练完毕之后将模型所具备的二分类能力泛化到目标任务ANI/NC分类上,以此来减少分类模型对真实临床样本数量的依赖。但是在传统的元学习方法中,每个元训练任务在构建时是随机选取样本的,样本选取简单会导致任务复杂度降低即简单任务,而简单任务会对模型强度即泛化性能产生负面影响,导致模型陷入一个效果一般的局部最优解。针对这个问题,本文提出了一种基于任务增强的元学习分类模型(Task-Augmentation Meta-Learning,TAML),在元训练的每个meta-batch的所有训练任务中,会根据当前任务样本计算出每个类的分类准确率,实时构建新的增强任务,对模型基础学习器的参数进行二次更新,通过实时创建的增强任务在每次迭代过程中对模型参数给予充分优化,弥补简单样本对模型强度的负面影响。根据实验结果表明,TAML在目标分类任务只有少样本的情况下其分类性能优于传统的卷积神经网络分类模型(3DCNN)、迁移学习方法、其他元学习方法(MAML)和度量学习方法。本文主要工作及创新点之二:针对元学习模型从ADNI-1公开数据集(源域)泛化到HAND目标数据集(目标域)存在的域偏移问题,本文基于元训练影像设计了任务空间扩展(Task-Space Expansion,TSE)模块,通过模拟增加源域数据集影像种类的方式扩大元训练任务的分布边界,使模型可以学习更多不同二分类任务的分类过程,提升模型的域泛化能力。同时在HAND目标分类阶段,针对基于单一模态影像进行训练存在影像特征提取不充分问题,本文基于sMRI和rs-fMRI两种模态影像设计了多模态特征融合模块,使模型充分学习两种影像的特征信息。最终实验表明,通过添加任务空间扩展与多模态融合模块,相较于之前提出的分类模型,基于元学习与多模态的HAND分类模型达到了最佳的分类性能。

关键词：元学习任务增强小样本学习多模态融合

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基于多模态融合的HAND早期ANI诊断的研究与实现

基于多模态融合的HAND早期ANI诊断的研究与实现

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作者：任海霞北京邮电大学

学位级别：硕士

艾滋病（获得性免疫缺陷综合征,简称:AIDS）,由人体免疫缺陷病毒HIV病毒入侵人体,破坏人体免疫系统,最终导致死亡的恶性传染病,极大的威胁着世界人民的身体健康。对于HIV感染高危人群,应积极检测;对于已经确认感染人群,应早诊早治,有效... 详细信息

艾滋病（获得性免疫缺陷综合征,简称:AIDS）,由人体免疫缺陷病毒HIV病毒入侵人体,破坏人体免疫系统,最终导致死亡的恶性传染病,极大的威胁着世界人民的身体健康。对于HIV感染高危人群,应积极检测;对于已经确认感染人群,应早诊早治,有效阻断疾病进展。在HIV感染早期（1周）,病毒感染巨噬细胞通过血脑屏障进入神经中枢,引起神经细胞慢性长期损伤,即便进行抗逆转录病毒治疗,仍有至少50%HIV感染者发生感觉、运动功能障碍以及神经认知损伤,即HIV相关神经认知功能障碍综合征（HIV-associated neurocognitive disorders,HAND）。HAND的演变规律是从临床前期无症状性的神经认知缺损（asymptomatic neurocognitive impairment,ANI）、到轻度神经认知障碍（mild neurocognitive disorder,MND）,再到HIV相关性痴呆（HIV-associated dementia,HAD）三个阶段,因此如果能有效识别ANI期,对于HAND的早期诊断和治疗有重要的意义。本文提出通过搭建基于3D卷积神经网络的多模态诊断模型,完成辅助诊断ANI的任务。本文选用来自首都医科大学附属北京佑安医院的ANI患者和正常对照组的sMRI、DTI、rs-fMRI三种模态的核磁共振图像,其中sMRI空间分辨力较高,有利于通过观察解剖学结构,发现大脑灰质的细微改变,进而发现HAND早期表征,DTI能无创检测活体脑白质微细结构的变化情况,rs-fMRI能排出思考干扰,真实反映患者脑区异常,通过基于融合sMRI、DTI和rs-fMRI图像特征的神经网络搭建高效准确的辅助诊断系统。本文为解决HAND样本质量相差较大和数量较少的问题,针对性地提出对数据的预先处理措施,包括矫正格式、图像校准、增强数据可用性以及样本平衡性。通过这些措施重构样本多样性,实现数据平衡。针对数据集中只包含单模态核磁共振图像时,使用3DCNN网络分类准确率低,运行效率差的问题,本文搭建以3D CNN为主体的Inception-ResNet结构的分类模型,此模型能利用其3D特性充分学习MRI图像中包含的空间信息,Inception-ResNet结构能有效提取样本中不同层级的特征,同时防止由于网络层数较深造成的梯度消失和模型过拟合问题,实现对模型准确率较相同层的3DCNN提升9%,训练时间上缩短212分钟。针对sMRI、DTI和rs-fMRI三种模态的核磁共振图像同时存在场景中,出现的融合方案不明的问题,本文对比了 6个融合分类方案,提出基于注意力机制的多通道特征融合算法,将基于ALL模版提取的脑特征,进行Fisher特征筛选,最后将其与端到端提取的特征利用注意力机制,赋予不同特征通路不同权重,最终在ANI数据集上,基于多通路注意力机制的多特征融合方案较单模态准确率提升6.5%,较端到端特征融合方案准确率提升5.9%,较平均权重融合准确率提升 3.2%。

