基于卷积神经网络的早期胃癌识别与检测研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:31771072
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:C1005.生物成像、电子与探针
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:吴加国; 张旭; 陈飞; 杨远航; 陈睿;
- 关键词:
项目摘要
China is a high incidence area of gastric cancer, which accounts for 40% of the world for both new incidence and mortality of gastric cancer. Even though clinical studies have shown that most of the patients with early gastric cancer (EGC) can be cured under endoscopy, unfortunately, due to weak features of gastric images and varieties of EGC, the detection rate of EGC among all gastric cancer is only about 5% in china, which is far less than 50% in developed countries. The technology of EGC recognition and real-time detection based on deep learning can assist gastroscopists to screen out lesions effectively in gastroscopic operation, which can improve EGC detection rate in China and has absolutely prospective for scientific research and clinical applications. For this project, we will conduct innovative explorations from the following three aspects. (1) Set up a deep learning data platform for gastroscopic images. By fusing multi-modal data, including white light endoscopy(WLE), ME-NBI endoscopy and pathology data, we will establish a standard EGC dataset with manual annotation. (2) Research on the architecture of EGC recognition and detection convolutional neural networks (CNN). To improve the model’s performance, we will mainly focus on multi-modal data fusion, reinforce learning and optimization of model’s super parameters. (3) We will implement a real-time EGC detection system for gastroscopic video via reducing the number of CNN parameters, optimizing the architecture of networks, and selection of informative key frame, etc., which will provide gastroscopists with EGC decision support.
我国属于胃癌高发区域,每年胃癌的新增患者与死亡患者均占全球的40%。尽管大部分的早期胃癌(EGC)在内镜下即可获得根治性治疗,然而由于早期胃癌的特征不明显,种类繁多,我国常规胃镜检查检出的早期胃癌仅占全部胃癌的5%左右,远低于发达国家的50%。基于深度学习的EGC实时识别和检测技术能辅助医生高效筛查胃镜手术中的病灶,对提高EGC检出率具有重要的科研价值和应用前景。本项目将从以下三个方面进行创新性探索:(1)构建胃镜影像数据平台,融合白光胃镜、ME-NBI胃镜和病理等多模数据,建立具有人工标注的EGC标准样本数据集;(2)研究面向EGC识别和检测的卷积神经网络(CNN)模型,从多模态数据融合、强化学习和模型超参数优化等三个方面提升模型性能;(3)通过优化网络结构、减小CNN参数、视频图像关键帧选取等方法实现对胃镜视频实时检测,进而研制EGC实时辅助检测系统,辅助医生提高EGC的检出能力。
结项摘要
