基于机器学习的全角膜OCT图像于圆锥角膜早期预警性诊断和预后判断模型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81800877
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H1309.眼科学研究新技术与新方法
  • 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

Keratoconus(KC) is a binocular corneal ectasia disease, which usually happen at teenager stage without typical signs and symptoms. KC is also one of the several corneal diseases leading to blind. It is important to diagnose KC at early stage, which is helpful for treatment and outcomes. The most widely used corneal topography can only capture the corneal anterior surface changes, which is not sensitive enough for the diagnosing of early KC stage and limited to the experience and subjective judgement from the doctors. The aim of this project is to capture the interfaces and microstructure changes of corneal sub-layers which appear earlier than the corneal anterior surface changes. The entire corneal OCT system can capture the entire corneal sub-layer changes in an non-invasive way. Based on the machine learning method, combined with characteristic indices of the KC OCT images, the early diagnosing and prognosis estimating model will be built. According to the artificial intelligence and computer image processing techniques, the utmost goal of this project is to improve the early detection and prognosis estimating of KC to assist the clinical works.
圆锥角膜是双眼角膜扩张性疾病,多于青壮年发病,早期起病隐匿,无典型临床表现,是致盲性角膜病之一。临床前期圆锥角膜的准确诊断和预后判断,对指导矫正、治疗方式的选择至关重要。目前临床工作常用的角膜地形图,仅可获取临床期圆锥角膜前表面异常,且由于医师诊断的经验及稳定性等瓶颈存在,易造成漏诊。为获取早于角膜地形图出现异常的角膜亚层和表面结构分布改变,本研究拟采用全角膜OCT系统通过非接触、高速获得全角膜范围亚层和表面结构信息。并采用机器学习的方法,将OCT图像特征和圆锥角膜特征性指标有效融合,建立圆锥角膜临床前期预警诊断和临床期预后判断自反馈模型,有效提高圆锥角膜的早期诊断效率和诊断率。本项目旨在基于人工智能和OCT图像识别等计算机技术,为临圆锥角膜床前期预警性诊断和临床期预后判断,提供更为客观、精确的量化参考指标和标准,具有一定的理论意义和学术价值。

结项摘要

圆锥角膜是双眼角膜扩张性疾病,多于青壮年发病,早期起病隐匿,无典型临床表现,是致盲性角膜病之一。临床前期圆锥角膜的准确诊断和预后判断,对指导矫正、治疗方式的选择至关重要。为获取早于角膜地形图出现异常的角膜亚层和表面结构分布改变,本研究采用全角膜地形图获得全角膜范围图像信息。研究共纳入1108例患者1108只眼,其中正常对照组430只眼,亚临床(AKC)患者231只眼,圆锥角膜(KC)患者447只眼。所有患者被分为训练集(664眼)、测试集(222眼)和验证集(222眼)。基于客观指标的全角膜原始数据(KerNet)建立人工智能模型,并对人工智能模型的判别性能进行了评价。人工智能模型的识别能力由准确率和ROC曲线下面积(AUC)评估。KerNet模型在测试集(准确率=94.67%,AUC=0.985)和验证集(准确率=94.12%,AUC=0.990)中具有较强的整体判别能力。在测试集中,KerNet模型对AKC组表现出良好的诊断能力(准确率=95.24%,AUC=0.984)。 验证集也证明KerNet模型对AKC组的诊断是有用的(准确率=94.12%,AUC=0.983)。 基于全角膜地形图原始数据的KerNet人工智能模型,可有效将亚临床圆锥角膜与正常眼区分开来,实现圆锥角膜早期诊断。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
KerNet: A Novel Deep Learning Approach for Keratoconus and Sub-Clinical Keratoconus Detection Based on Raw Data of the Pentacam HR System
KerNet:基于 Pentacam HR 系统原始数据的圆锥角膜和亚临床圆锥角膜检测的新型深度学习方法
  • DOI:
    10.1109/jbhi.2021.3079430
  • 发表时间:
    2021-10-01
  • 期刊:
    IEEE JOURNAL OF BIOMEDICAL AND HEALTH INFORMATICS
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Feng, Ruiwei;Xu, Zhe;Wu, Jian
  • 通讯作者:
    Wu, Jian
Resolution of siderotic glaucoma correlated with decreased pigmentation in the anterior chamber angle after removal of a retained ferrous foreign body
铁质青光眼的消退与去除保留的铁质异物后前房角色素沉着减少相关
  • DOI:
    10.18240/ijo.2020.08.23
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Ophthalmology
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Zhe Xu;Junmu Zhong;Panpan Ye;Yao Wang;Guocai Lin;Xiaoyun Fang;Jijian Lin;Zhitao Su
  • 通讯作者:
    Zhitao Su

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其他文献

基于矿井的活塞风动力效应数值模拟
  • DOI:
    10.13301/j.cnki.ct.2017.03.059
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    煤炭技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王文才;魏丁一;许哲;王振涛
  • 通讯作者:
    王振涛
同步加速器BarrierBucket高频电压的研究
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    10.11884/hplpb201628.160104
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  • 期刊:
    BarrierBucket; 单正弦; 频谱; 同轴加载腔; 线性时不变; 傅里叶变换
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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    仪孝平
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
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    --
  • 作者:
    李金平;孔莹;许哲;司泽田
  • 通讯作者:
    司泽田
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循环小分子RNA:消化道肿瘤的分子传感器
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  • 作者:
    姜超;王琼;许哲
  • 通讯作者:
    许哲

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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