关键词：多模态医疗影像分类注意力机制多特征融合

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基于3D卷积神经网络的MRI医学影像分类算法研究

基于3D卷积神经网络的MRI医学影像分类算法研究

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作者：徐曼北京邮电大学

学位级别：硕士

利用卷积神经网络等深度学习技术进行医学影像分类,是深度学习技术在医学领域的重要应用之一。阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease,AD）是一种引起认知障碍且致死率较高的神经退行性疾病,HIV相关神经认知功能障碍综合征（HIV-associate... 详细信息

利用卷积神经网络等深度学习技术进行医学影像分类,是深度学习技术在医学领域的重要应用之一。阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease,AD）是一种引起认知障碍且致死率较高的神经退行性疾病,HIV相关神经认知功能障碍综合征（HIV-associated Nurocognitive Disorders,HAND）是HIV感染早期（1周）表现的病症,通过卷积神经网络在AD或者HAND早期阶段精准诊断并进行针对性预防及干预,有可能延缓或逆转病症的病理生理进程,这对改善患者预后、提高患者生存质量具有重要的科学意义和临床价值。本文主要解决首都医科大学附属北京佑安医院提供的HAND数据集的ANI/NC二分类问题,搭建基于3D卷积神经网络的MRI医学影像分类模型,先在阿尔茨海默症公开数据集ADNI-1上,研究利用多模态模型优化分类性能的问题;然后基于上述研究,进一步利用多尺度模型继续优化HAND数据集的分类性能。本文创新点之一是提出采用基于图卷积神经网络的多模态分类算法,突破现有分类算法只利用单一模态信息的局限性,实验表明,基于图卷积神经网络的多模态分类模型,相比于单模态分类模型,在ADNI-1数据集中能够显著提升分类性能。借助3D卷积神经网络获取图像特征,并充分利用受试者的年龄、性别、临床诊断、认知功能测试结果等电子病历信息,构建多模态医学影像分类模型。以受试者为节点、以病历信息为边、以获取到的图像特征为特征向量构建拓扑图,在充分利用医学影像图像特征的同时,也利用从电子病历数据中提取到的受试者之间的相似性和相互作用等特征,整合多模态特征构建分类模型。但是,ADNI-1作为阿尔茨海默症的公开数据集,具有样本质量较高、标注完善、数据充足等特点,而类似HAND等真实临床医学影像数据很难达到此标准,实验结果也表明基于图卷积神经网络的多模态模型在ADNI-1数据集上达到较高性能;但是在HAND数据集上,并不能取得较好的分类性能。针对HAND数据集的分类任务,本文提出结合多尺度3D卷积神经网络和多尺度3D卷积自编码器的分类算法,从不同尺度的医学影像中提取更多层面的低阶和高阶图像特征。通过降采样方法得到不同尺度的图像样本,利用多尺度模型能够捕获到以体素为中心更大邻域内的特征。实验结果表明,本文提出的多尺度分类算法能够提高基于HAND数据集的分类模型的性能。同时通过数据增强和迁移学习解决样本较少问题。本文基于ADNI-1和HAND两个数据集,分别提出利用多模态和多尺度思想构建医学影像分类模型的算法,并通过与基于支持向量机、基于ResNet等单一尺度或单一模态的分类模型性能相对比,结果表明,基于GCN的多模态模型能够显著提升ADNI-1的三分类模型的性能,但是在HAND数据集上性能较差。为进一步优化基于HAND数据集的分类性能,采用数据增强、迁移学习和多尺度分类算法提升HAND数据集的分类模型性能,实验结果表明能够达到较为理想的分类效果。

