基于多维广义互信息的医学图像非刚性配准算法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61002046
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    19.0万
  • 负责人：
    陆雪松
  • 依托单位：
    中南民族大学
  • 学科分类：
    F0125.医学信息检测与处理
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

医学图像的非刚性配准在肿瘤无创或微创手术治疗的精确定位和疗效评估方面都有着重要的作用。术前与术后图像中配准对象的变化给非刚性配准带来局部灰度分布不一致的困难。本项目针对这个问题，提出基于多维特征的广义互信息度量结合全局和局部特征的非刚性配准算法：首先进行全局特征配准，采用传统互信息作为相似性度量，对重叠区域的联合概率密度估计方法进行改进，促使配准迭代收敛至全局最优；然后，将基于全局特征的配准结果作为基于局部特征配准参数的初始值进行局部特征配准，对感兴趣区域采用基于仿射不变量的局部描述子进行特征提取，将获得的局部特征向量融入广义互信息相似性度量，并与平滑约束组合成配准代价函数。提出的非刚性配准算法能克服因图像局部灰度分布不一致造成的相似性度量的不足，减少误匹配，提高配准结果精度，为无创或微创手术治疗中肿瘤定位和疗效评估的实现奠定基础。

结项摘要

医学图像的非刚性配准在肿瘤无创或微创手术治疗的精确定位和疗效评估方面都有着重要的作用。手术前与手术后图像中配准对象的变化给非刚性配准带来局部灰度分布不一致的困难。本项目针对这个问题，提出基于多维特征的广义互信息度量结合全局和局部特征的非刚性配准算法。提出的非刚性配准算法能在一定程度上克服因图像局部灰度分布不一致造成的相似性度量的不足，减少误匹配，提高配准结果精度。.在全局特征配准方面，采用传统互信息作为相似性度量，对重叠区域的联合概率密度估计方法进行改进，促使配准迭代收敛至全局最优。在肝脏和肾脏图像上进行了验证，并应用到高能聚集超声肿瘤治疗系统的手术导航中，达到了预期的效果。在局部特征配准方面，将基于全局特征的配准结果作为初始值，采用最小距离树来构造广义互信息。针对肺部CT图像，采用梯度方向角形成新的特征向量，并与平滑约束项组合成配准代价函数。配准结果显示新算法在速度和精度上都能获得较好的效果。.研究中发现，本项目提出的HPV插值算法能使非刚性配准收敛至全局最优；采用最小距离树构造广义互信息的速度比采用k最近邻点要快；采用梯度方向角形成的特征向量在肺部CT图像的配准中能获得比传统互信息更好的结果。为了便于算法应用，本项目建立了医学图像处理算法软件平台MIPV。相关的研究结果将为无创或微创手术治疗中肿瘤定位和疗效评估提供有价值的科学依据。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
心电门控技术64排CT测量正常胸主动脉弹性的初步研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    临床放射学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李亮;查云飞;杨春英;彭宙峰;陆雪松
  • 通讯作者：
    陆雪松
基于改进SIFT算法的超声图像配准研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    现代科学仪器
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郑芳;李颖;陆雪松;高智勇
  • 通讯作者：
    高智勇
基于视觉注意模型的SIFT图像配准算法研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    现代科学仪器
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李颖;郑芳;陆雪松;高智勇;Li Ying,Zheng Fang,Lu Xuesong,Gao Zhiyong(Institut
  • 通讯作者：
    Li Ying,Zheng Fang,Lu Xuesong,Gao Zhiyong(Institut
Three-dimensional multimodal image non-rigid registration and fusion in a High Intensity Focused Ultrasound system
高强度聚焦超声系统中的三维多模态图像非刚性配准与融合
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Computer Aided Surgery
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Lu, Xuesong;Suo, Shiteng;Liu, Haihua;Zhang, Su
  • 通讯作者：
    Zhang, Su

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其他文献

基于自编码器的旅行同伴挖掘
  • DOI：
    10.3969/j.issn.1000-5641.202091003
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    华东师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李小昌;陈贝;董启文;陆雪松
  • 通讯作者：
    陆雪松

其他文献

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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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