基于医疗大数据的阿尔茨海默病症状发展预测模型

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61802360
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0213.生物信息计算与数字健康
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Understanding and modeling cognitive status of Alzheimer’s patients or identifying those at risk of developing Alzheimer’s disease during the pre-symptomatic phase is pivotal in our attempts to assist real world clinical decision-making and clinical trial designs. Currently, brain imaging data are acquired routinely in hospitals providing access to large datasets which currently exist (as well as future data) available without requiring additional resources or expertise. One major route to model the mental status is to use brain-imaging data and significant efforts have been devoted in this area. However, a sophisticated model that accurately predicts the mental status of individuals is not yet available.. Preliminary researches of the applicant also indicate that clinical data and genetic data are effective when measure the disease development. Thus, combing clinical data, genetic data and brain-imaging data is very promising. The proposed research will focus on two aspects: (1) Using computational models to predict the Mini Mental State Examination (MMSE) and other cognitive scores with brain image data, clinical data and genetic data. The result will be also used to measure cognitive declines on those at risk of developing Alzheimer’s disease. (2) Establish computational models to classify participants into three diagnostic groups with high level of accuracy: Alzheimer’s Disease, Mild Cognitive Impairment, Normal.. The applicant has significant experience theoretically and experimentally in the interdisciplinary fields of computer science and its applications, and bioinformatics, which is going to lead to the state-of-the art achievements.
借助机器学习算法帮助医生理解阿尔兹海默症的发病原因,发现潜在疾病的高危人群,预测患者病情的发展趋势,对疾病的诊断和治疗具有重要意义和实用价值。目前,关于阿尔兹海默症病辅助诊断的研究方法主要依赖于医院设备容易获取的人脑图像数据,但至今尚无成熟模型可以有效预测患者的认知状态变化。申请者前期研究证明:临床医学数据和遗传学数据也能有效地评估和预测疾病的发展。本项目研究涵盖2个内容。其一,提出融合多源异构的人脑图像数据、临床医学数据和遗传学数据的多种特征,构建具有原创性的计算生物学预测模型,通过该模型预测患者的核心认知指标MMSE以及认知分数的变化,预测潜在人群患病概率等。其二,依托医学大数据构建辅助诊断分类模型,通过该模型将被诊断人群分为三类:阿尔兹海默症患者、轻度认知障碍者和正常人。申请人在计算机应用和生物医学交叉领域积累了扎实的基础理论和丰富的科研经验,有望获得高水平的原创性研究成果。

