腹主动脉瘤的本地和全球扩张性评估gydF4y2B一个在活的有机体内gydF4y2B一个从调查追踪二维超声图像gydF4y2B一个

介绍gydF4y2B一个

患者的腹主动脉瘤(AAA),一个当地的腹主动脉扩张,动脉瘤破裂的风险。目前,这种风险被认为是高当直径达到一个阈值的女性或男性5.5厘米,5.0厘米或1.0厘米的直径增长超过一个阈值(每年gydF4y2B一个1gydF4y2B一个,gydF4y2B一个2gydF4y2B一个)。但是,先前的研究已经表明,美国科学促进会可以破裂之前到达阈值或直径超过阈值后保持稳定(gydF4y2B一个3gydF4y2B一个- - - - - -gydF4y2B一个5gydF4y2B一个)。从机械的角度来看,血管壁会破裂后墙上的压力超过了墙的力量。因此,需要一个更有耐心的具体方法,包括机械特性。gydF4y2B一个

有限元模型的工具,可以用来估计病人随访期间的机械状态容器,和维管组织的增长和重构模型。不同的机械性能如血管壁压力,应变和剪切模量可以间接评估(gydF4y2B一个6gydF4y2B一个,gydF4y2B一个7gydF4y2B一个)。然而,建模AAAs充分需要病人的特定形状和材料特性的信息船。计算机断层扫描(CT)被认为是黄金标准提取患者特定的几何形状。然而,这种成像技术包括使用电离辐射和肾毒性对比剂。此外,它通常缺乏时间信息。另外,磁共振成像(MRI)可以用来提取几何图形和动态信息。然而,MRI具有较高的成本和长时间扫描。超声(美国)成像的成像技术被认为是安全的,低成本,可以很容易地用于病人的床边。我们时间分辨成像的一个额外的优点是时间信息的可用性,力学性能可以被评估。这些属性可用于个性化力学模型,从文学(而不是使用属性gydF4y2Ba6gydF4y2B一个,gydF4y2B一个7gydF4y2B一个)。这些属性的例子有壁应变、遵从性和膨胀性。合规措施的能力造成容器体积的增加和减少血管内压力的变化(gydF4y2B一个8gydF4y2B一个)。膨胀性捕捉这种体积变化和考虑了初始大小的容器(gydF4y2B一个9gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

膨胀性进行评估的一种方法是通过评估直径变化最大直径的位置(gydF4y2B一个10gydF4y2B一个)。然而,这种方法缺乏特征的完整的容器。另外,最大平均节段扩张已经评估使用2 d组织多普勒成像在单一纵向成像平面,节段的遵从性和膨胀性计算(gydF4y2B一个11gydF4y2B一个,gydF4y2B一个12gydF4y2B一个)。虽然血管段,而不是评估一个船的位置使用此方法,遵从性和膨胀性计算直径变化以及一行假设容器是一个圆。特别是在动脉瘤,这不是一个有效的假设。因此,一个地区或基于卷的计算更准确。gydF4y2B一个

随着矩阵阵列的发展对于我们3 d成像,动脉瘤卷现在可以评估(gydF4y2B一个13gydF4y2B一个)。此外,随着时间分辨的3 d,船舶尺寸变化在心动周期可以捕获(gydF4y2B一个6gydF4y2B一个)。然而,这种成像方法的主要缺点是时间分辨率有限,视野,和图像质量。另一个3 d的方法是徒手2 d与3 d图像重建,我们操作员2 d我们移动传感器,这是连接到一个探测跟踪器,之后,一个3 d体积重建离线。用矩阵阵列成像相比,这种方法有更低的成本、更高的质量和体积一个改进的视野(gydF4y2B一个14gydF4y2B一个- - - - - -gydF4y2B一个17gydF4y2B一个)。迄今为止,与electrocardiogram-gated (ECG-gated)或non-ECG-gated徒手2 d我们AAAs,病人已经评估特定的几何形状和体积,血管直径和面积最大的动脉瘤直径位置计算(gydF4y2B一个14gydF4y2B一个,gydF4y2B一个15gydF4y2B一个,gydF4y2B一个17gydF4y2B一个- - - - - -gydF4y2B一个19gydF4y2B一个)。之前证明可再生的AAA体积测量可以获得从3 d重建获得徒手2 d (gydF4y2B一个17gydF4y2B一个)。此外,它已被证明,AAA卷测量从徒手2 d体积图像重建我们与同计算机断层扫描血管造影(CTA) (gydF4y2B一个14gydF4y2B一个)。然而,注册与CT几何图形和量化几何图形之间的相似和重叠尚未被证实。gydF4y2B一个

什么是经常被忽视的non-ECG-gated徒手AAAs的2 d我们是船的脉动式的动作,即使它扭曲了容积图像重建和体积计算。心电图门控被用来获得一个卷在心动周期的同一阶段(gydF4y2B一个18gydF4y2B一个,gydF4y2B一个19gydF4y2B一个)。然而,收购时间从秒到几分钟,然后扩展测量变得更容易受到病人运动。在美国徒手2 d研究颈动脉,这是演示了如何为跳动的心脏频率检测和过滤可以纠正运动通过考虑单个框架,而不是重建体积图像(gydF4y2B一个20.gydF4y2B一个)。通过这种方式,平均动脉压(MAP)能获得国家颈动脉几何图形。自使用以来,在收购,可以过滤掉,它也可以用于估计当地的船属性,比如圆周应变,结合脉冲压力测量、膨胀性或压模量。gydF4y2B一个

