【摘要】：目的:骨關(guān)節(jié)炎是最常見的關(guān)節(jié)疾病,也是導(dǎo)致長(zhǎng)期殘疾的主要原因,給個(gè)人和社會(huì)帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。由于骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生、發(fā)展與老齡化、肥胖、性別、吸煙、遺傳、炎癥、生物力學(xué)等諸多因素相關(guān),所以骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)病機(jī)制尚不清楚,亦無明確的生物標(biāo)記物對(duì)骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)行早期診斷。早期的研究認(rèn)為,骨關(guān)節(jié)炎是以關(guān)節(jié)軟骨的退變?yōu)橹饕±砀淖?近年來一系列研究認(rèn)為骨關(guān)節(jié)炎是累及軟骨、韌帶、半月板、軟骨下骨的全關(guān)節(jié)病變,并且軟骨下骨的結(jié)構(gòu)變化通常先于關(guān)節(jié)軟骨發(fā)生變化這一觀點(diǎn)已被廣泛接受。紋理分析是根據(jù)圖像或感興趣區(qū)域的灰度(像素)值的分布和空間布局進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法,具有識(shí)別疾病早期細(xì)微變化的潛能。應(yīng)用紋理分析方法自動(dòng)分析X線、CT、MRI等醫(yī)學(xué)影像學(xué)圖像來診斷疾病,已成為人工智能領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前已有少量關(guān)于紋理分析軟骨下骨預(yù)測(cè)骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生的回顧性研究,但系統(tǒng)分析紋理變化與關(guān)節(jié)炎進(jìn)展的研究鮮有報(bào)道。我們通過建立豚鼠自發(fā)性膝骨關(guān)節(jié)炎模型,確立軟骨下骨紋理參數(shù)與骨關(guān)節(jié)炎的關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上篩選構(gòu)建豚鼠脛骨平臺(tái)內(nèi)側(cè)軟骨下骨X線紋理局部二值模式結(jié)合灰度共生矩陣分析角度、步長(zhǎng)的最佳組合,利用從軟骨下骨X線圖像中提取的局部二值模式結(jié)合灰度共生矩陣紋理特征值擬合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別模型來對(duì)不同程度骨關(guān)節(jié)炎進(jìn)行鑒別,同時(shí)對(duì)臨床膝關(guān)節(jié)X線軟骨下骨紋理參數(shù)進(jìn)行分析,預(yù)測(cè)膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。材料與方法:一、豚鼠膝骨關(guān)節(jié)炎的紋理分析1.基于局部二值模式和灰度共生矩陣的理論,對(duì)不同月齡的45只豚鼠行離體膝關(guān)節(jié)X線檢查;2.取豚鼠離體膝關(guān)節(jié)行特殊染色,并根據(jù)病理結(jié)果將45只豚鼠骨關(guān)節(jié)炎分為0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí);3.在不同移動(dòng)角度θ和移動(dòng)步長(zhǎng)d下構(gòu)建豚鼠脛骨平臺(tái)內(nèi)側(cè)軟骨下骨感興趣區(qū)的局部二值模式結(jié)合灰度共生矩陣的圖像,并提取軟骨下骨的6個(gè)紋理特征參數(shù)(能量、對(duì)比度、相關(guān)性、熵、同質(zhì)性、異質(zhì)性),對(duì)這6個(gè)紋理特征參數(shù)進(jìn)行單因素方差分析,采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)不同程度關(guān)節(jié)炎進(jìn)行驗(yàn)證,并用留一法驗(yàn)證不同局部二值模式結(jié)合灰度共生矩陣紋理分析方法對(duì)豚鼠骨關(guān)節(jié)炎的分類效果。二、紋理分析預(yù)測(cè)膝骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生的研究1.