医学图像范例先验构造与虚拟多模态成像方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61471187
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0125.医学信息检测与处理
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Virtual multi-Modality Imaging (VMI) can synthesize the images of a target modality only using the image data of a source modality by simulating the real imaging devices, and can provide the potential and important visual information of the target modality. However, the existing image prior models can not be effectively applied to solve the highly ill-posed modality synthesis problems of VMI due to the difficulties in learning their model parameters or their limited constraint ability. To obtain sufficient prior knowledge for developing the high-quality VMI technology, this project aims to establish the methods for building the exemplars-based prior models of medical images. Specifically, the non-parametric exemplars-based image prior models for the specific modalities and anatomic sites are built by utilizing image retrieval and image patch matching techniques on the basis of large-scale medical image database. The research priorities of this project include: 1. design of the search and selection strategies of the exemplar images, realizing effective sampling of the image neighbors; 2. design of the hierarchical matching algorithms to obtain the correspondence fields between the medical images, realizing efficient sampling of the image patch neighbors; 3. the modality synthesis models with the exemplars-based priors for virtual CT imaging from MRI image data (vCT-MRI) and virtual Dual Energy Subtraction (vDES). It is to be hoped that the high-quality vCT-MRI and vDES can be achieved through the proposed methods, and can be applied to PET attenuation correction in PET/MRI system and separation of the overlapping anatomical structures in X-ray chest radiographs, respectively.
虚拟多模态成像(Virtual multi-Modality Imaging, VMI)是指模拟医学成像设备功能,由源模态图像数据合成特定模态图像的技术,实现医学图像中潜在重要影像信息的提取。高质量的VMI模态合成需获取有效的先验知识,而现有图像先验模型尚不能实现这一目的。鉴于此,本项目提出基于范例图像的医学图像先验(范例先验)模型构造方法,以大规模医学影像数据库为基础建立针对不同模态、不同部位医学图像的非参数先验模型,研究重点包括:(1)设计范例图像搜索和优选策略,实现图像近邻的有效采样;(2)设计层次匹配方法高效求解图像对应场,实现图像块近邻的高效采样;(3)构建结合范例先验的VMI模态合成模型,以期实现优质虚拟CT-MRI成像和虚拟双能减影,用于解决PET/MRI系统中PET图像衰减校正和X线胸片中重叠解剖结构影像分离的问题。

结项摘要

本项目针对虚拟多模态成像问题中先验知识的有效获取方法进行研究,以期实现高质量的vCT-MRI(由MR图像数据预测合成CT图像)和vDES(胸片虚拟双能减影),用于解决PET/MRI系统中PET图像衰减校正和X线胸片中重叠解剖结构影像分离的问题,具有重要应用价值。本项目研究按照任务计划书实施,提出了图像非线性局部描述子学习优化方法,用于范例图像搜索和图像块匹配;提出了图像对应场求解的层次匹配求解方法和图像块匹配的局部稀疏匹配方法,用于构造范例先验;提出了多层次锚点近邻回归模型实现vCT-MRI,并通过图像数据驱动优化方法提升预测CT图像在空间上的一致性;提出了迭代加权最小二乘的优化算法优化求解基于范例先验的胸片图像分解模型,有效实现了胸片vDES。. 本项目共发表相关学术论文10篇(SCI收录7篇),其中2篇分别发表于医学影像处理分析领域顶级期刊IEEE Transactions on Medical Imaging和Medical Image Analysis、1篇发表于核医学领域顶级期刊Journal of Nuclear Medicine(影响因子:6.65)、1篇发表于生物医学工程领域主流期刊IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics;申请国家发明专利5件、其中3件已授权;开发完成deepVDES胸片骨抑制软件,并在南方医院放射科进行试用和评估;培养硕士生4人、博士生4人,较好完成了任务计划书中的计划目标。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(5)
Lung Field Segmentation in Chest Radiographs From Boundary Maps by a Structured Edge Detector
通过结构化边缘检测器根据边界图进行胸部 X 光照片中的肺场分割
  • DOI:
    10.1109/jbhi.2017.2687939
  • 发表时间:
    2018-05
  • 期刊:
    IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Wei Yang;Yunbi Liu;Liyan Lin;Zhaoqiang Yun;Qian Feng;Wufan Chen
  • 通讯作者:
    Wufan Chen
Retrieval of Brain Tumors by Adaptive Spatial Pooling and Fisher Vector Representation.
通过自适应空间池和 Fisher 向量表示检索脑肿瘤
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0157112
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Cheng J;Yang W;Huang M;Huang W;Jiang J;Zhou Y;Yang R;Zhao J;Feng Y;Feng Q;Chen W
  • 通讯作者:
    Chen W
Liver DCE-MRI Registration in Manifold Space Based on Robust Principal Component Analysis.
基于稳健主成分分析的肝脏 DCE-MRI 歧管空间配准
  • DOI:
    10.1038/srep34461
  • 发表时间:
    2016-09-29
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Feng Q;Zhou Y;Li X;Mei Y;Lu Z;Zhang Y;Feng Y;Liu Y;Yang W;Chen W
  • 通讯作者:
    Chen W
基于密集特征匹配的胸片肺野自动分割
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1673-4254
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    南方医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    佘广南;陈莹胤;钟丽明;阳维;冯前进
  • 通讯作者:
    冯前进
基于加权红-黑小波变换的DR图像增强
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    暨南大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵雨;林晓佳;阳维;冯前进
  • 通讯作者:
    冯前进

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其他文献

乳腺DCE-MRI 增强场时间序列和组织形变场的联合估计
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余丽玲;阳维;卢振泰;冯前进;陈武凡
  • 通讯作者:
    陈武凡
Rician噪声水平场的估计及其在MR图像去噪中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国生物医学工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余丽玲;阳维;冯衍秋;刘闽;冯前进;陈武凡
  • 通讯作者:
    陈武凡
基于多中心T_1WI影像组学列线图治疗前预测骨肉瘤一年内复发的价值
  • DOI:
    10.3760/cma.j.cn112149-20200512-00675
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华放射学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈海妹;刘金;程梓轩;全显跃;王晓红;邓宇;陆明;周全;阳维;向之明;李绍林;刘再毅;赵英华
  • 通讯作者:
    赵英华

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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

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          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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