在这项研究中,健康的腹主动脉和AAAs的膨胀性本地和全球评估从快速、non-EGC-gated,徒手画的2 d我们并购和非侵入性血压测量。半自动分割和自动时空信号处理框架开发获得船舶几何年底舒张(ED),最终收缩(ES)和地图。膨胀性和平均周向应变被评估估计局部区域的变化,并从体积膨胀性是评估全球变化。评价了该方法的可行性,注册和动脉瘤几何图形与几何图形的比较得到的黄金标准CT。评估我们的方法是否敏感,不同程度的膨胀,健康的主动脉和AAAs的力学性能进行了评估,并与之前的研究相比。gydF4y2B一个

材料和方法gydF4y2B一个

研究人群gydF4y2B一个

本研究通过当地Catharina医院医学伦理委员会,埃因霍温(NL)。年轻健康的志愿者(gydF4y2B一个NgydF4y2B一个= 12)和AAA患者(gydF4y2B一个NgydF4y2B一个= 26)参与本研究后给予书面,知情同意。美国数据的初步审查后,2健康志愿者和7 AAA数据集被排除由于图像质量差,和3 AAA数据集被排除在外由于过度运动在美国呼吸测量的结果。剩下的AAA患者(gydF4y2B一个ngydF4y2B一个= 16,年龄范围:58 - 90年)被分为两类。第一组的患者(gydF4y2B一个ngydF4y2B一个= 9)经历了CTA扫描作为常规临床实践的一部分,而第二组(gydF4y2B一个ngydF4y2B一个= 9)由病人接受了臂血压(BP)测量之前美国收购。两两组患者中,由于两臂BP和CTA扫描。健康志愿者(gydF4y2B一个NgydF4y2B一个= 10,年龄范围:24-29年)进行了测量臂BP除了美国收购。年龄,臂BP价值观和AAA最大直径进行了总结gydF4y2B一个表1gydF4y2B一个。gydF4y2B一个

数据收集gydF4y2B一个

臂血压测量gydF4y2B一个

我们测量前,测量舒张压和收缩压的装备,而在仰卧位。车的转向等人表明,臂袖带压力测量高估舒张压(PgydF4y2B一个_{diagydF4y2B一个})12%,低估了其收缩压(PgydF4y2B一个_{sysgydF4y2B一个}与直接主动脉内压力(相比)5%gydF4y2B一个9gydF4y2B一个)。因此,测量臂袖测量相应的纠正。gydF4y2B一个

徒手画的2 d超声成像gydF4y2B一个

一系列的腹主动脉的我们2 d图像被收购而移动CA431 2 d曲线阵列探测器(中心频率:2.6 MHz)连接到一个商业Esaote Mylab70.2我们系统(马斯特里赫特Esaote欧洲,荷兰)手动在腹部(gydF4y2B一个图1一个gydF4y2B一个)。整个收购期间执行的屏息,主题是在仰卧位。测量是徒手进行,收购的长度和距离的测量不同的探测器测量。探测器与电磁探头跟踪装置(Curefab,慕尼黑,德国),记录3 d调查方向和一个时间戳对于每一个在收购获得的图像。调查追踪是校准之前使用。弗雷尔等人的研究表明,这个探针跟踪器有一个令人满意的可靠性和准确性(gydF4y2B一个21gydF4y2B一个)。他们的研究显示平均点精度可达到1.52毫米,平均总距离测量误差为0.9%。数据被存储在一个25 Hz采样率。测量是徒手进行,收购的长度和距离的测量不同的探测器测量。因此,每个主题,不同样本之间的距离根据探测器的速度。gydF4y2B一个

后处理计算机断层扫描数据集gydF4y2B一个

CTA扫描是在1个月(gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个)从美国收购作为常规临床实践的一部分使用256片CT扫描仪(飞利浦医疗保健、最好、荷兰),切片厚度为3毫米。Hemodyn后处理软件(飞利浦医疗系统和埃因霍温科技大学,荷兰)用于半自动获取动脉瘤的3 d几何图形(地gydF4y2B一个7gydF4y2B一个)。有了这个软件,lumen-wall接口是使用3 d活动轮廓分割。管腔内的血栓在场,thrombus-wall接口和lumen-wall接口被分割。小手册后适应了分割过程。gydF4y2B一个