关键词：多模态医学影像分类多尺度医学影像分类 3D卷积神经网络图卷积神经网络

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认知障碍患者theta节律脑功能网络连接异常

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生物物理学报 2014年第5期30卷 369-379页

作者：赵建强高云魏玲杨骏李颖洁上海大学通信与信息工程学院上海200444

为了深入观察不同认知功能老年人的大脑功能连接特性,选取了20名老年人参与京剧体验任务,并记录了他们在听京剧前后闭眼静息状态下的脑电信号。根据被试简易精神状态量表得分将其分为高分组与低分组,通过分别计算不同脑电频带下的相位... 详细信息

为了深入观察不同认知功能老年人的大脑功能连接特性,选取了20名老年人参与京剧体验任务,并记录了他们在听京剧前后闭眼静息状态下的脑电信号。根据被试简易精神状态量表得分将其分为高分组与低分组,通过分别计算不同脑电频带下的相位同步指数,构建了两组被试的大脑功能网络;然后,进一步计算了网络连接参数聚类系数和特征路径长度,并从不同角度分析了不同被试的大脑功能连接特性。结果发现:在theta频带下,低分组老年人的全局相位同步指数低于高分组;在京剧体验之后,高分组老年人theta频带的全局相位同步指数有显著提高,而低分组在各频段都没发现京剧效应;在固定阈值的前提下,低分组老年人在较大阈值范围内的聚类系数低于高分组,而特征路径长度高于高分组,表现出小世界特性相对缺失;进一步地,在保证不同被试脑网络边数相同的条件下(即采用相同的度),对两组被试的脑网络参数进行了统计分析,未发现组间差异。综上,较低认知能力的老年人表现出更少的脑网络连接边数。该研究表明,认知障碍老年人脑功能网络相对于正常人有所破损,京剧可以增强老年人的大脑功能连接特性。

关键词：脑电相位同步脑功能网络 Theta频带

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脓毒症和急性心脑血管疾病瘀毒证差异性研究

脓毒症和急性心脑血管疾病瘀毒证差异性研究

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作者：康锦伟北京中医药大学

学位级别：硕士

脓毒症是创伤、烧伤、休克、感染、大手术等临床急危重症患者的严重并发症之一,也是诱发脓毒性休克、多脏器功能障碍综合征(MODS)的重要原因。目前世界范围内因脓毒症、脓毒症休克及其后遗症而导致住院患者病死率在显著增加,已成为世界... 详细信息

