基于CTA影像的婴幼儿肺动脉压力评估和单心室患者分流手术方案优选研究

发布时间：2020-04-12 02:42

【摘要】：肺高压是一种在婴幼儿中具有高发病率和高死亡率的疾病。目前肺高压诊断的金标准是右心导管介入测量,但这是一种价格高昂且有创的方法,对于年龄较小的婴幼儿有较高的风险。目前临床上常用的无创检查方法是根据多普勒超声估计肺动脉压力,但采用此方法估计得到的肺动脉收缩压的特异性只有56%。单心室是一种会导致患儿肺循环血流量较少的复杂先天性心脏病。临床治疗单心室常用的姑息手术的第一步是体肺分流术,但是由于个体差异以及桥接血管方案多样,手术方案更多依赖于主刀医生的经验,因而缺乏对患者术后效果的评估。本文主要包含三部分。第一个工作利用计算机断层成像血管造影(CTA)诊断婴幼儿肺高压病情。研究数据来自广东省人民医院收集的142例婴幼儿病例,首先从CTA影像中提取肺动脉直径、升主动脉直径等特征并对其进行校正,然后根据提取的特征与肺动脉平均压的关系对特征进行筛选、组合,最后根据筛选出的特征训练随机森林和支持向量机分类器,分别得到可以筛查重度肺高压的模型。第二个工作是从上述数据中选出肺动脉和右心室影像清晰的肺高压病例,从中提取出右心室容积、肺动脉干和左右肺动脉容积、横截面积及血管长度等特征并采用递归特征消除的方法进行特征选择,训练多元线性回归模型和多层感知器模型对肺动脉压力进行估计。最后一部分工作是对单心室患者的分流手术方案的优选。这里首先根据单心室患者特有的体肺循环系统,搭建出在突出重点关注的血管的情况下,最大限度简化的集中参数模型。在求解集中参数模型元件参数时,首先采用从CTA影像中提取中心线,得到最关注的主动脉和肺动脉的血管阻力、顺应性和血液的流动惯量,然后利用系统辨识求解体循环外周血管参数,最后利用肺总阻力求解肺循环其它元件参数。利用随机森林分类器并选取最优的特征组合,对重度肺高压筛查的准确率为0.87,敏感性为0.89,特异性为0.87,AUC值为0.90。在多元线性回归模型中采用最优的特征组合,模型估计肺动脉平均压的测试集均方根误差约为13.26mmHg,调值决定系数约为0.0316,约57%的估计值与右心导管测得的肺动脉平均压之间的误差小于10mmHg。研究结果表明,采用CTA影像无创筛查、诊断婴幼儿肺高压是一种较为可行的方法。根据文中得到的单心室集中参数模型,就可以根据不同手术方案,计算出分流率等术后指标,为医生术前确定最合适的手术方案提供参考。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R725.4

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本文编号：2624176