几何评估gydF4y2B一个

分割的横向2 d图像gydF4y2B一个

进行分割提取的lumen-wall接口主动脉的横向图像徒手收购。管腔内的血栓出现在AAAs, thrombus-wall界面分割。欧几里得缩短流分割之前,过滤器,一个著名的边缘保留de-speckling过滤器(gydF4y2B一个22gydF4y2B一个),后跟一个应用高斯滤波器和一个3×3内核大小。这些过滤器是用于提高墙之间的对比和腔地区通过减少噪音。接下来,lumen-wall或thrombus-wall界面轮廓分段半自动生成使用一个内部的工具箱,基于star-Kalman方法格雷罗州et al。(gydF4y2B一个23gydF4y2B一个改编的)de Ruijter et al。(gydF4y2B一个20.gydF4y2B一个),并在MATLAB中实现(R2019b Mathworks公司,纳蒂克,妈,美国)。在这个算法来近似lumen-wall或thrombus-wall接口一个椭圆。分割算法被手动定义一个初始化椭圆在主动脉位置在第一帧。接下来,星算法被用来找到接口在下一帧。对于这个算法,搜索区域被定义在前一帧的椭圆。在这个搜索地区最好的边缘位置,代表lumen-wall或thrombus-wall接口位置,在下一帧检测使用步骤边缘检测(gydF4y2B一个24gydF4y2B一个)。搜索地区挤压向内和向外的椭圆,导致径向厚度2.5和7毫米分别对于健康的主动脉和美国科学促进会。更大的搜索区域被用于AAAs相比健康的主动脉,除了几何变化由于脉动,形态容器形状从一帧到下一个可能发生变化。接下来,椭圆是通过高概率边缘安装位置发现在搜索区域,这是最终的分割为这个框架作为新的初始轮廓搜索下一个帧(血管壁的gydF4y2B一个图1 bgydF4y2B一个)。使用卡尔曼滤波器,改编自格雷罗州et al .,帧到帧椭圆估计是稳定的(gydF4y2B一个20.gydF4y2B一个,gydF4y2B一个23gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

3 d中心线检测gydF4y2B一个

一个3 d中心线计算是基于质量的中心ED的轮廓框架,使用心脏频率自动检测分析。心脏频率范围从动脉自动检测时间信号在傅里叶域中。腔的面积是通过分割轮廓转换成一个二进制面具,管腔面积的提取使用像素尺寸。接下来,该地区每帧信号被重新取样的时间步骤。心脏频率范围是能量密度谱的检测这个信号,它被定义为最高的峰值能量密度谱±0.2赫兹的生理范围,允许为±每分钟12次改变整个收购。接下来,最小的半径相对应的信号隔开一段距离检测心脏频率范围被检测到。然后,信号转换回原来的采样时间和帧距离时间点的最小半径定义为帧。接下来,每个ED帧的分割轮廓从本地图像坐标系统映射到三维笛卡尔坐标系统据调查追踪定位数据。最后,3 d中心线(gydF4y2Ba图1 cgydF4y2B一个)是使用三维样条插值生成椭圆中心点之间的帧轮廓。移动平均滤波器与内核大小为15个样本应用于中心线,光滑的中心线。中心线坐标得到的剩余帧通过计算中心线的交点与每一帧的图像平面。gydF4y2B一个

舒张期结束,收缩压和平均动脉压状态几何评估结束gydF4y2B一个

获得的估计,ES和地图几何图形,轮廓是本地转化为极坐标系统(gydF4y2B一个rgydF4y2B一个,gydF4y2B一个θgydF4y2B一个与当地的中心线位置为原点()gydF4y2B一个图1 dgydF4y2B一个)。然后对于每一个轮廓,gydF4y2B一个rgydF4y2B一个,gydF4y2B一个θgydF4y2B一个轮廓等距点被重新取样角度间隔gydF4y2B一个θgydF4y2B一个。接下来,gydF4y2B一个rgydF4y2B一个,gydF4y2B一个θgydF4y2B一个坐标的轮廓被组合在一个3 d网格随时间gydF4y2B一个tgydF4y2B一个第三个维度(gydF4y2B一个rgydF4y2B一个,gydF4y2B一个θgydF4y2B一个,gydF4y2B一个tgydF4y2B一个)。这是包络检波的紧随其后gydF4y2B一个rgydF4y2B一个- - - - - -gydF4y2B一个tgydF4y2B一个信号为每个角gydF4y2B一个θgydF4y2B一个分别在ES获得半径,gydF4y2B一个rgydF4y2B一个_{西文gydF4y2B一个}。接下来,gydF4y2B一个rtgydF4y2B一个信号被乘以逆转−1。在这个信号包络检波提供ED的半径,gydF4y2B一个rgydF4y2B一个_{艾德gydF4y2B一个}(gydF4y2B一个图1 egydF4y2B一个)。包络检波的约束,这样只有山峰相隔至少心脏的最小周期频率范围被检测到。地图的半径,gydF4y2B一个rgydF4y2B一个_{地图gydF4y2B一个},每个角度进行评估gydF4y2B一个θgydF4y2B一个从之前评估gydF4y2B一个rgydF4y2B一个_{艾德gydF4y2B一个}和gydF4y2B一个rgydF4y2B一个_{西文gydF4y2B一个}根据:gydF4y2B一个

的插值gydF4y2B一个rgydF4y2B一个- - - - - -gydF4y2B一个tgydF4y2B一个为每个角信号进行gydF4y2B一个θgydF4y2B一个单独,当地可能发生违规行为。因此,椭圆被安装gydF4y2B一个θ-rgydF4y2B一个坐标为每一个轮廓,然后坐标转移回到图像坐标系之后,获得的新轮廓映射到三维空间(gydF4y2B一个图1 fgydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

