頭蓋内パルス形態テンプレートマッチングを使用した脳血管拡張および血管収縮の継続的な検出

脳血管系の状態の正確かつ継続的な評価は、脳血管疾患の管理には非常に望ましいものですが、現在の臨床診療にはそのような方法は存在しません。本研究では、パルス形態テンプレートマッチングを使用した脳血管拡張と血管収縮のリアルタイム検出のための新しい方法を導入しています。経頭蓋ドップラーを使用して中大脳動脈で測定された脳血流速度（CBFV）パルスの形態学的指標で構成されるテンプレートは、形態学的クラスタリングと誘導性頭蓋パルスアルゴリズムの分析を適用し、血管拡張中に収集されたデータに収集されたデータに収集されたデータに収集されたデータに収集され、血管測定が発生します。次に、これらのテンプレートを採用して、トレーニングデータセットから得られた傾向と一致する傾向を示すメトリックの割合として、任意の問い合わせデータセグメントの血管拡張指数（VDI）と血管収縮インデックス（VCI）を定義しました。過換気（およびCO₂リブーズテスト）中に、トレーニングデータセットのプロトコルと同様のプロトコルで収集された27人の健康な被験者のCBFV信号のデータセットで提案された方法の検証は、血管拡張（および血管収縮）および90％の特異性の検出のための92％（および82％）の感度（および82％）を示しています。さらに、提案された血管拡張（血管収縮）の検出方法は、血管収縮（血管拡張）に関連するすべてのケースを拒否することができ、血管拡張では他の2つの従来の技術を少なくとも7％、血管収縮で19％を上回ることができます。

Although accurate and continuous assessment of cerebral vasculature status is highly desirable for managing cerebral vascular diseases, no such method exists for current clinical practice. The present work introduces a novel method for real-time detection of cerebral vasodilatation and vasoconstriction using pulse morphological template matching. Templates consisting of morphological metrics of cerebral blood flow velocity (CBFV) pulse, measured at middle cerebral artery using Transcranial Doppler, are obtained by applying a morphological clustering and analysis of intracranial pulse algorithm to the data collected during induced vasodilatation and vasoconstriction in a controlled setting. These templates were then employed to define a vasodilatation index (VDI) and a vasoconstriction index (VCI) for any inquiry data segment as the percentage of the metrics demonstrating a trend consistent with those obtained from the training dataset. The validation of the proposed method on a dataset of CBFV signals of 27 healthy subjects, collected with a similar protocol as that of training dataset, during hyperventilation (and CO₂ rebreathing tests) shows a sensitivity of 92% (and 82%) for detection of vasodilatation (and vasoconstriction) and the specificity of 90% (and 92%), respectively. Moreover, the proposed method of detection of vasodilatation (vasoconstriction) is capable of rejecting all the cases associated with vasoconstriction (vasodilatation) and outperforms other two conventional techniques by at least 7% for vasodilatation and 19% for vasoconstriction.