定量评价弥散张量成像预处理联合双张量无损卡尔曼滤波算法优化锥体束显像用于胶质瘤手术导航的可靠性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81701796
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2807.治疗计划、导航与机器人辅助
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The pyramidal tracts are the most important motor pathways in the human brain. Diffusion tensor imaging (DTI) and single-tensor Fiber Assignment by Continuous Tracking (FACT) algorithm were widely used by neurosurgeons to visualize the pyramidal tracts, which gave an insight of the spatial relationship between tracts and tumor and guided the surgical resection as well. However, due to issues of DTI artifacts, crossing fiber and peritumoral edema, FACT algorithm cannot completely visualize the whole structure of pyramidal tracts and the consequent false negative results are posing huge potential threats to the patients. Our preliminary study suggests that the combination of comprehensive DTI pre-processing and newly developed two-tensor unscented Kalman filter (UKF) algorithm, can significantly improve the visualization of pyramidal tracts in the pathology of gliomas. In this prospective controlled study, we commence with utilizing the DTI pre-processing procedures combined with two-tensor UKF algorithm and FACT algorithm to track the pyramidal tracts, respectively. Then the 3D Slicer software is used to integrate the results into intraoperative navigation. Finally according to the “gold standard”- intraoperative electrical stimulation, the accuracy and reliability of tractography methods can be in vivo quantified and compared. The result of this project may provide solid scientific evidence regarding whether the new tractography method can be used to optimize pyramidal tracts delineation and used for glioma surgical navigation.
锥体束是人类大脑中最重要的运动传导束。临床上广泛应用弥散张量成像(DTI)和单张量连续追踪纤维分配(FACT)算法对其进行显像,协助神经外科医生在术前了解锥体束与肿瘤的空间关系并指导手术。但由于DTI伪影、交叉纤维和瘤周水肿等原因,FACT算法不能完整地可视化锥体束结构,假阴性结果对患者造成巨大的潜在手术风险。我们的前期研究提示,完善的DTI预处理流程联合最新开发的双张量无损卡尔曼滤波(UKF)算法可以显著提高胶质瘤病理情况下锥体束的可视化程度。为此,本项目拟采用前瞻性对比实验,分别使用DTI预处理联合双张量UKF算法和FACT算法对锥体束进行显像,之后利用3D Slicer软件将结果整合入术中导航,最终根据“金标准”术中电刺激结果在活体上定量验证和比较锥体束显像方法的准确性和可靠性,为回答能否借助新方法优化锥体束显像并将其用于胶质瘤手术计划和导航的科学问题提供可靠的参考依据。

结项摘要

锥体束是人类大脑中最重要的运动传导束。临床上广泛应用弥散张量成像(DTI)和单张量连续追踪纤维分配(FACT)算法对其进行显像,协助神经外科医生在术前了解锥体束与肿瘤的空间关系并指导手术。但由于DTI伪影、交叉纤维和瘤周水肿等原因,FACT算法不能完整地可视化锥体束结构,假阴性结果对患者造成巨大的潜在手术风险。我们的前期研究提示,完善的DTI预处理流程联合最新开发的双张量无损卡尔曼滤波(UKF)算法可以显著提高胶质瘤病理情况下锥体束的可视化程度。为此,本项目采用前瞻性对比实验,分别使用DTI预处理联合双张量UKF算法和FACT算法对锥体束进行显像,之后利用3D Slicer软件将结果整合入术中导航,最终根据“金标准”术中电刺激结果在活体上定量验证和比较锥体束显像方法的准确性和可靠性,为回答能否借助新方法优化锥体束显像并将其用于胶质瘤手术计划和导航的科学问题提供可靠的参考依据。我们的研究结果证实,新方法进行的锥体束追踪与电刺激的结果具有明显相关性,电刺激量与相距锥体束的距离正相关。降低GA值能够协助在交叉纤维区域获得更多的纤维追踪结果,对于PTs的扇形展开结构的描绘大有帮助,但同时,会带来更多的假阳性纤维,需要仔细甄别和删除。之前的基于纤维束追踪的定量相关性研究结果之间存在争议,且部分结果和本研究不同,一个可能的原因是选择的DWI预处理方法和纤维束追踪算法尚有缺陷。本研究得益于TORTOISE软件包和UKF算法,两者提供了更加严谨和全面的DWI预处理和纤维束描绘,所以能够发现相关性结果。

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(2)
专利数量(0)
A wearable mixed-reality holographic computer for guiding external ventricular drain insertion at the bedside
一种可穿戴混合现实全息计算机,用于在床边引导心室外引流插入
  • DOI:
    10.3171/2018.4.jns18124
  • 发表时间:
    2019-11-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF NEUROSURGERY
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Li, Ye;Chen, Xiaolei;Yang, Qiumei
  • 通讯作者:
    Yang, Qiumei
Quantitative evaluation of diffusion tensor imaging for clinical management of glioma
弥散张量成像对神经胶质瘤临床治疗的定量评估
  • DOI:
    10.1007/s10143-018-1050-1
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    NEUROSURGICAL REVIEW
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Li, Ye;Zhang, Wenyao
  • 通讯作者:
    Zhang, Wenyao
Zac1/GPR39 phosphorylating CaMK-II contributes to the distinct roles of Pax3 and Pax7 in myogenic progression
Zac1/GPR39 磷酸化 CaMK-II 有助于 Pax3 和 Pax7 在肌源性进展中的独特作用
  • DOI:
    10.1016/j.bbadis.2017.10.026
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    BBA - Molecular Basis of Disease
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qiumei Yang;Ye Li;Xulong Zhang;Daiwen Chen
  • 通讯作者:
    Daiwen Chen
可穿戴混合现实全息影像技术指导经颅穿刺置管的初步研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中华神经外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晔;王宁;张文耀;李大伟;徐跃峤;陈文劲;齐猛;曲鑫;程玮涛;张雷
  • 通讯作者:
    张雷

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其他文献

改良剂对土壤重金属有效性及黄豆吸收重金属的影响
  • DOI:
    10.13637/j.issn.1009-6094.2019.05.035
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    安全与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晔;朱利军;刘成;周育智;刘东斌;周海燕;何晓曼
  • 通讯作者:
    何晓曼
Hierarchical extraction of pole-like objects from scene point clouds
从场景点云中分层提取杆状物体
  • DOI:
    10.1117/1.oe.57.8.083106
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optical Engineering
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    郝雯;王映辉;李晔;石争浩;赵明华;梁玮
  • 通讯作者:
    梁玮
Characterization of a fatty acid binding protein from the swimming crab Portunus trituberculatus and its effects on the composition of fatty acids in different tissues
三疣梭子蟹脂肪酸结合蛋白的表征及其对不同组织脂肪酸组成的影响
  • DOI:
    10.1080/07924259.2017.1364674
  • 发表时间:
    2018-01
  • 期刊:
    Invertebrate Reproduction & Development
  • 影响因子:
    0.8
  • 作者:
    汤玉洁;李晔;张迪骏;苏秀榕;张迪雅
  • 通讯作者:
    张迪雅
降温模式对不同污泥形态厌氧氨氧化系统的影响研究
  • DOI:
    10.15985/j.cnki.1001-3865.2021.01.008
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    环境污染与防治
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈泽智;李柏林;王俊;余明星;王恒;李晔;黄睿
  • 通讯作者:
    黄睿
产番茄红素基因工程菌的研究进展
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国生物工程杂志,2006,26(11):81-86
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晔;袁其朋
  • 通讯作者:
    袁其朋

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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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