与计算机断层扫描gydF4y2B一个

登记gydF4y2B一个

注册一个我们与CT几何,几何最优平移和旋转,最大化整体点云之间的相似性被发现使用迭代最近点(ICP)算法(gydF4y2B一个25gydF4y2B一个,gydF4y2B一个26gydF4y2B一个)。ICP算法最小化两个三维点云之间的距离根据最小距离差别原则。这是紧随其后的是全球旋转和转换的计算,这两个点云对齐。提供了一个最佳的结果一个迭代过程,直到均方根误差在一组阈值,或一系列的迭代完成时。在这项研究中一个公开的ICP算法(兼容MATLAB)是用于注册过程(gydF4y2B一个27gydF4y2B一个)。目视检查结果时,迭代次数设置为30。接下来我们的轮廓数据转换到新注册的位置通过刚性变换使用全球坐标旋转和翻译之前计算的。gydF4y2B一个

对比指标gydF4y2B一个

比较美国和CT的几何图形,注册徒手画的我们之间的相似性和CT几何测量。首先,美国和CT的等距轮廓点云被重新取样系列船的长度方向,即。,gydF4y2B一个ygydF4y2B一个方向,大约0.2毫米的间距取决于最初的稀疏的轮廓。接下来,每gydF4y2B一个ygydF4y2B一个位置,相似性量化使用相似性指数(SI),也称为骰子系数。这是一个衡量空间重叠,定义为gydF4y2B一个

与gydF4y2B一个${\mathrm{PgydF4y2B一个}}_{\mathrm{UgydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}}$和gydF4y2B一个${\mathrm{PgydF4y2B一个}}_{\mathrm{CgydF4y2B一个}\mathrm{TgydF4y2B一个}}$是像素的集合出现在二进制面具从我们生成的轮廓和CT在每个轮廓gydF4y2B一个ygydF4y2B一个位置。豪斯多夫距离(HD)是用来计算的最大最小距离美国注册轮廓点gydF4y2B一个一个gydF4y2B一个= {gydF4y2B一个一个gydF4y2B一个_{1gydF4y2B一个},gydF4y2B一个一个gydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个},…。gydF4y2B一个一个gydF4y2B一个_{ngydF4y2B一个}}和CT轮廓点gydF4y2B一个BgydF4y2B一个= {bgydF4y2B一个_{1gydF4y2B一个}bgydF4y2B一个_{2gydF4y2B一个},…。bgydF4y2B一个_{ngydF4y2B一个}的}gydF4y2B一个ygydF4y2B一个位置和被定义为gydF4y2B一个

与|gydF4y2B一个一个gydF4y2B一个- - - - - -gydF4y2B一个bgydF4y2B一个|和|gydF4y2B一个bgydF4y2B一个- - - - - -gydF4y2B一个一个gydF4y2B一个|之间的欧氏距离gydF4y2B一个一个gydF4y2B一个和gydF4y2B一个bgydF4y2B一个(gydF4y2B一个28gydF4y2B一个)。对于每个几何,SI和HD中位数和四分位范围计算。此外,一个总体中位数SI和HD和四分位范围计算。gydF4y2B一个

机械性能评估gydF4y2B一个

膨胀性被评价区域计算本地和全球变化和体积变化分别通过测量脉冲压力数据。首先是在本地计算,gydF4y2B一个${\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{\mathrm{lgydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}\mathrm{cgydF4y2B一个}\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$,在全球范围内,gydF4y2B一个${\mathrm{CgydF4y2B一个}}_{\mathrm{ggydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}\mathrm{bgydF4y2B一个}\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$,根据gydF4y2B一个公式4gydF4y2B一个,gydF4y2B一个5gydF4y2B一个:gydF4y2B一个

在哪里gydF4y2B一个$\mathrm{\Delta gydF4y2B一个}\mathrm{一个gydF4y2B一个}$和gydF4y2B一个$\mathrm{\Delta gydF4y2B一个}\mathrm{VgydF4y2B一个}$代表ES之间的面积和体积变化和ED,分别gydF4y2B一个$\mathrm{\Delta gydF4y2B一个}\mathrm{PgydF4y2B一个}$脉压。面积变化是通过转换的ED和ES轮廓二进制面具,从腔像素的面积计算。提取体积变化,ED和ES轮廓首先转化为表面网格。接下来,他们被转换成封闭的固体结构的成交量计算使用SpaceClaim软件(R3 SpaceClaim, Ansys, 2019)。接下来,膨胀性是根据当地的情况,gydF4y2B一个${\mathrm{DgydF4y2B一个}}_{\mathrm{lgydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}\mathrm{cgydF4y2B一个}\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$,在全球范围内,gydF4y2B一个${\mathrm{DgydF4y2B一个}}_{\mathrm{ggydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}\mathrm{ogydF4y2B一个}\mathrm{bgydF4y2B一个}\mathrm{一个gydF4y2B一个}\mathrm{lgydF4y2B一个}}$,根据gydF4y2B一个方程6gydF4y2B一个,gydF4y2B一个7gydF4y2B一个:gydF4y2B一个

