基于自由臂三维超声成像的青少年脊柱侧凸评价方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61361010
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    43.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0125.医学信息检测与处理
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Adolescent scoliosis (AS) is a three-dimensional (3D) deformity of the spine that occurs at puberty and before skeletal maturity. AS is one of the common bone diseases affecting the skeletal development of adolescents. If it is left untreated, progression of the spinal deformity may affect lung and heart function, or compress the spinal cord resulting in paraplegia. Currently, radiography is the most widely used imaging modality for diagnosing scoliosis and following its progression. However, taking radiographs introduces detrimental radiation exposure. In addition, two-dimensional radiographic images cannot adequately illustrate the true 3D severity of the deformity. This project will develop a new way to evaluate scoliosis based on ultrasound. The first study will focus on developing techniques for freehand 3D ultrasound imaging of the spine region. We will attempt to create 3D reconstruction tools that incorporate prior knowledge of vertebral shape and use the parallel computations for fast 3D ultrasonic imaging of the whole spine with high resolution. The second study will focus on developing feature extraction and clustering techniques for analysis of these 3D images. Comparing the extracted ultrasonic features with traditional diagnostic features obtained from radiographs will then allow us to develop ultrasonic indices and classification rules for AS. The third study will focus on developing regression and optimization algorithms to analyze the scoliotic progression patterns. This will then allow us to develop approaches for quantitatively evaluating the possibility of scoliosis progression and for aiding treatment decisions. This project aims to develop an ultrasonic evaluation system and the corresponding theories and techniques, which will provide a convenient, reliable, objective, quantitative, and safe way for the clinical diagnosis and treatment of AS without radiation exposure.
青少年脊柱侧凸是青春期骨骼发育成熟前发生的三维脊柱畸形,是危害青少年骨骼发育的常见病。若不及时进行正确医疗干预,快速发展的脊柱畸形可影响心肺功能,甚至压迫脊髓造成截瘫。目前X线是诊断脊柱侧凸并跟踪其发展状态的最常用成像模式,但X线成像存在辐射伤害,而且二维X线图像难以全面反映三维畸形特征。本项目基于超声技术,提出评价脊柱侧凸的新思路:一是研究自由臂三维超声成像技术,提出结合椎体形状先验的三维重建方法,并应用并行计算实现快速高分辨率全脊柱超声三维成像;二是研究特征提取和聚类方法,分析三维脊柱影像,通过比较所提取的超声特征和传统X线诊断特征,提出超声评价指标和超声分型规则;三是研究回归和优化算法,探索畸形发展规律,提出定量评价侧凸发展可能性的方法,并辅助决策治疗方案。以期建立一套超声评价系统以及相应的理论依据和技术手段,为青少年脊柱侧凸的临床诊治提供一种便捷、可靠、客观量化且安全无辐射的方式。

结项摘要

针对目前常用的脊柱X线成像存在辐射伤害,而且二维X线图像难以全面反映三维脊柱畸形特征等问题。本项目基于超声技术,提出评价脊柱侧凸的新思路:一是研究自由臂三维超声成像技术,提出快速高分辨率全脊柱超声三维成像方法;二是研究特征提取和聚类方法,分析三维脊柱影像,通过比较所提取的超声特征和传统X线诊断特征,提出超声评价指标;三是提出计算机辅助脊柱侧凸分型的方法,并辅助决策治疗方案。建立了一套超声评价系统以及相应的理论依据和技术手段,为青少年脊柱侧凸的临床诊治提供一种便捷、可靠、客观量化且安全无辐射的方式。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(5)
专利数量(1)
Computer-aided method for improving the reliability of Lenke classification for scoliosis
提高脊柱侧凸 Lenke 分类可靠性的计算机辅助方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Healthcare Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Junhua Zhang;Hongjian Li;Liang Lv;Xinling Shi
  • 通讯作者:
    Xinling Shi
A novel quadrature clutter rejection approach based on the multivariate empirical mode decomposition for bidirectional Doppler ultrasound signals
一种基于双向多普勒超声信号多元经验模态分解的新型正交杂波抑制方法
  • DOI:
    10.1016/j.bspc.2014.03.003
  • 发表时间:
    2014-09
  • 期刊:
    Biomedical Signal Processing Control,
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lin W.;Li H.;Zhou Y.;Zhang K
  • 通讯作者:
    Zhang K
多元优化算法的渐近性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    控制理论与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李宝磊;吕丹桔;张钦虎;施心陵;安镇宙
  • 通讯作者:
    安镇宙
改进能量函数的Seam carving图像缩放方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    云南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵伟伟;张俊华;王逍;龚军辉;刘慧敏
  • 通讯作者:
    刘慧敏
Application of computer-aided approaches to the PUMC classification of scoliosis
计算机辅助方法在 PUMC 脊柱侧弯分类中的应用
  • DOI:
    10.1007/s13534-017-0022-7
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Biomedical Engineering Letters
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Junhua Zhang;Hongjian Li;Yufeng Zhang
  • 通讯作者:
    Yufeng Zhang

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其他文献

脱硫废弃物对盐渍化土壤盐基离子和油葵生长的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李明;姜丽丽;孙兆军;张俊华
  • 通讯作者:
    张俊华
小浪底水库调水调沙研究新进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    张俊华;李涛;马怀宝
  • 通讯作者:
    马怀宝
宝天曼自然保护区土壤有机碳异质性及其影响因素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李理;朱文博;刘俊杰;张俊华;朱连奇
  • 通讯作者:
    朱连奇
超声传输时间法颈动脉脉搏波速估计精度及影响因素研究,
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邓丽;张榆锋;杨丽春;胡晓;李支尧;高莲;张俊华
  • 通讯作者:
    张俊华
CD11b在小鼠脾脏和淋巴结细胞中的差异表达及其功能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马雪涵;张俊华;孙晓旭;明亮
  • 通讯作者:
    明亮

其他文献

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张俊华的其他基金

基于深度学习的青少年脊柱侧凸非线性生物力学特性实时分析方法研究
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    2020
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    37 万元
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    2010
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相似国自然基金

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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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