三维血管图像技术的探索与研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61702361
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0210.计算机图像视频处理与多媒体技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The diseases that relate to blood vessels such as cardiovascular diseases have become one of the greatest threats of human. Nowadays as the development of computer aided diagnosis technology, three dimensional imaging techniques of blood vessels have been playing a more and more important role in diagnosis and treatment of vessel diseases. Because some problems such as the poor performance of feature enhancement and the low accuracy and computation efficiency of vessel segmentation exist in the previous methods, the computer aided diagnosis is not well performed. This project proposes an accurate and efficient three-dimensional vessel image processing technique, exploring the feature enhancement method and vessel segmentation approach, to increase the accuracy of computer aided diagnosis. Three research points are included here: (1) Feature enhancement technique based on vesselness and structure decomposition; (2) Vessel segmentation based on space reflection; (3) Feature selection method based on Gaussian Mixture Model. These three points aim to solve the three problems: junction suppression, difficulty in training 3D supervised segmentation model and the poor ability to optimize feature space. The three points are correlated and enhance for each other, realizing the accurate detection of 3D vessel structure. This project is supposed to build an accurate and efficient 3D vessel image processing system, which provides important evidence for vessel disease diagnosis, promoting the development of precision medicine and automated diagnosis.
与血管相关的疾病如心脑血管疾病已经成为人类健康的最大威胁之一。随着计算机辅助诊断技术的发展,三维血管的图像分析技术在血管疾病的诊治中扮演着越来越重要的角色。由于现有的方法中存在特征加强效果不佳、血管分割准确性及计算效率低等问题,导致辅助诊断存在偏差。本项目拟提出一种准确而高效的三维血管图像处理技术,针对特征加强方法与血管分割技术进行系统的探究,以提高辅助诊断准确性。本项目主要包括以下三个研究点:(1)基于血管度及结构分解的特征加强技术;(2)基于空间映射的分割方法;(3)基于高斯混合模型的特征选择方法。这三个研究点分别对应解决以下三个问题:交叉结构抑制、三维监督式分割模型训练难度大以及特征空间优化能力不足。三个研究点层层深入、互相加强,共同实现血管结构在三维图像中的精确检测。本项目拟输出一个准确而高效的三维血管图像处理系统,为血管疾病的诊治提供重要依据,促进精准医疗、自动诊疗技术的发展。

结项摘要

血管等复杂结构的检测是医学图像处理领域的挑战。目前的血管检测技术存在着对细微结构的检测不够准确、运算较为繁琐、计算资源消耗大等问题。.针对当前血管结构检测甚至医学图像处理存在的问题,本项目开展了血管分割、特征选择等算法的研究,并取得如下进展:1) 为了提升血管检测的准确率,本项目提出了基于卷积神经网络的血管分割方法; 2) 为了加强对细小结构及断裂结构的检测,本项目提出了形变U形网络 (Deformable U-Net)提取血管结构;3) 为了精简特征、提高算法准确度,本项目提出了MinE-RFE特征选择方法,去除冗余信息以及提高效率;4) 为了平衡准确率与特征数目,实现精准特征定位,本项目提出了WERFE等特征选择算法;5) 本项目的成果不仅仅局限于血管的检测,还可以推广到其他结构的检测和疾病的诊断,为图像技术在医学的应用提供了重要的技术前提和保障。.本项目如期并按计划完成任务。项目负责人以第一或者通讯作者在Knowledge-Based Systems、Briefings in Bioinformatics、Neurocomputing等期刊发表论文多篇,培养博士、硕士研究生6名。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
DUNet: A deformable network for retinal vessel segmentation
DUNet:用于视网膜血管分割的可变形网络
  • DOI:
    10.1016/j.knosys.2019.04.025
  • 发表时间:
    2019-08-15
  • 期刊:
    KNOWLEDGE-BASED SYSTEMS
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Jin, Qiangguo;Meng, Zhaopeng;Su, Ran
  • 通讯作者:
    Su, Ran
Fusing convolutional neural network features with hand-crafted features for osteoporosis diagnoses
将卷积神经网络特征与手工特征融合用于骨质疏松症诊断
  • DOI:
    10.1016/j.neucom.2019.12.083
  • 发表时间:
    2020-04-14
  • 期刊:
    NEUROCOMPUTING
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Su, Ran;Liu, Tianling;Wei, Leyi
  • 通讯作者:
    Wei, Leyi
WERFE: A Gene Selection Algorithm Based on Recursive Feature Elimination and Ensemble Strategy
WEFE:一种基于递归特征消除和集成策略的基因选择算法
  • DOI:
    10.3389/fbioe.2020.00496
  • 发表时间:
    2020-05-28
  • 期刊:
    FRONTIERS IN BIOENGINEERING AND BIOTECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Chen, Qi;Meng, Zhaopeng;Su, Ran
  • 通讯作者:
    Su, Ran
Construction of Retinal Vessel Segmentation Models Based on Convolutional Neural Network
基于卷积神经网络的视网膜血管分割模型构建
  • DOI:
    10.1007/s11063-019-10011-1
  • 发表时间:
    2020-10-01
  • 期刊:
    NEURAL PROCESSING LETTERS
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Jin, Qiangguo;Chen, Qi;Su, Ran
  • 通讯作者:
    Su, Ran
Identification of expression signatures for non-small-cell lung carcinoma subtype classification
非小细胞肺癌亚型分类的表达特征鉴定
  • DOI:
    10.1093/bioinformatics/btz557
  • 发表时间:
    2020-01-15
  • 期刊:
    BIOINFORMATICS
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Su, Ran;Zhang, Jiahang;Wei, Leyi
  • 通讯作者:
    Wei, Leyi

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其他文献

其他文献

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个性化抗癌药物的智能选择方法研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    57 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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