在哪里gydF4y2B一个${\mathrm{一个gydF4y2B一个}}_{\mathrm{EgydF4y2B一个}\mathrm{DgydF4y2B一个}}$和gydF4y2B一个${\mathrm{VgydF4y2B一个}}_{\mathrm{EgydF4y2B一个}\mathrm{DgydF4y2B一个}}$代表了面积和体积分别为ED。除了这些属性之外,压力,gydF4y2B一个${\mathrm{\epsilon gydF4y2B一个}}_{\mathrm{cgydF4y2B一个}\mathrm{我gydF4y2B一个}\mathrm{rgydF4y2B一个}\mathrm{cgydF4y2B一个}}$,从主动脉的周长计算本地ED和ES根据:gydF4y2B一个

在哪里gydF4y2B一个${\mathrm{lgydF4y2B一个}}_{\mathrm{EgydF4y2B一个}\mathrm{年代gydF4y2B一个}}$和gydF4y2B一个${\mathrm{lgydF4y2B一个}}_{\mathrm{EgydF4y2B一个}\mathrm{DgydF4y2B一个}}$代表主动脉分别为ES和ED的周长。其中提取二进制面具的ES和轮廓。对于这个计算,主动脉组织被认为是不可压缩和各向同性,并有小的菌株。Wilcoxon测试进行测试是否膨胀性AAA和健康之间重要的主动脉(gydF4y2B一个pgydF4y2B一个值< 0.05)。gydF4y2B一个

结果gydF4y2B一个

几何图形gydF4y2B一个

图2gydF4y2B一个显示的例子ED和ES徒手2 d我们数据集的几何图形评估AAA病人B1和B3和志愿者V5和V8一起重建美国的横截面图像数据显示船舶在纵向方向。膨胀,目前在美国收购清晰可见横断面图。此外,它表明,船舶尺寸随容器的长度变化。它可以欣赏的几何图形整体容器的形状相匹配。AAAs的地区有大型船舶尺寸发生变化,与黄色箭头表示gydF4y2B一个图2gydF4y2B一个。这里的ES几何放大ED相比几何比在其他地区。健康的血管,墙上有一些地区是不太明显的由于降低了图像质量,箭头所示gydF4y2B一个图2gydF4y2B一个。在这些地区西文的区别和ED强烈强烈增加或减少而其余的船。该地区的平均长度,分段逐帧±60毫米(21日gydF4y2B一个NgydF4y2B一个= 10)志愿者和65毫米±15为AAA级患者(gydF4y2B一个NgydF4y2B一个= 16)。gydF4y2B一个

图3一gydF4y2B一个显示病人的CT几何和美国注册几何A2相似性指数为0.93。图中显示,美国几何通常遵循CT几何的形状和大小。此外,这个例子说明了一个大的视野可以徒手2 d我们实现。然而,完整的主动脉,包括不包括动脉瘤的肩膀。在gydF4y2B一个图3 bgydF4y2B一个CT图像数据的显示了一个示例一起AAA墙CT几何和美国几何的轮廓gydF4y2B一个ygydF4y2B一个位置−0.91厘米gydF4y2B一个图3一gydF4y2B一个。这张图片显示,在血栓的位置存在偏差是可见的和侧壁的地区。所示gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个,姐姐的九个病人介于0.88和0.93之间,总体中位数SI和四分位范围是0.91 (0.90 - -0.92)。HD患者的中位数3.0和7.3毫米的范围,在总体中位数HD和四分位范围是4.7 mm (3.9 - -5.6)。gydF4y2B一个

机械性能gydF4y2B一个

图4gydF4y2B一个,gydF4y2B一个5gydF4y2B一个显示当地的膨胀性和圆周应变映射到地图几何分别为健康志愿者和AAA的病人。这些显示连同一个插值纵向截面从收购我们获得帧。平均值和标准偏差的地方膨胀性和应变值所示gydF4y2B一个表3gydF4y2B一个。平均膨胀性60和105·10之间的范围gydF4y2B一个^{−3gydF4y2B一个}kPagydF4y2B一个^{−1gydF4y2B一个}和21和60·10gydF4y2B一个^{−3gydF4y2B一个}kPagydF4y2B一个^{−1gydF4y2B一个}对于健康的主动脉和美国科学促进会。健康的主动脉和AAAs,膨胀性的变化沿着船的长度是可见的。在一些志愿者更加渐进的变化(V1, V3, V4, V6, V7中,V9, V10),而为他人更分散的模式(V2, V5, V8)。7 10个健康的主动脉,膨胀性的下降是可见的从近端到远端一侧的主动脉。对志愿者V2和V5地区墙上不可见,与蓝色箭头表示。所示gydF4y2B一个图2gydF4y2B一个,扩张增加了V5在这个地区。因此增加膨胀性是可见的gydF4y2B一个图4gydF4y2B一个。志愿者的V8和V9,改变船的方向是可见的,如与紫色箭头表示。AAAs,除了扩张动脉瘤地区,不扩张地区也进行了分析。在这些地区,对病人B4, B5, B6, B7和B9,膨胀性和应变相比更大地区扩张。相反,对病人B1, B3和B8增加膨胀性观察扩张地区,相比少扩张区域(gydF4y2B一个图5gydF4y2B一个)。这些区域对应地区大型容器的形状发生变化,是可见的gydF4y2B一个图2gydF4y2B一个。gydF4y2B一个

