February 22, 2021

新方法揭示了糖尿病皮肤并发症

多学科研究团队发布了他们的研究"糖尿病皮肤的皮肤并发症通过偏振高光谱成像和机器学习揭示" recently in the 医学成像上的IEEE交易.

在出版物中,利用新出现的基于光子学的技术,机器学习中的创新解决方案,以及明确的生理特征,研究人员介绍了一种能够在早期阶段评估糖尿病皮肤并发症的诊断方法。

在这项工作中,我们对我们的光学装置进行了临床验证以及我们在芬兰科学院框架中开发的方法。该方法允许在早期阶段进行糖尿病可能的皮肤并发症的不接触式检测,以及进行宽容的人口筛查,他从奥卢院大学亚历山大·拜科夫说,在下面的答案中更详细地解释了这项研究。

关键结果是什么?

我们已经开发并进行了紧凑,便携式光学装置的临床试验,用于人体皮肤的非接触功能表征。该装置可以远程测量血氧水平,血液含量的空间图,并评估皮肤胶原结构的变化。为此,高光谱成像和偏振感测技术组合在一起,并伴随着基于人工神经网络的信号处理的先进算法。

Hyperspectral成像是一种通过常规成像和光谱分子的技术。最初开发为复杂的卫星或基于飞机的系统,该技术终于发展成为一种紧凑的成像工具,可用于医疗,工业和其他相关应用。使用该技术,可以获得对象的空间和光谱信息。获得的3-D图像(两个空间和一个光谱尺寸)由约为百分之百或更多的谱带组成,用于对象的每个测量的像素。这种精确的光谱和空间信息可以详细分析任何对象或环境。从另一侧,光学偏振感测允许通过传统的高光谱成像进行远程评估未经证明的物体内的结构变化。神经网络算法的实现允许基于先进的数值模型接近实时图像处理,例如,我们在研究中使用的七层皮肤模型。

开发系统已用于揭示糖尿病患者皮肤血液微循环和皮肤结构的早期变化。患者脚的背面已经成像。它被观察到了 与健康志愿者的对照组相比,患皮肤血液含量增加,同时,氧气水平降低。此外,糖尿病组具有增加的偏振指数,其归因于皮肤胶原结构的变化。因此,可行性研究的结果,以及对糖尿病和健康志愿者患者的实际测试,清楚地表明了发育方法对糖尿病和对照组的能力。

为什么结果很重要和有趣?

及时检测早期糖尿病造成的皮肤疾病至关重要。在患有糖尿病的人中,高血糖水平导致身体的许多区域损坏,如眼睛,肾脏,腿和脚。糖尿病的代谢改变导致大动脉的阻塞,但也损害下肢小血管中的循环。这些变化会导致并发症 是主要的。它发生在2-6%的1型患者中,患有糖尿病患者。如果未经处理过的话,糖尿病溃疡可能会感染并发展深层组织坏死,这可能需要截肢。通过主要截肢的肢体损失可能是糖尿病最严重的并发症,大大恶化了生活质量和医疗保健系统的巨大负担。截肢的经济成本也是巨大的。鉴于人口老龄化,危险的患者的数量将增加即将到来的十年。

众所周知,在糖尿病的第一年甚至在临床症状和并发症出现之前,已经在糖尿病的第一年甚至在预测条件下注册了微血管病变。及时检测病变,然后进行适当的治疗使得可以在早期的临床前阶段逆转其发展,从而节省健康,生命和金钱。

谁受到主题的影响和结果?结果可以在哪里和谁是有利的?

我们的系统可能能够进行伤口愈合和治疗方法的监测,包括糖尿病足溃疡,皮肤灼伤或与组织氧合不足相关的术后并发症。

本研究重点是糖尿病患者。临床医生可用于诊断皮肤糖尿病并发症的常见方法的常见缺点是它们无法以非侵入性和非接触方式评估组织代谢,以及确定最可能暴露于的皮肤区域的位置发展营养溃疡。

提高诊断质量的方法之一是使用高光谱和极化敏感的光学方法。它们的优点与非侵入性,高分辨率和低成本相关。使用通过非侵入性光学成像方法获得的信息将允许鉴定患者患有糖尿病足综合征的风险增加,并评估下肢最容易发育溃疡性缺陷的区域。

如果结果改变了当前的做法(例如在医疗保健系统中?)

我们不设想目前的实践中的戏剧性变化。然而,该技术可以帮助医生在执行诊断和做出决定方面更客观。该技术可以在未来适用于患者的自我监测,这符合个性化医疗保健的策略。

您是否用真正的患者完成了临床测试?

是的,诊所中的测试已经为20名糖尿病患者和20名健康志愿者进行了与我们的外拉大学的同事合作,有助于组织测试。

结果的科学意义是什么?

据我们所知,目前的作品是第一个适用于体内糖尿病皮肤和蒙特卡罗培训的体内研究的高音光谱分析偏振指数 用于处理高光谱测量数据。所提出的诊断参数可以作为糖尿病并发症的生物标志物。它们还可用于评估旨在预防或逆转糖尿病并发症的治疗程序。我们的结果可以促进高光谱成像的生物医学应用的发展,并在与年龄相关疾病的研究中发出新方向。

是否需要进一步的研究?

对于用于上述其他相关临床应用的发达系统和数据处理方法的测试,它会感兴趣。结合荧光传感和相结合的巨大潜力 对于代谢 我们将来计划的成像。



更多信息: Viktor Dremin et al. 糖尿病皮肤的皮肤并发症通过偏振高光谱成像和机器学习揭示, 医学成像上的IEEE交易 (2021)。 DOI:10.1109 / TMI.2021.3049591
Provided by University of Oulu
引文: 新方法揭示了糖尿病皮肤并发症(2021年,2月22日) 检索到2021年3月3日 from //xasqxhb.com/news/2021-02-method-reveals-skin-complications-diabetes.html
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