医学图像模态映射的深度模型构建与应用

批准号:
81771916
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
阳维
依托单位:
学科分类:
H2708.医学图像数据处理、分析与可视化
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
贠照强、李霞、钟丽明、刘云碧、林莉燕、蔡广威、苟晓芳、冯秀霞
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中文摘要
在MRI引导的放疗(MRIgRT)系统中,需要由MR图像数据预测对应的CT图像。建立不同模态图像之间的映射关系(模态映射),特别是MR-CT模态映射,具有重要的应用价值。当前的MR-CT模态映射方法主要利用少量同一病人的MR-CT图像数据对,通过图像分割、匹配和回归预测技术实现,尚不能生成与真实CT质量相当的伪CT图像。考虑临床可获取大量单模态图像,其中蕴含了图像模态的信息和知识,本项目提出采用深度学习方法,对大量单模态图像数据进行学习,建立提取图像深度表达的编码器和重构图像的生成器;通过少量MR-CT图像对,在不同模态图像的深度表达之间建立映射关系,以期生成高质量的伪CT图像,并对其应用于MRIgRT系统中放疗计划制定、剂量计算、在线引导等的有效性进行验证。本项目的研究还可为多模态图像配准提供一种新的解决途径,并对MR图像自动分析具有借鉴意义。
英文摘要
In MRI-guided radiotherapy (MRIgRT) systems, it is necessary to predict the corresponding CT images from MR image data. It is of great value to establish the mapping between different modalities of medical images (modal mapping), especially modality mapping between MR and CT. The current methods for MR-CT modality mapping mainly use image segmentation and regression prediction technology on the small dataset of MR-CT image data pairs of the same patient. These methods cannot generate pseudo CT images with the quality same as the real CT images. Considering the clinical access to a large number of MR and CT images, which contains the information and knowledge of the MR and CT image features and content, this project proposes to use deep learning method to learn the models for the deep image representation on the large dataset of single-modal image and the image generator which can reconstruct the images from deep image representations. Then, the mapping relationship is established between the deep representations of different modalities to achieve accurate modality mapping and to produce high-quality pseudo CT images on a small dataset of MR-CT pairs of the same patient. The effectiveness of the modality mapping model for radiotherapy in the MRIgRT system will be validated. The study of modality mapping between MR and CT can provide a new solution for multi-modal image registration. In addition, the study of deep representation of MR images can be helpful for MR image analysis.
本项目针对MR-CT模态映射问题,建立实用有效的深度学习方法和模型,实现有效的MR-CT模态深度特征表达学习和提取,以期生成高质量的伪CT图像,对于MRI引导的放疗系统的研发和临床应用具有重要价值。本项目研究按照任务计划书实施,提出了基于多层次锚点近邻回归伪CT图像预测方法,用于解决MR图像数据合成伪CT图像的相关方法存在计算时间过长或需要大量的样本训练模的不足;提出了一种紧凑的、轻量级的卷积网络构架ψ-net,可高效实现由MR图像预测CT图像;提出的反馈融合迭代生成对抗网络的模态合成和分割联合学习模型,有效实现伪CT合成和放疗靶区自动分割;提出了合成伪CT的多靶区自动勾画深度学习模型,并验证剂量分布来评估乳腺癌放疗期间几何变化的临床影响;提出基于四重注意力感知闭环学习的腹部模态合成和配准联合学习方法,有效实现伪CT合成和MR-CT配准。.本项目发表相关学术论文13篇(其中SCI论文12篇),已投稿SCI期刊论文4篇,申请国家发明专利4件、其中2件已授权。获得国内外知名学术竞赛奖8项(冠军4项,二等奖3项),其中指导的研究生张逸文获得生物医学工程领域顶级会议MICCAI2020甲状腺结节超声图像分割和分类竞赛(TN-SCUI2020)分类赛道冠军。培养硕士生6人、博士生3人,较好完成了任务计划书中的计划目标。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Bone Suppression of Chest Radiographs With Cascaded Convlutional Networks in Wavelet Domain
小波域级联卷积网络胸部X光片骨抑制
DOI:10.1109/access.2018.2890300
发表时间:2019-01-01
期刊:IEEE ACCESS
影响因子:3.9
作者:Chen, Yingyin;Gou, Xiaofang;Chen, Wufan
通讯作者:Chen, Wufan
Retinal Mosaicking with Vascular Bifurcations Detected on Vessel Mask by a Convolutional Network
通过卷积网络在血管掩模上检测到血管分叉的视网膜马赛克
DOI:10.1155/2020/7156408
发表时间:2020-01-09
期刊:JOURNAL OF HEALTHCARE ENGINEERING
影响因子:--
作者:Feng, Xiuxia;Cai, Guangwei;Yang, Wei
通讯作者:Yang, Wei
Automatic delineation of ribs and clavicles in chest radiographs using fully convolutional DenseNets
使用全卷积 DenseNet 自动描绘胸部 X 光照片中的肋骨和锁骨
DOI:10.1016/j.cmpb.2019.105014
发表时间:2019-10
期刊:Computer Methods and Programs in Biomedicine
影响因子:6.1
作者:Liu Yunbi;Zhang Xiao;Cai Guangwei;Chen Yingyin;Yun Zhaoqiang;Feng Qianjin;Yang Wei
通讯作者:Yang Wei
Flexible Prediction of CT Images From MRI Data Through Improved Neighborhood Anchored Regression for PET Attenuation Correction
通过改进邻域锚定回归进行 PET 衰减校正,根据 MRI 数据灵活预测 CT 图像
DOI:10.1109/jbhi.2019.2927368
发表时间:2020-04
期刊:IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics
影响因子:7.7
作者:Zhong Liming;Chen Yanlin;Zhang Xiao;Liu Shupeng;Wu Yuankui;Liu Yunbi;Lin Liyan;Feng Qianjin;Chen Wufan;Yang Wei
通讯作者:Yang Wei
The effects of volume of interest delineation on MRI-based radiomics analysis: evaluation with two disease groups
感兴趣体积描绘对基于 MRI 的放射组学分析的影响:对两个疾病组的评估
DOI:10.1186/s40644-019-0276-7
发表时间:2019-12-21
期刊:CANCER IMAGING
影响因子:4.9
作者:Zhang, Xiao;Zhong, Liming;Feng, Qianjin
通讯作者:Feng, Qianjin
基于深度表达解耦的虚拟平扫CT生成方法研究
- 批准号:n/a
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:10.0万元
- 批准年份:2022
- 负责人:阳维
- 依托单位:
基于深度表达解耦的医学图像分解方法与应用
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:55万元
- 批准年份:2021
- 负责人:阳维
- 依托单位:
医学图像范例先验构造与虚拟多模态成像方法研究
- 批准号:61471187
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:85.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:阳维
- 依托单位:
结构信息约束的乳腺DCE-MRI药代动力学参数图和组织形变场的联合估计
- 批准号:81101109
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:23.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:阳维
- 依托单位:
国内基金
海外基金