全球机械性能所示gydF4y2B一个表4gydF4y2B一个。膨胀性的健康主动脉平均值和标准偏差为80±15·10gydF4y2B一个^{−3gydF4y2B一个}kPagydF4y2B一个^{−1gydF4y2B一个}大相比,美国科学促进会,平均值和标准偏差是29±9.6·10吗gydF4y2B一个^{−3gydF4y2B一个}kPagydF4y2B一个^{−1gydF4y2B一个}。gydF4y2B一个图6gydF4y2B一个表明有明显区别的全球扩张性AAAs相比健康的主动脉。膨胀性的AAA墙明显不同于健康的动脉扩张性(Wilcoxon测试:gydF4y2B一个pgydF4y2B一个值= 2·10gydF4y2B一个^{−5gydF4y2B一个})。gydF4y2B一个

讨论gydF4y2B一个

在这项研究中,健康的腹主动脉和AAA几何图形从快速评估probe-tracked徒手2 d我们收购,利用半自动分割和完全自动化的信号处理。的存在使用获得的数据,通常扭曲容积图像重建,同时在本地通过评估区域允许检索膨胀性改变,通过评估体积变化和全球。此外,几何图形的AAA患者CT相比几何图形1月内获得美国的收购,显示良好的相似性。膨胀性估计在健康的主动脉和AAAs不同评估方法是否敏感和预期水平的膨胀性,圆柱和更复杂的几何图形。此外,材料特性的比较与先前的研究中发现。gydF4y2B一个

使用star-Kalman算法,ellipse-shaped轮廓在每个连续帧检测到。尽管椭圆可以相似主动脉形状,他们不与容器的形状完全匹配。为了达到这个目标,可以使用一个额外的2 d活动轮廓。这些能量最小化函数吸引lumen-wall或thrombus-wall界面图像特征和约束内力。与美国科学促进会在长度和直径变化显著AAAs有各种各样的形状和大小,调优这样的活动轮廓为每一帧和每一个主动脉仍然具有挑战性。此外,在侧墙区域,即。,reg我on年代在哪里 the radial wall direction is parallel to the lateral axis of the US image, these active contours may fail if not tuned properly. The ellipse approach that was used in our study was robust in images where the image quality at the sides of the aorta was reduced, but the flexibility of the approach is limited, which may lead to errors in some geometries. Therefore, in this study only the ellipse estimate was used. Alternatively, minor manual adaptions could be incorporated to improve the final geometry as was shown in a study by Rouet et al. (29日gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

心脏频率检测,这样ED框架可以自动检测到从该地区随着时间的信号从分割获得轮廓。这些框架的中心被映射到三维空间,用于生成中心线。相比研究de Ruijter et al .,中心线在3 d空间插值(gydF4y2B一个图1gydF4y2B一个),而不是在图像坐标系,这样调整探头的位置被认为是(gydF4y2B一个20.gydF4y2B一个)。一个心脏频率往往是不区分从能量密度谱。因此,发现频率范围,允许小频率变化时当搜索最小值代表舒张期结束帧。频率改变整个收购可能是因为心脏频率变化通常发生在屏息(gydF4y2B一个30.gydF4y2B一个)。在屏息收购进行极限运动体内的主动脉由于呼吸,不能与探针追踪检测。当呼吸是恒定的,呼吸运动可以过滤掉。这将限制机会心脏频率变化在整个收购,收购将允许长时间。gydF4y2B一个

获得的估计埃德和几何图形,包络检波是应用于radius-time信号来自每一帧的分割轮廓。强烈依赖的方法分割质量和错误的半径会导致一些错误在最后的几何学。通过执行检测gydF4y2B一个rgydF4y2B一个- - - - - -gydF4y2B一个tgydF4y2B一个域等距步伐,通过约束检测峰值最小峰值对应的距离发现心脏频率范围,错误检测峰值是有限的。gydF4y2B一个图2gydF4y2B一个表明,总体来说,几何图形对应美国的数据。然而,在几何变化大的区域,出现在一些AAAs, ES几何似乎高估了血管的扩张,这可能会导致这些地区的高膨胀性值发现(gydF4y2B一个图5gydF4y2B一个)。这可能是规避减少探测器的速度在收购期间,这样更多的心跳出现在该船的长度。以这种方式由于几何形状和变化由于血管扩张有可能更好的区分,包络检波可以提高本地。探测速度手动增加了美国科学促进会,屏息的时间普遍较短的病人,不是健康的志愿者。在一些数据集,图像质量下降的地区。在这些地区ES几何和ED几何之间的差异较大或较小的地区相比,图像质量好,观察到gydF4y2B一个图2gydF4y2B一个。此外,从gydF4y2B一个图4gydF4y2B一个注意到,在这些地区膨胀性要么强烈增加或减少与其他地区相比。gydF4y2B一个