從骨關(guān)節(jié)炎公用數(shù)據(jù)庫(kù)(Osteoarthritis initiative,OAI)中選取滿足基線雙膝關(guān)節(jié)KL分級(jí)為0級(jí),隨訪36個(gè)月后右膝關(guān)節(jié)KL≥2級(jí)的受試者納入骨關(guān)節(jié)炎影像學(xué)進(jìn)展組,36個(gè)月后KL分級(jí)仍為0級(jí)的納入對(duì)照組;2.應(yīng)用局部二值模式結(jié)合灰度共生矩陣的紋理分析方法提取膝關(guān)節(jié)X線圖像上脛骨平臺(tái)內(nèi)側(cè)軟骨下骨的紋理參數(shù);3.應(yīng)用受試者工作特征曲線下面積對(duì)紋理參數(shù)預(yù)測(cè)膝骨關(guān)節(jié)炎發(fā)生的能力進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果:一、豚鼠膝骨關(guān)節(jié)炎的紋理分析1.45只豚鼠中病理學(xué)分級(jí)為:0級(jí)20只,1級(jí)18只,2級(jí)7只,3級(jí)0只;2.當(dāng)移動(dòng)角度為0°,移動(dòng)步長(zhǎng)為2個(gè)像素時(shí),除熵值外,其他紋理參數(shù)兩兩比較均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p0.05);3.交互檢驗(yàn)結(jié)果顯示建立于放射學(xué)紋理定量指標(biāo)基礎(chǔ)上的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別模型對(duì)豚鼠無骨關(guān)節(jié)炎組(0級(jí)),輕度骨關(guān)節(jié)炎組(1級(jí)),中度骨關(guān)節(jié)炎組(2級(jí))分級(jí)的準(zhǔn)確率分別為100.00%、100.00%、100.00%,本實(shí)驗(yàn)組所有豚鼠均能夠被準(zhǔn)確分級(jí)。二、紋理分析預(yù)測(cè)膝關(guān)節(jié)炎發(fā)生的研究1.按條件對(duì)OAI數(shù)據(jù)庫(kù)基線期及隨訪36個(gè)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選,基線期34人納入影像學(xué)進(jìn)展組,30人納入對(duì)照組。兩組在基線期的臨床特征資料(性別、年齡、體質(zhì)量指數(shù)、老年人體力活動(dòng)量)無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;隨訪36個(gè)月后,兩組受試者的臨床特征資料也無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;2.多因素回歸分析,老年人體力活動(dòng)量是發(fā)生膝骨關(guān)節(jié)炎的危險(xiǎn)因素,臨床特征資料無法預(yù)測(cè)膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生;3.將具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的所用不同角度和步長(zhǎng)的紋理參數(shù)分別計(jì)算受試者工作特性曲線下面積,單一紋理參數(shù)的曲線下面積在0.5-0.67;聯(lián)合各紋理參數(shù)曲線下面積在0.67-0.7,診斷比值比在4-7.1;紋理參數(shù)聯(lián)合臨床特征參數(shù)的曲線下面積在0.68-0.76,診斷比值比在5.6-10.45。結(jié)論:1、移動(dòng)角度為0°,移動(dòng)步長(zhǎng)為2個(gè)像素下構(gòu)建軟骨下骨的局部二值模式結(jié)合灰度共生矩陣紋理分析方法所獲得的豚鼠內(nèi)側(cè)軟骨下骨X線紋理分類效果最佳;2、基于局部二值模式結(jié)合灰度共生矩陣的紋理特征值擬合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在豚鼠不同程度膝骨關(guān)節(jié)炎中具有非常高的分類準(zhǔn)確性;3、當(dāng)普通膝關(guān)節(jié)放射學(xué)檢查尚無明顯變化時(shí),圖像的紋理分析的參數(shù)可能會(huì)預(yù)測(cè)放射學(xué)膝骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生,同時(shí)也可以識(shí)別高�；颊哌M(jìn)行未來的臨床試驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R684.3;R816.8
【圖文】：

