面向癫痫深部电极植入手术的多模态MRA脑血管网络构建

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61701022
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0116.图像信息处理
  • 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

Deep electrode implantation is a minimally invasive and accurate surgery for epilepsy localization. However, intracranial hemorrhage would be likely to occur in the process of operation if blood vessels are punctured. Currently, Magnetic Resonance Imaging Angiography (MRA) is one of the most commonly used cerebrovascular imaging methods in clinical practice. In this research, we plan to construct the whole cerebrovascular network by segmentation and integration of noncontrast-enhanced multimodal MRA dataset, which can be applied for some patients who are prone to nephrogenic systemic fibrosis in the process of contrast agent injection. The constructed cerebrovascular structures would provide security for the epilepsy deep electrode implantation surgery. The research contents are as follows: (1) Due to grayscale of tiny blood vessels is low in PCA and they are hardly to be detected. The vascular grayscale and shape features are fused using Dempster–Shafer evidence theory to segment the cerebrovascular structures from PCA image. (2) Since the background of TOF image is complex and the gray scale distribution of blood vessels is large, an automatic vascular seed point detection method is proposed, and the vascular characteristics image is constructed based on fuzzy inference to segment the cerebrovascular structures from TOF image. (3) In order to verify whether the construed cerebrovascular structures of noncontrast-enhanced multimodal MRA can be applied to the deep electrode implantation surgery, imaging and anatomical verification will be carried out. The research results can not only provide the basis for the surgical planning of minimally invasive neurosurgery, but also provide theoretical and method support for the development of multimodal MRA imaging equipment.
癫痫深部电极置入手术是一种微创的、精准的癫痫灶定位方式,然而手术过程中易发生血管被刺破而颅内出血的情况。MRA是目前临床上较为常用的脑血管成像方式,本课题拟通过研究多模态MRA影像中血管的分割与融合,实现全脑血管结构网络的构建,为癫痫深部电极置入手术提供安全保证。研究内容如下:(1)针对PCA影像中小血管亮度较暗不容易被检测的问题,基于D-S证据理论实现血管灰度特征和形状特征的融合,分割出PCA影像中脑血管的结构;(2)针对TOF影像中背景复杂、血管灰度分布范围较大的特点,提出血管种子点自动检测方法,基于模糊推理获得的血管特征融合图像,分割出TOF影像中脑血管的结构;(3)为了验证构建的脑血管结构能否应用于手术,本课题将对多模态MRA影像中构建的脑血管结构进行影像学和解剖学的验证。课题研究成果不仅可以为微创神经外科的手术规划提供依据,还可以为研制多模态MRA影像设备提供理论与方法支持。

结项摘要

多模态磁共振血管造影(Magnetic Resonance Imaging Angiography, MRA)的三维血管网络结构的高精度模型重建,能够提高医生对脑血管信息的准确认知,辅助医生对癫痫深部电极置入手术的路径规划,有效提高手术成功率、减少脑出血等并发症。本项目基于癫痫深部电极置入手术的血管网络构建所涉及的理论问题和关键技术进行研究,主要研究内容包括:通过研究相位对比法血管造影(phase-contrast Angiography, PCA)影像和时间飞跃法(time-of-flight, TOF)影像的结构特征,建立了基于数学模型、机器学习以及深度卷积等多方法交叉及结合的方法体系,实现了针对不同应用场景及需求的多种方法的血管特征提取及三维重建;最后,通过研究多模态MRA中分割出的脑血管结构与对比增强法血管造影(contrast-enhanced, CEA)中分割的血管和开颅后大脑皮层血管的对比,实现算法的影像学验证和解剖学验证。.项目的主要目标是围绕癫痫深部电极置入手术中的脑血管成像技术中的关键和难点问题的解决提供新理论、新方法和新技术,在脑血管的特征图像构造、自动提取、精确分割等关键技术的研究上取得突破性进展。项目所涉及的脑血管的分割三维神经网络结构和其他关键性技术是其他器官和病灶组织分割(心脏组织血管、肝血管组织、病理性肺组织、新冠肺炎感染区域等)的共性问题和核心技术,具有重要的理论研究意义;所构建的增强现实系统在人机交互的基础上,成功投入到抗击新冠疫情行动中,在当下这种突发性、爆发式的传染性疾病上体现了该研究的价值。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(3)
3D Center Segregation Reconstruction of Steel Continuous Casting Slab
钢连铸板坯3D中心偏析重构
  • DOI:
    10.1002/srin.201900254
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Steel Research International
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Xiao R.;Wang J.;Xie X.;Guo F.;Li X.
  • 通讯作者:
    Li X.
应对新型冠状病毒肺炎疫情的AR远程指导系统设计
  • DOI:
    10.19745/j.1003-8868.2020147
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    医疗卫生装备
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈诚;鲁媛媛;何昆仑;吴博轩;张浩;肖若秀;王志良
  • 通讯作者:
    王志良
Open Curvature Scale Space Matching for Coronary Artery Identification in X-Ray Angiographic Images
X 射线血管造影图像中冠状动脉识别的开放曲率尺度空间匹配
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2968123
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Xiao Ruoxiu;Wang Jiayu;Guo Xiaoyu;Chen Cheng;Zhou Kangneng;Wu Xintong;Liang Ping;Yang Jian
  • 通讯作者:
    Yang Jian
Automatic Recognition of Auditory Brainstem Response Characteristic Waveform Based on Bidirectional Long Short-Term Memory.
基于双向长短时记忆的听觉脑干反应特征波形自动识别
  • DOI:
    10.3389/fmed.2020.613708
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Frontiers in medicine
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chen C;Zhan L;Pan X;Wang Z;Guo X;Qin H;Xiong F;Shi W;Shi M;Ji F;Wang Q;Yu N;Xiao R
  • 通讯作者:
    Xiao R
AR远程指导系统在抗击新型冠状病毒肺炎疫情中的临床应用
  • DOI:
    10.19745/j.1003-8868.2020148
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    医疗卫生装备
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖若秀;鲁媛媛;何昆仑;李俊来;王亮;常秀娟;宋海晶;张颖;王军;秦屹;贾晓黎;刘晶;赵雷;陈鹏;叶哲伟;左秀然;唐金海;宋景春;刘伟;贡立军;聂玉胜
  • 通讯作者:
    聂玉胜

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其他文献

一种从造影图像中全自动提取血管中心线的方法
  • DOI:
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    --
  • 期刊:
    计算机辅助设计与图形学学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    肖若秀;杨健;刘越;王涌天
  • 通讯作者:
    王涌天

其他文献

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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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