地图AAA几何图形获得被评估CT相比几何相似和重叠后登记。所示gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个,如果中位数和智商范围是0.91(0.90 - -0.92)和整体平均HD和智商范围是4.7(3.9 - -5.6)毫米。这些值在同一范围的报道在传统3 d我们研究(gydF4y2B一个7gydF4y2B一个,gydF4y2B一个29日gydF4y2B一个,gydF4y2B一个31日gydF4y2B一个)。这表明评估方法提出了几何精度高,不差3 d美国方法,虽然这种成像方法评估额外的机械性能可以在本地使用一个2 d系统。目视检查产生的几何图形显示减少性能在血栓存在的地区(gydF4y2B一个图3gydF4y2B一个)和美国射束方向之间的角度和径向壁很大,即。,边壁区域。因此,正如所料,结构在这些地区美国图像不太清晰可见。多角度成像可以帮助我们提高横向分辨率,它可以帮助改善这些地区的分割质量(gydF4y2B一个32gydF4y2B一个)。注册是由迭代的最小化的3 d点云之间的距离CT和美国的几何图形。注册的两个数据集是具有挑战性的AAA不是死板的。因此,我们之间的有限时间尽可能地扫描和CT扫描(gydF4y2B一个表2gydF4y2B一个)。此外,我们使用了平均动脉压状态几何与CT几何登记。在未来,登记可以通过匹配的图像特征。gydF4y2B一个

膨胀性和应变计算评估ED和ES几何图形和臂的压力测量。当地评估由评估区域变化ED和ES之间全球扩张性的评估是由评估体积变化。见gydF4y2B一个图6gydF4y2B一个和gydF4y2B一个表4gydF4y2B一个健康的主动脉,全球扩张性值较大(80±15·10gydF4y2B一个^{−3gydF4y2B一个}kPagydF4y2B一个^{−1gydF4y2B一个})相比,美国科学促进会(±9.6·29日10gydF4y2B一个^{−3gydF4y2B一个}kPagydF4y2B一个^{−1gydF4y2B一个})。相对于以前的研究(gydF4y2B一个表5gydF4y2B一个),膨胀性的健康值依次是大,但在同一个数量级(gydF4y2B一个11gydF4y2B一个,gydF4y2B一个33gydF4y2B一个)。在我们的研究中,比先前的文献可能发现更大的值,因为健康的志愿者从以前的研究相比更年轻。在容器的属性有一个生物差异这艘船的长度。膨胀性的下降从近端到远端一侧的主动脉可见7 10个健康的主动脉(中gydF4y2B一个图4gydF4y2B一个)。分析当地的膨胀性地图(gydF4y2B一个图4gydF4y2B一个)和美国数据和几何图形(目视检查gydF4y2B一个图2gydF4y2B一个)显示区域的图像质量明显差导致高估或低估的膨胀性。周向应变值的年轻健康成人在我们的研究中(0.25±0.03)是由以前的研究与发现年轻人(gydF4y2B一个34gydF4y2B一个,gydF4y2B一个35gydF4y2B一个)。圆周压力评估假设下血管表现出小菌株和主动脉组织是不可压缩的,各向同性,这是通常用于简化模型主动脉和AAAs (gydF4y2B一个36gydF4y2B一个)。此外,当地的周长变化估计从时空数据可用的社区。未来更高的帧率和改善图像质量可能会导致更多的本地方法,当地的异质性在墙上的周长可以研究,通过使用方法如散斑跟踪(gydF4y2B一个34gydF4y2B一个,gydF4y2B一个35gydF4y2B一个)。gydF4y2B一个

见gydF4y2B一个图5gydF4y2B一个,膨胀性对于大多数AAA例扩张小血管区域non-dilated相比,或少扩张地区,依照先前的研究(gydF4y2B一个37gydF4y2B一个- - - - - -gydF4y2B一个39gydF4y2B一个)。所示gydF4y2B一个表5gydF4y2B一个膨胀性的AAA级患者的范围内下降值Molacek等人的研究,但却比那些获得在其他的研究(gydF4y2B一个9gydF4y2B一个,gydF4y2B一个12gydF4y2B一个,gydF4y2B一个38gydF4y2B一个,gydF4y2B一个39gydF4y2B一个)。虽然几何图形匹配与金本位,分割错误可能导致或低估的膨胀性。通常,diameter-based膨胀值计算从美国扩张性的数据计算。合规的船就经常与假设计算直径的增加导致面积变化的两倍(gydF4y2B一个11gydF4y2B一个,gydF4y2B一个12gydF4y2B一个)。这是派生的圆形形状(gydF4y2B一个40gydF4y2B一个)。然而,AAAs通常并不是圆的和健康的腹腔内不一定是一个圆(gydF4y2B一个41gydF4y2B一个)。因此这种假设并不完全可靠。评价区域的变化,或体积变化将允许准确合规评估。我们比MRI或CT成像技术被认为是安全的。然而,与我们成像图像通常是降低侧壁地区相比,上下壁区域,由于我们的物理学。这可能会导致不准确的面积或体积测量。Multiperspective成像或人工智能技术,可以优化图像质量将进一步提高合规评估的可靠性从腔面积变化而不是diameter-based方法。gydF4y2Ba

