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机器学习在冠状动脉计算机断层扫描领域的应用及进展

2021-03-28刘子暖杨俊杰陈韵岱

解放军医学杂志 2021年3期
关键词:特征模型研究

刘子暖,杨俊杰,陈韵岱

1解放军总医院第一医学中心心血管内科,北京 100853;2南开大学医学院,天津 300071

过去20年,心脏计算机断层扫描血管造影(cardiac computed tomography angiography,CCTA)设备与技术水平不断提高,逐渐成为评估冠状动脉疾病(coronary artery disease,CAD)的重要手段。2019年欧洲心脏病学会发表的《慢性冠脉综合征诊断与管理指南》推荐将CCTA作为疑似胸痛患者排除阻塞性CAD的初始检查手段(Ⅰ类推荐),对可疑或新诊断的CAD患者,可应用CCTA进行危险分层(Ⅰ类推荐)[1]。由于较高的阴性预测值及诊断准确性,CCTA被视为冠脉介入手术前可靠的CAD筛查手段[2]。 此外,随着CT心肌灌注(computed tomography perfusion,CTP)及CT血流储备分数(computed tomography-fractional flow reserve,CT-FFR)等功能学评估手段的持续发展与深入研究,解剖学联合功能学诊断可有效减少下游的侵入性检查及治疗[3-5]。

伴随着功能学成像的发展,人工智能(artificial intelligence,AI)在心血管领域的应用急剧增多。AI是对人类智能进行模拟、拓展及延伸的一门新兴学科,可以实现数据的自动解读,并在短时间内对大量数据集进行分析,建立并评估复杂模型的区分度及校准度。机器学习(machine learning,ML)是AI的一个分支,可从给定的训练数据集中运用不同的算法进行数据解析及学习,并以此为基础构建模型,从而对外部结果进行预判[6]。深度学习是一种利用人工神经网络实现机器学习的技术。当应用多层神经元节点进行计算时,整个体系获得的参数越多,对真实关系的模拟程度越强,该技术被称为深度神经网络(deep neural network,DNN)技术。

随着CCTA的广泛使用及图像分析特征的增加,图像后处理对技术及时间的要求不断提高,而ML不仅可以对此进行优化,还可增加图像预处理、风险分层等方面的新应用。……

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