研究人員預(yù)測心臟病患者腦血管血栓形成的風(fēng)險(xiǎn)

由于世界人口的普遍老齡化，心血管疾病已成為主要的死亡原因。最常見的心臟病包括心房顫動(dòng)，這是一種心律失常，歐洲血統(tǒng)的個(gè)體終生累積發(fā)展風(fēng)險(xiǎn)超過 30%。

心房顫動(dòng)的特點(diǎn)是混亂的電活動(dòng)，導(dǎo)致左心房不規(guī)則收縮和壁僵硬，阻止血液有效流向心室。除其他因素外，血液動(dòng)力學(xué)的這些變化有利于血栓或血栓的形成，這使心房顫動(dòng)患者面臨更大的腦血管意外風(fēng)險(xiǎn)。

令人驚訝的是，多達(dá) 99% 的心源性心源性缺血性卒中發(fā)生在左心耳 (LAA)，這是一種源自左心房前壁的異質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)。據(jù)推測，每個(gè)患者的附件的特定形態(tài)可能是通過促進(jìn)血液停滯而形成血栓的主要催化劑。許多研究試圖根據(jù)形態(tài)對附肢進(jìn)行分類，并將每組與其自身的血栓形成風(fēng)險(xiǎn)聯(lián)系起來，但結(jié)果證明是模棱兩可的，因?yàn)楦街螒B(tài)學(xué)分類的形態(tài)學(xué)指南通常是完全主觀的，強(qiáng)調(diào)需要更多系統(tǒng)的、獨(dú)立于觀察者的分析程序。

更系統(tǒng)的、獨(dú)立于觀察者的分析程序

最近，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD)的采用為形態(tài)學(xué)、血液動(dòng)力學(xué)和左心耳血栓形成之間的相互作用提供了大量知識。CFD 求解描述流體行為的物理方程，在這種情況下是血液，以找出其在整個(gè)心動(dòng)周期中的速度和方向。然而，盡管這些 CFD 模擬提供了高度的準(zhǔn)確性，但眾所周知，它們速度緩慢，需要大量計(jì)算資源并涉及大量預(yù)處理，導(dǎo)致研究樣本非常小。

幾何深度學(xué)習(xí)在計(jì)算心臟病學(xué)中特別有用，因?yàn)槟梢灾苯釉趲缀尉W(wǎng)格上工作，并且避免了患者之間的對應(yīng)關(guān)系

針對這些局限性，深度學(xué)習(xí)開始被用作流體動(dòng)力學(xué)等復(fù)雜物理系統(tǒng)的有效替代品。深度學(xué)習(xí)涉及重疊幾層人工神經(jīng)元，這些人工神經(jīng)元的功能類似于小型計(jì)算機(jī)，可以通過簡單的操作來改變它們接收到的輸入值。盡管這些模型需要大量數(shù)據(jù)才能準(zhǔn)確，但一旦經(jīng)過訓(xùn)練，它們幾乎可以立即執(zhí)行推理。

“因此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非常適合我們的問題，因?yàn)槲覀冋趯で罂焖僭u估患者的血栓風(fēng)險(xiǎn)，而無需等待完成模擬。訓(xùn)練完成后，我們將向網(wǎng)絡(luò)輸入每個(gè)患者附件的形態(tài)數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)將能夠預(yù)測我們將通過模擬立即獲得的血栓風(fēng)險(xiǎn)參數(shù)”，最近發(fā)表的一項(xiàng)研究的第一作者Xabier Morales說。在生理學(xué)前沿。“此外，在訓(xùn)練期間，網(wǎng)絡(luò)將自行學(xué)習(xí)與血栓形成風(fēng)險(xiǎn)最相關(guān)的形態(tài)特征，從而避免完全主觀和公正地定義自己感興趣的形態(tài)特征”，該組織的成員補(bǔ)充道。PhySense，UPF 信息和通信技術(shù)部 (DTIC)BCN MedTech部門的研究小組。該研究涉及丹麥和法國學(xué)術(shù)和研究中心的國際參與。

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