本项目在胃镜图像下构建早期胃癌(EGC)分类、识别和检测标准图像库的基础上,使用基于卷积神经网络的深度学习方法,研究和设计了相应的深度学习分类与检测模型,实现了面向胃癌早期诊断的多模态图像引导内镜系统。具体包括:.1)构建了基于Web的胃镜图像大数据平台。平台包含多中心消化内镜影像数据收集、数据标注、病灶和解剖标签管理以及病例管理的功能。内窥镜下白光和NBI等不同模态影像数量达41.7万余张,其中包含标注数据6万余张,且所有标注数据均经过了多专家并结合金标准病理结果的交叉验证。该数据平台的标注数据可按需导出用作模型构建和研究。.2)项目针对从正常胃粘膜逐渐演化的癌前疾病、癌前病变直到早期胃癌的各项病灶的变化过程,分别构建了标注数据集和智能识别模型,实现了完整覆盖胃部内窥镜下多种病灶的深度学习识别和检测模型的多中心训练和验证。.3)项目实现了功能性胃镜下图像智能感知模型的构建,包含:解剖位置识别模型、影像模态识别模型、视频有效帧识别模型等深度学习模型的训练和验证,为构建全自动智能辅助诊断系统的实现提供了算法基础。.4)综合上述建立的病灶模型和功能性模型,项目构建了基于深度学习的EGC辅助检测与诊断系统,能够在胃镜检查过程中实现检查质量控制与引导并辅助医生发现与诊断早期胃癌。目前我们已在浙江大学附属邵逸夫医院进行了300例以上的临床实验评估和验证,结果表明该系统达到甚至超越了临床医生的水平。该系统为解决内窥镜检查过程中面对的检查质量、胃癌相关的病灶漏诊和误诊等问题提供端到端的实时智能辅助诊断解决方案。
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(0)
专利数量(1)
Multi-label recognition of cancer-related lesions with clinical priors on white-light endoscopy
利用白光内窥镜临床先验对癌症相关病变进行多标签识别
- DOI:10.1016/j.compbiomed.2022.105255
- 发表时间:2022-01
- 期刊:Computers in Biology and Medicine
- 影响因子:7.7
- 作者:Tao Yu;Ne Lin;Xingwei Zhong;Xiaoyan Zhang;Xinsen Zhang;Yihe Chen;Jiquan Liu;Weiling Hu;Huilong Duan;Jianmin Si
- 通讯作者:Jianmin Si
Content-based gastric image retrieval using convolutional neural networks
使用卷积神经网络进行基于内容的胃图像检索
- DOI:10.1002/ima.22470
- 发表时间:2020
- 期刊:International Journal of Imaging Systems and Technology
- 影响因子:3.3
- 作者:Hu Huiyi;Zheng Wenfang;Zhang Xu;Zhang Xinsen;Liu Jiquan;Hu Weiling;Duan Huilong;Si Jianmin
- 通讯作者:Si Jianmin
Simultaneous Recognition of Atrophic Gastritis and Intestinal Metaplasia on White Light Endoscopic Images Based on Convolutional Neural Networks: A Multicenter Study.
基于卷积神经网络的白光内窥镜图像同时识别萎缩性胃炎和肠化生:一项多中心研究
- DOI:10.14309/ctg.0000000000000385
- 发表时间:2021-08-03
- 期刊:Clinical and translational gastroenterology
- 影响因子:3.6
- 作者:Lin N;Yu T;Zheng W;Hu H;Xiang L;Ye G;Zhong X;Ye B;Wang R;Deng W;Li J;Wang X;Han F;Zhuang K;Zhang D;Xu H;Ding J;Zhang X;Shen Y;Lin H;Zhang Z;Kim JJ;Liu J;Hu W;Duan H;Si J
- 通讯作者:Si J
Real-time gastric polyp detection using convolutional neural networks
使用卷积神经网络实时检测胃息肉
- DOI:10.1371/journal.pone.0214133
- 发表时间:2019-03
- 期刊:PLos One
- 影响因子:3.7
- 作者:Zhang Xu;Chen Fei;Yu Tao;An Jiye;Huang Zhengxing;Liu Jiquan;Hu Weiling;Wang Liangjing;Duan Huilong;Si Jianmin
- 通讯作者:Si Jianmin
基于浅层与深层特征融合的胃癌前疾病识别
- DOI:10.3969/j.issn.0258-8021.2020.04.004
- 发表时间:2020
- 期刊:中国生物医学工程学报
- 影响因子:--
- 作者:潘燕七;陈睿;张旭;章鑫森;刘济全;胡伟玲;段会龙;姒建敏
- 通讯作者:姒建敏
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其他文献
临床数据中心构建方法探讨
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- 期刊:中国数字医学
- 影响因子:--
- 作者:安继业;王进亮;段会龙;薛万国;史洪飞;李昊旻;赵晨晖;刘济全;周群一;吕旭东;欧阳亚迪
- 通讯作者:欧阳亚迪
一种面向胃镜图像的单应性配准方法
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:计算机工程
- 影响因子:--
- 作者:孙盼;胡伟玲;刘济全;王彬;段会龙;姒健敏
- 通讯作者:姒健敏
其他文献
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