脓毒症是创伤、烧伤、休克、感染、大手术等临床急危重症患者的严重并发症之一,也是诱发脓毒性休克、多脏器功能障碍综合征(MODS)的重要原因。目前世界范围内因脓毒症、脓毒症休克及其后遗症而导致住院患者病死率在显著增加,已成为世界性难题。在长期的脓毒症、MODS的研究过程中我们注意到:不同个体间表现出高度的差异性,有些人很容易发生炎症反应失控,并很快发展为MODS,有些人则不是.近年来,随着人类基因组学研究的不断深入,人们逐渐认识到基因的差异是许多疾病发生、发展的内在基础。随着人类基因组计划的进展以及功能基因组学的研究的进展,已有很多研究从基因多态性、基因转录水平、蛋白质水平以及蛋白质翻译后修饰等不同层次阐明脓毒症发病的不同分子基础以及脓毒症的发病多样性和复杂性。越来越多的资料显示,基因多态性在脓毒症、MODS等炎症反应紊乱相关疾病的病理生理变化中具有重要作用,基因多态性是决定人体对应激打击和感染的易感性和耐受性、临床表现多样性及药物治疗反应差异的内在因素,尤其是炎症反应中的一些关键分子基因多态性的存在往往在很大程度上决定着患者的命运.随着有关脓毒症中医理论体系的逐步建立,通过中医药干预脓毒症发生、发展的研究正在逐步展开。导师刘清泉教授总结多年中西医结合治疗脓毒症经验,认为脓毒症的基本病机为正虚毒损,络脉闭阻。“瘀毒阻络”贯穿于脓毒症发生、发展的过程的始终.采用中药之剂解毒化瘀治疗能有效改善脓毒症的症状.近几十年来,随着“血瘀证与活血化瘀理论”以及“毒邪学说”研究的不断深入,“瘀毒致病”理论受到重视,根据现代文献报道,心血管血栓性疾病“瘀”的现代理化相关指标体系涉及血小板粘附、聚集、活化,血液粘稠度增加,凝血、血栓形成等方面;而“毒”的现代理化指标可能涉及炎症介质、过氧化脂质、组织损伤坏死等方面.本课题组在广泛查阅有关文献治疗基础上,通过传统中医有关“毒”及“瘀”病因学的认识,结合心脑血管疾病特点,通过临床证候学调查和深入的实验研究,构建脓毒症瘀毒阻络的学说,促进中医学有关病因病机理论的发展和创新,并应用现代科学方法(分子生物学)丰富和验证其内涵。研究目的:通过脓毒症物质基础(相关基因)的实验研究,结合临床实践,与同样具有瘀毒证证候的急性心脑血管疾病(急性心肌梗死和急性脑梗死)做对照,找出脓毒症瘀毒证的中医证候特征,为今后脓毒症病患在发展到危重阶段之前提供线索,及时有效的得到治疗。研究方法:全部病例为2008年7月至2009年3月东直门医院急诊科、神经内科、CCU、北京大学人民医院EICU、首都医科大学附属友谊医院ICU、中日友好医院EICU、军区总院CCU的符合入选标准的22例脓毒症、23例急性心肌梗死和20例急性脑梗塞患者,分为脓毒症组和对照组即急性心脑血管梗死组,于入组当天抽取外周静脉血共4毫升,分为2管,采血后将采血管放置冰箱内,4℃左右低温冷藏,为随后的基因实验部分做准备。临床部分主要是根据入院记录和首次病程记录并参照主任医师查房记录的临床表现及中医诊断相结合来确定证候诊断。并以此完成依据进行证候要素的分析,未包括但又符合以上定义的证候要素根据临床情况增加,有为1,无为0.并观察患者一般情况,进行统计学研究,从而找出脓毒症特有的证候和症状,为进一步立法拟方,中医药治疗脓毒症开辟新的道路。研究结果:①在入选标准的基础上选择病例,结果以70岁以上老年人居多,占63%,从性别分布来看,以男性居多。②从症状定量来看,脓毒症组在发热、气促、神志改变、腹胀、肠鸣音、肢冷和紫癜7种症状上区别于急性非感染性心脑血管病组,且呈现显著差异性。③从症状定性来看,脓毒症组在寒热、汗出、形体、面色、目、腹部肠鸣音、肿胀、痰、口干、口味、饮食、大便、苔质苔色13种症状上区别于急性非感染性心脑血管病组的临床表现,且呈现显著差异。④证候要素方面,脓毒症和急性非感染性心脑血管病比较,热、毒、痰浊、心、肺、胃、大肠7个证候要素,具有显著性差异(P＜0.05 )。结论:瘀毒阻络贯穿其发病始终。络病理论是脓毒症和急性非感染性心脑血管疾病之间的“桥梁”。由于中医“络”的概念在形态和功能上都与现代医学的微血管与微循环概念相似,因而有学者认为“久病入络”可能就是“毛细血管病变”。同样是瘀毒阻络,病在全身脉络是生脓毒症;病在脑络则生中风,病在心络则生心痛。