徒手画的2 d我们收购是快速和保存并可以很容易地在临床工作流程执行。此外,血管壁的离线分割是半自动的,和其余的工作流是完全自动的,允许进行快速分析。我们建议的方法,我们可以获得特定的几何图形和膨胀性和圆周应变等力学性能。本地我们可以估计的膨胀容器基于自动检测采样点最后心脏的舒张压和收缩压结束阶段周期。空间分辨率、时间分辨率和视场与徒手可以实现2 d我们显然比那些由传统3 d成像。因此,这种方法可以提供更完整的数据(即。,full geometry, local material properties) for making a personalized finite element model of the aneurysm, as was previously performed with conventional 3D US imaging (6gydF4y2B一个),但与一个简单的2 d我们设备。此外,应用程序可能正在考虑AAA后续研究。这些研究可以帮助确定这些生物力学参数与AAA增长和AAA破裂的风险。膨胀性评价从徒手2 d我们并不局限于墙只膨胀,可以延长学习lumen-thrombus接口的膨胀。gydF4y2B一个

成像方法的限制在这个研究是25 Hz的固定采样率采集系统结合的探针追踪。探测器是徒手,帧之间的距离可能会有所不同在一个收购和并购之间不同的科目。预计当地膨胀性的估计更准确在样品都紧密的地区,即。,探测速度慢。除了改变由于使用,特别是在地区船舶维度显著变化在一个心跳,意想不到的膨胀性被观察到的值。有一个视场和样本密度之间的权衡。太慢了探测器的速度将减少病人舒适。此外,图像质量可能受到病人的身体运动和运动由于呼吸。在未来,指导和培训超声波检验师执行收购以合理的速度可以帮助减少几何间距尽可能多帧,同时保持一个大视场。gydF4y2Ba

剩下的挑战与徒手2 d我们评估的全部几何。捕获的地区的平均长度,分段是60毫米±21志愿者和65毫米±15 AAA的病人。由于肠道气体和肥胖,图像质量在当地可以减少,导致不完整的测量,曾被报道与徒手2 d(研究gydF4y2B一个14gydF4y2B一个,gydF4y2B一个15gydF4y2B一个,gydF4y2B一个17gydF4y2B一个)。然而,类似的挑战出现与常规2 d我们成像或3 d成像矩阵数组。本研究的重点是评估的几何质量评估与CT和演示的评估基于面积变化和体积膨胀性改变。因此,数据集,包括该地区的一部分感兴趣的还包括,只有图像质量差的数据集在整个收购被丢弃。收购期间执行的屏息,这限制了收购时间,从而领域的观点。增加视野,可以执行多个收购,收购最好的每个数据可能包括和注册。另外,并购可以执行没有屏息。除此之外,额外的培训对于我们徒手2 d成像可以帮助改善图像质量和视野。gydF4y2Ba

徒手画的2 d我们收购是快速和保存并可以很容易地在临床工作流程执行。此外,离线lumen-wall或thrombus-wall接口是半自动的分割,和其余的工作流是完全自动的,允许进行快速分析。膨胀性评价从徒手2 d我们并不局限于墙只膨胀,可能会延长研究lumen-thrombus接口的膨胀,这将有助于进一步模型和描述美国科学促进会。gydF4y2B一个

结论gydF4y2B一个

最后,在本研究中我们提出一种新颖的方法,其利用捕获的使用徒手AAAs的2 d美国扩张性成像评估。在使用通常阻碍容积重建图像,因此被忽视,它可以用来从数据集检索额外的信息除了几何图形。注册和与CT显示良好的整体几何图形之间的重叠。此外,评估结果与研究,我们从3 d几何图形数据矩阵探头,而更高帧率的徒手画的2 d我们结合信号处理允许当地膨胀性评价。方法执行如预期的地区有足够的图像质量,但需要改进几何变化和大的区域,图像质量较差。这可以减轻通过减少探测速度、先进的运动运动由于呼吸的过滤,通过执行多角度超声波成像。在未来,这种方法可以进一步扩大量化lumen-thrombus膨胀的接口。gydF4y2Ba

数据可用性声明gydF4y2B一个

原始数据支持了本文的结论将由作者提供,没有过度的预订。gydF4y2B一个

道德声明gydF4y2B一个

综述了研究涉及人类参与者和医学研究伦理委员会批准(MEC-U)。患者/参与者提供了他们的书面知情同意参与这项研究。gydF4y2B一个

作者的贡献gydF4y2B一个

作者:概念和设计的工作。LJ,女士:收购和编译的临床数据。LJ:开发计算机图像分析和数据处理的方法。LJ:最初起草的手稿。所有作者:分析和解释数据,评论的手稿,手稿的最终批准。所有作者的文章和批准提交的版本。gydF4y2B一个

资金gydF4y2B一个

这项研究是由NWO的角度来看程序ultra-X-treme (P32-17) ElastiX的项目。gydF4y2B一个

确认gydF4y2B一个

的收购与探测跟踪系统进行了研究。我们要感谢美国Wittmeier Curefab和j . de Ruijter普尔斯/ e组的有价值的技术支持。gydF4y2B一个

的利益冲突gydF4y2B一个

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2B一个

出版商的注意gydF4y2B一个

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2B一个

引用gydF4y2B一个