结项摘要

借助机器学习算法帮助医生理解阿尔兹海默症的发病原因,预测患者病情的发展趋势,对疾病的诊断和治疗具有重要意义和实用价值。目前,关于阿尔兹海默症病辅助诊断的研究方法主要依赖于医院设备容易获取的人脑图像数据,但至今尚无成熟模型可以有效预测患者的认知状态变化。. 项目研究涵盖2个内容。其一,研究融合人脑图像数据、临床医学数据和遗传学数据的多种特征,构建计算生物学预测模型,预测患者的核心认知指标MMSE以及认知分数的变化等。其二,研究基于医学数据的辅助诊断分类模型,通过模型将被诊断人群分为三类:阿尔兹海默症患者、轻度认知障碍者和正常人。. 项目研究取得的原创性成果包括:基于孪生脑磁共振成像的阿尔兹海默症诊断模型,基于排序卷积神经网络的阿尔兹海默症患者病情发展预测模型,基于相似性的阿尔兹海默症诊断模型,基于遗传因子的风湿性关节炎患者药物效果预测模型,基于自然邻居和自标记半监督学习的不平衡分类算法及其在聚类分析、异常检测和实例选择中的应用。相关成果的呈现形式包括:. ①学术论文:课题组成员在Computer Methods and Programs in Biomedicine (IF=5.428, JCR-1区), Arthritis & Rheumatology (IF=10.995, JCR-1区), Information Sciences (IF=6.795, JCR-1区), Knowledge-Based Systems (IF=8.038, JCR-1区), Applied Intelligence (IF=5.086, JCR-1区), Egyptian Informations Journal (IF=3.943),Experimental Cell Research (IF=3.905) 等国际期刊上发表反映项目研究成果、并标注受到本项目资助的SCI期刊论文10篇。其中,影响因子IF>5的JCR-1区高水平论文7篇。. ②发明专利:结合本项目研究所取得的进展和成果,课题组成员申请国际和国内发明专利7项。其中,WIPO国际发明专利3项,国家发明专利4项。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(7)
A parameter-free hybrid instance selection algorithm based on local sets with natural neighbors
基于自然邻居局部集的无参数混合实例选择算法
  • DOI:
    10.1007/s10489-019-01598-y
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Applied Intelligence
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Li Junnan;Zhu Qingsheng;Wu Quanwang
  • 通讯作者:
    Wu Quanwang
An effective framework based on local cores for self-labeled semi-supervised classification
一种基于局部核心的有效自标记半监督分类框架
  • DOI:
    10.1016/j.knosys.2020.105804
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Knowledge-Based Systems
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Li Junnan;Zhu Qingsheng;Wu Quanwang;Cheng Dongdong
  • 通讯作者:
    Cheng Dongdong
Heat shock transcription factor 1 regulates the fetal gamma-globin expression in a stress-dependent and independent manner during erythroid differentiation
热休克转录因子1在红系分化过程中以应激依赖性和独立方式调节胎儿γ珠蛋白表达
  • DOI:
    10.1016/j.yexcr.2019.111780
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Experimental Cell Research
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Gao Jie;Liu Jinhua;Zhang Lingling;Zhang Yingnan;Guo Qing;Li Yapu;Tong Jingyuan;Wang Hongtao;Zhou Jiaxi;Zhu Fan;Shi Lihong;Zhao Hui
  • 通讯作者:
    Zhao Hui
Machine Learning to Predict Anti-Tumor Necrosis Factor Drug Responses of Rheumatoid Arthritis Patients by Integrating Clinical and Genetic Markers
机器学习通过整合临床和遗传标记来预测类风湿关节炎患者的抗肿瘤坏死因子药物反应。
  • DOI:
    10.1002/art.41056
  • 发表时间:
    2019-11-04
  • 期刊:
    ARTHRITIS & RHEUMATOLOGY
  • 影响因子:
    13.3
  • 作者:
    Guan, Yuanfang;Zhang, Hongjiu;Zhu, Fan
  • 通讯作者:
    Zhu, Fan
Local dynamic neighborhood based outlier detection approach and its framework for large-scale datasets
基于局部动态邻域的大规模数据集异常值检测方法及其框架
  • DOI:
    10.1016/j.eij.2020.06.001
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    Egyptian Informatics Journal
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wang Renmin;Zhu Qingsheng;Luo Jiangmei;Zhu Fan
  • 通讯作者:
    Zhu Fan

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其他文献

考虑过程阻尼的切削稳定性建模与仿真分析
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1673-9833.2014.06.005
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    湖南工业大学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李忠群;董亚峰;夏磊;彭岳荣;朱帆
  • 通讯作者:
    朱帆
APETX2对氯化锂-匹鲁卡品诱导痫性发作大鼠的影响及机制探究
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1007-0478.2016.01.008
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    肖哲曼
基于移动的位置管理策略中最优寻
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
    计算机研究与发展,2007, 44(7):1199-1204, 2007年7月
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱艺华*;朱帆;罗和治
  • 通讯作者:
    罗和治
农业转移人口的超大城市偏好与家庭联合迁移决策
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    人口与经济
  • 影响因子:
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  • 作者:
    赵海涛;朱帆
  • 通讯作者:
    朱帆
博尔纳病病毒(BDV)与人类精神障碍
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    药物分析杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵国雄;于红莲;朱帆
  • 通讯作者:
    朱帆

其他文献

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相似国自然基金

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相似海外基金

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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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