對頸動脈疾病進行定量監測和評估的頸動脈圖集

《對頸動脈疾病進行定量監測和評估的頸動脈圖集》是依託香港城市大學深圳研究院，由趙智遠擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：對頸動脈疾病進行定量監測和評估的頸動脈圖集
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙智遠
• 依託單位：香港城市大學深圳研究院

項目摘要

在中國，中風是引起死亡的第二大疾病 。因此，一套能靈敏地監控頸動脈斑塊對各種治療方法所作反應的技術將對中風預防產生莫大的幫助。基於三維超聲圖像中分割出來的頸動脈形狀，本研究提出一種構建二維標準化頸動脈圖集的新算法。構建此圖集的動機源自於我們對局部動脈壁和斑塊在治療過程中所發生的變化的了解相當匱乏，而這些圖將有助於我們加深對這方面的認識。雖然文獻里描述了一些製作二維拉平圖的方法，但得到的圖的形狀往往根據對應的三維動脈的形狀而有所不同，而後者在不同患者間差別非常大。本研究提出的算法可使得不同動脈的對應區域被映射到二維標準化圖集的相同位置，故能對來自不同病人的二維圖進行直接的比較。另外，在二維圖集裡可供比較的數據點數量相當龐大。因此，很難根據全部數據點做出臨床解釋。針對這種情況，我們提出一套特徵選擇方法來刻畫出不同治療組病人的管壁厚度變化的模式。成功開發出這兩種技術將會促進我國臨床試驗的發展。

結題摘要

中風在中國已成為第二致死病因。提高對病人中風風險的甄別，以及發展高靈敏度的技術來反應頸動脈粥樣硬化的治療效果對於中風的防治有重大的意義。研究表明基於三維超聲頸動脈圖像的總體斑塊體積（面積）和血管壁容積的測量能夠一定程度的反應治療的效果，但粥樣硬化斑塊主要集中在血管彎曲以及分叉部位，我們若考慮斑塊在血管內的分布區域，並以此來提取生物標記，該生物標記也許能夠比體積或面積等測量方法更加靈敏的反應治療效果。頸動脈血管的幾何形狀個體差異很大，因此為了對大量病人的斑塊空間分布進行研究，血管的幾何形狀特異性必須進行適當的校正。為了解決該問題，我們提出了一個將頸動脈血管映射到一個二維標準模板的算法，該研究成果已發表在期刊Physics in Medicine and Biology (附屬檔案1)。由於所有的血管都能映射到一個有著標準幾何形狀的模板上，這樣不同病人的管壁斑塊厚度變化的分布能夠直接進行比較。 本項目的另一個目的是將上述的映射算法套用到在北美地區進行的一系列的臨床試驗中。在第一項臨床試驗中，我們採用二維的頸動脈標準模板來分析頸動脈上每個點的幾何特徵與該處血管應力之間的關係，並發現了一些與應力有顯著的相關性的幾何特徵，由於大量研究已表明血管應力分布與頸動脈粥樣硬化斑塊的發展有密切的聯繫，我們所提出的局部幾何特徵可能與斑塊的成分以及其危害性有一定的關聯，該研究成果已發表在期刊 Medical & Biological Engineering & Computing (附屬檔案4)。在第二項臨床試驗中，我們對前述的標準模板技術進行擴展並套用到早產兒的腦室結構分析，該研究主要分析三維超聲圖像中腦室分割的局部精度與方差。基於該研究成果，我們已發表一篇知名國際會議論文（SPIE Medical Imaging 2015, 附屬檔案5）和一篇期刊論文（附屬檔案3）。在第三項臨床試驗中，我們提出並驗證了基於特徵選擇算法的頸動脈壁厚度生物標記對於吸菸和非吸菸人群的甄別，試驗中兩組人群均表現正常的呼吸氣流。研究結果表明吸菸人群的生物標記部位的頸動脈厚度顯著的高於非吸菸人群。儘管傳統肺活量測試並未檢測到吸菸病人的氣流受限，但實驗結果顯示吸菸人群里有著更為嚴重的粥樣硬化。