基于支持向量机与图搜索的PET-CT图像中肺肿瘤分割算法研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61401293
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0116.图像信息处理
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

In recent years, cancer has been becoming more and more serious to public health, and lung tumors are the leading cause of cancer death. In worldwide, annual mortality from lung cancer is expected to exceed 13 million by 2030. Due to the integration of the advantages of the two imaging, PET-CT bimodality imaging has become one of the best choices of this stage lung cancer diagnosis, in order to non-invasively describe the physiological and morphological properties of lung tumors. However, lung tumors in PET images and CT images are often displayed differently, and the quality of PET-CT images are comparatively low; besides of individual differences, the anatomy, physiology and pathology of the human organs are extremely complex, which makes lung tumor segmentation in PET-CT become a major research focus and difficulty. In order to overcome the problems, this project will be concentrated on researches and development of lung tumor detection based on support vector machine (SVM), precise segmentation of lung tumor based on graph search,so as to accurately provide physiological metabolism and anatomical structure information of lung tumors and related structures. This project will provide basis and proofs for doctors to determine the objective staging of lung cancer, accurate diagnosis, rapid treatment plan and effectively evaluation of treatment, which will greatly reduce trial-and-error efforts and unreliability of lung cancer diagnosis and treatment.
近年来,癌症对人类健康的危害日益严重,肺癌则居于癌症死亡病例中的首位,到2030年,全球每年肺癌的死亡人数预计将超过1300万人。PET-CT双模态影像技术由于整合了两种成像技术的优势,为描述肺肿瘤的生理学与形态学特性提供了非侵入式手段,已经成为现阶段肺肿瘤诊断的最佳选择之一。然而,由于PET与CT图像中肺肿瘤显像通常有较大差异,PET-CT图像质量较低,人体器官的解剖、生理与病理的结构较复杂、个体差异较大等问题的存在,使得PET-CT图像中肺肿瘤的精确分割成为当前医学影像处理研究领域的一大研究热点与难点。为克服上述问题,本项目拟进行基于支持向量机的肺肿瘤检测、基于图搜索的肺肿瘤精确分割等算法研究,为客观地确定肺癌分期、准确地做出诊断、快速地制定治疗方案和有效地评估治疗后效果提供决策依据,这将大大降低肺癌诊断与治疗的盲目性和不可靠性,降低死亡率,提高生存率。

结项摘要

近年来,癌症对人类健康的危害日益严重,肺癌则居于癌症死亡病例中的首位,到2030年,全球每年肺癌的死亡人数预计将超过1300万人。PET-CT双模态影像技术由于整合了两种成像技术的优势,为描述肺肿瘤的生理学与形态学特性提供了非侵入式手段,已经成为现阶段肺肿瘤诊断的最佳选择之一。然而,由于PET与CT图像中肺肿瘤显像通常有较大差异,PET-CT图像质量较低,人体器官的解剖、生理与病理的结构较复杂、个体差异较大等问题的存在,使得PET-CT图像中肺肿瘤的精确分割成为当前医学影像处理研究领域的一大研究热点与难点。为克服上述问题,本项目研究PET-CT 多模态影像中的肺肿瘤精确分割算法,先后提出了基于随机游走和图割联合算法的PET-CT肺肿瘤分割、三维图割算法结合随机游走算法的PET-CT肺肿瘤分割方法、基于随机森林和BSS特征的PET-CT肺肿瘤分割、基于统计形状模型和可形变图割的CT图像脏器算法、基于统计形状模型与非均匀图搜索分割算法等五种方法,从而解决肺肿瘤个体差异、不同模态数据中形状有所差异等问题,从而降低肺肿瘤诊断的假阴性和假阳性率,并在国内外高水平学术期刊上发表SCI论文7 篇、EI检索论文4篇,获批国家发明专利授权3项,申请国家发明专利4 项。另外,研发计算机辅助肺癌诊断软件平台MPAV,对肺肿瘤区域的定量分析提供可靠的方法与工具,为医生客观地确定肺癌研究、准确地做出诊断、快速地制定治疗方案提供决策依据,有助于降低肺癌诊断与治疗的盲目性和不可靠性。

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(3)
专利数量(2)
3D Fast Automatic Segmentation of Kidney Based on Modified AAM and Random Forest
基于改进AAM和随机森林的肾脏3D快速自动分割
  • DOI:
    10.1109/tmi.2015.2512606
  • 发表时间:
    2016-01
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Medical Imaging
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Chao Jin;Fei Shi;Dehui Xiang;Xueqing Jiang;Bin Zhang;Ximing Wang;Weifang Zhu;Enting Gao;Xinjian Chen
  • 通讯作者:
    Xinjian Chen
Random Walk and Graph Cut for Co-Segmentation of Lung Tumor on PET-CT Images
PET-CT 图像上肺肿瘤联合分割的随机游走和图形切割。
  • DOI:
    10.1109/tip.2015.2488902
  • 发表时间:
    2015-12-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Ju, Wei;Xiang, Deihui;Chen, Xinjian
  • 通讯作者:
    Chen, Xinjian
Automated 3-D Retinal Layer Segmentation of Macular Optical Coherence Tomography Images With Serous Pigment Epithelial Detachments
具有浆液性色素上皮脱离的黄斑光学相干断层扫描图像的自动 3D 视网膜层分割
  • DOI:
    10.1109/tmi.2014.2359980
  • 发表时间:
    2015-02-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Shi, Fei;Chen, Xinjian;Chen, Haoyu
  • 通讯作者:
    Chen, Haoyu
An automated framework for 3D serous pigment epithelium detachment segmentation in SD-OCT images.
SD-OCT 图像中 3D 浆液性色素上皮脱离分割的自动化框架
  • DOI:
    10.1038/srep21739
  • 发表时间:
    2016-02-22
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Sun Z;Chen H;Shi F;Wang L;Zhu W;Xiang D;Yan C;Li L;Chen X
  • 通讯作者:
    Chen X
Automatic Liver Segmentation Based on Shape Constraints and Deformable Graph Cut in CT Images
CT图像中基于形状约束和变形图切割的自动肝脏分割
  • DOI:
    10.1109/tip.2015.2481326
  • 发表时间:
    2015-12-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON IMAGE PROCESSING
  • 影响因子:
    10.6
  • 作者:
    Li, Guodong;Chen, Xinjian;Xiang, Dehui
  • 通讯作者:
    Xiang, Dehui

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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

        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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