動(dòng)物膝關(guān)節(jié)保存于4%多聚甲醛中，X線成像前取出、瀝水，離體標(biāo)本的膝關(guān)節(jié)前后位X光片。小動(dòng)物X線數(shù)字成像檢測(cè)系集團(tuán)提供，射線源是日本濱松公司產(chǎn)品（型號(hào)：L9421-02；Hs K.K.，Iwata City，Shizuoka Pref.，Japan），數(shù)字平板探測(cè)器產(chǎn)品（型號(hào)：PaxScan 2530HE；Varian Medical Systems，Salt LSA）。管電壓：65Kv，管電流：100μA，像素分辨率：5μm，靶片距：560mm。離體膝關(guān)節(jié) X 線骨紋理圖像處理興趣區(qū)域的選取鼠膝關(guān)節(jié)X線中選取軟骨下骨板和軟骨下骨小梁感興趣區(qū)（ROIs），兩者的解剖位置如圖1.1所示。ROIs均選取內(nèi)側(cè)脛骨平臺(tái)小梁ROI大小為100 50像素，軟骨下骨板ROI大小為70 8像素

了圖像上位置關(guān)系為d的兩個(gè)像素灰度分別為1和0的情況出現(xiàn)的次數(shù)。以下圖為例，圖像大小為5×5，灰度范圍為1-4，選取距離為1，角度為0°，計(jì)算得到的灰度共生矩陣如圖1.4所示。圖1.4 灰度共生矩陣計(jì)算過程示例為了能更直觀地以灰度共生矩陣描述紋理狀況，一般不直接應(yīng)用得到的共生矩陣，而是在其基礎(chǔ)上獲取二次統(tǒng)計(jì)量，可以得到 14 種紋理特征參數(shù)，但部分特征參數(shù)計(jì)算量大且存在重復(fù)表述的問題，本研究采用角二階距（能量）、對(duì)比度、相關(guān)性、熵、同質(zhì)性、異質(zhì)性這 6 種常用的特征參數(shù)來提取圖像紋理特征[33,34]。定義及公式具體如下：（1）角二階距（Angular second moment，ASM）：又稱能量（Energy）。反映圖像灰度分布的均勻程度。如果灰度共生矩陣的各元素值分布比較均勻，則該值小。如果各元素值大小分布不均勻，則該值大。

12性。輸出層是骨關(guān)節(jié)炎軟骨下骨病理的4個(gè)分級(jí)：0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)。模型的激活函數(shù)采用Sigmoid函數(shù)，利用反向傳播算法對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練（圖1.6）。圖1.6 基于X線紋理的LBP-GLCM參數(shù)的骨關(guān)節(jié)炎分級(jí)診斷的多層ANN模型3、分類模型驗(yàn)證分類模型建立后，應(yīng)用豚鼠軟骨下骨X線紋理特征數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練及驗(yàn)證。在本研究中，共收集豚鼠軟骨下骨X線影像45份，對(duì)應(yīng)病理分級(jí)。選用特征分布最優(yōu)的LBP-GLCM特征數(shù)據(jù)。通過留一法交互檢驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行循環(huán)訓(xùn)練及數(shù)據(jù)驗(yàn)證，獲得平均準(zhǔn)確率。2.4 膝關(guān)節(jié)標(biāo)本制片及染色所用主要試劑及儀器設(shè)備2.4.1 標(biāo)本固定液與脫鈣液1、固定液：4%多聚甲醛。2、10%EDTA 脫鈣液：雙蒸水 900ml，加 NaOH 粉末 11g 攪拌溶解后，加EDTA-2Na(乙二胺四乙酸二鈉)(科密歐化學(xué)試劑有限公司，中國(guó)) 100g

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9 北京中醫(yī)醫(yī)院副主任醫(yī)師 王玉明;中老年人如何防治膝骨關(guān)節(jié)炎[N];中國(guó)老年報(bào);2004年

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7 曾超;化瘀祛濕方聯(lián)合運(yùn)動(dòng)療法治療膝骨關(guān)節(jié)炎早期的臨床觀察[D];廣西中醫(yī)藥大學(xué);2018年

8 羅恩文;骨痹湯治療寒濕痹阻型膝骨關(guān)節(jié)炎的臨床觀察[D];山西中醫(yī)藥大學(xué);2017年

9 王志強(qiáng);桃紅四物液治療膝骨關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)鏡清理術(shù)后關(guān)節(jié)腫痛的臨床觀察[D];湖南中醫(yī)藥大學(xué);2018年

10 唐軍平;養(yǎng)血止痛湯治療膝骨關(guān)節(jié)炎（氣血虧虛證）的臨床療效觀察[D];湖南中醫(yī)藥大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2769604