关键词：临床观察脓毒症证候

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长程脑电监测应用于重症脑血管病患者预后评估

长程脑电监测应用于重症脑血管病患者预后评估

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作者：何荣新广西中医药大学

学位级别：硕士

目的:研究长程脑电图分级及典型脑电图构型与患者预后的相关性,以寻找更客观的评定重症脑血管病患者病情及预后的临床方法。方法:病例选取广西医科大学附属民族医院2014年1月-2015年10月住院的神经内科4个病区及重症医学科的重症脑血管... 详细信息

目的:研究长程脑电图分级及典型脑电图构型与患者预后的相关性,以寻找更客观的评定重症脑血管病患者病情及预后的临床方法。方法:病例选取广西医科大学附属民族医院2014年1月-2015年10月住院的神经内科4个病区及重症医学科的重症脑血管病患者90例,纳入病例均按照中国脑血管疾病防治指南,在不影响疗效的情况下,尽量保持一致的治疗方法,脑梗死患者予常规改善脑循环、保护营养脑细胞、脱水、抗血小板等治疗;脑出血患者均在相应的安全时间窗内,进行脑内血肿微创清除术,术后常规冲洗引至拔针。统一采用电话随访,了解其预后情况。统计一般情况如年龄、性别、高血压、血脂情况、脑血管病类型、GCS评分、脑电图分级及典型脑电图等,应用SPSS Statistics21软件对结果进行统计学分析。结果:90例患者行L-EEG检查中脑电图均有不同程度异常,其中Ⅰ级脑电图为0例,将脑电图分级为脑电图Ⅱ级定义为A组,Ⅲ级为B组、其中Ⅴ级病例数较少,定义Ⅳ级、Ⅴ级为C组,其中各组进行率的比较,?2=33.835,P=0.000脑电图按照构型分成几个常见的类型观察预后情况,预后按照三个级别分类,统计各个脑电构型患者预后情况,其中慢波型患者43例,24例良好转归,10例不良转归,9例死亡;5例出现爆发抑制波型,1例不良转归,4例死亡;24例患者脑电图中出现痫性发作,其中16例良好转归,6例预后不良,2例死亡;6例平坦波形,6例死亡;2例中出现典型的三相波型,全部死亡;5例出现纺锤-昏迷,患者死亡。其中24例痫性发作脑电图患者中,有痉挛性癫痫发作的只有6例,非痉挛性癫痫发作18例,经统计学软件计算,?2=7.071,P=0.008脑电图分级与GCS,相关系数为-0.788,p值=0.000,脑电图分级与GCS评分明显负相关,脑电图分级越高,格拉斯哥评分越低,评分越低,愈后越差。各单因素分析中:性别P=0.749>0.05,年龄P=0.052>0.05,脑血管病类型P=0.594>0.05,高血压情况P=0.702>0.05,血脂情况P=0.439>0.05,均无统计学意义,说明性别、年龄、脑血管病类型、高血压病及高血脂有无与患者预后无明显相关性,其中GCS评分P=0.011脑电图分级P=0.026脑电图分级与患者预后密切相关。GCS预测患者预后准确率为71.11%,L-EEG预测患者预后准确率为80.00%,两组阳性率比较p脑电图分级与患者预后有明显的负相关性,级别越高预后越差,且准确性高于GCS,长程脑电图是可应用于重症脑血管患者预后的评估2.重症脑血管病患者中,慢波往往提示预后较好,应当积极治疗,同时慢波频率较快,预后较好;3.长程脑电图是发现非痉挛性癫痫的重要手段;4.平坦波、三相波、爆发抑制脑电构型患者预后较差。

关键词：重症脑血管病长程脑电监测脑电图分级

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