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肺4D-CT时空高分辨率图像构建关键技术研究

批准号:
61671230
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张煜
依托单位:
学科分类:
医学信息检测与处理
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
边兆英、邓晓刚、张明慧、高园园、王婷婷、申正文、陈瑾

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
基于4D-CT的精确放射治疗已成为肺肿瘤放射治疗的重要方向。当前,肺4D-CT图像的时空分辨率还十分有限,为了提高肺4D-CT图像的时空分辨率,本项目拟研究肺4D-CT时空高分辨率图像构建新方法:(1)增加肺4D-CT图像空间分辨率的超分辨率重建策略。主要包括:融合退化算子和低秩矩阵重建的肺4D-CT超分辨率重建模型构建及求解;基于跨层面联合字典训练及多尺度稀疏表达的超分辨率重建算法。(2)增加图像时间分辨率的肺4D-CT中间相位重建策略。主要研究基于稀疏低秩分解和基于学习预测的肺图像配准算法。在精确配准的基础上重建中间相位肺图像,以增加肺4D-CT图像时间分辨率。研究成果将有望在不增加任何扫描工作和剂量耐受的条件下,构建高时空分辨率肺4D-CT图像,进而为实现放射治疗过程中的肺肿瘤4D精确跟踪奠定基础。
英文摘要
Precise radiotherapy based on 4D-CT plays an important role in lung cancer radiotherapy. At present, spatial and temporal resolution of 4D-CT images is still very limited. In order to improve the spatial-temporal resolution of lung 4D-CT data, this research focuses on constructing high resolution (HR) lung 4D-CT images. The major topics include: (1) Super resolution (SR) reconstruction of lung 4D-CT to increase the spatial resolution. It contains SR reconstruction based on degradation operator and low rank matrix, and sparse representation with multi-scale dictionary learning for SR reconstruction. (2) Middle phase images reconstruction to increase temporal resolution. This topic includes multi-phase lung image registration based on sparse low rank decomposition and learning-based prediction for lung image registration. Then the middle phases can be reconstructed based on the registration deformation fields. The work may effectively enhance the spatial-temporal resolution of lung 4D-CT data without increasing the scanning dose and time, which may facilitate accurate treatment planning and delivery of radiation therapy.
肺4D-CT图像已成为引导肺肿瘤精准放射治疗的有效技术。但由于扫描时间长、剂量大,我们往往只能获得时空低分辨率的4D-CT图像数据,这直接影响到肿瘤运动的跟踪精度。因此,研究在不改变扫描模式和时间,不增加病人所受照射剂量的基础上,采用图像处理手段,提高肺4D-CT图像时间、空间分辨率的关键技术,具有明确意义。按照项目所制定的研究计划,本项目以提高肺4D-CT时空分辨率为核心,以肺4D-CT图像超分辨重建、多相位图像配准为主要内容开展研究。总体上,项目建立了包括基于低秩重建和多模型高斯回归的肺4D-CT图像超分辨率重建新模型;研究实现了基于多尺度图像字典学习,及多尺度稀疏表达的肺4D-CT超分辨率重建算法;提出了基于回归预测的肺4D-CT图像配准方法,并研究了针对肺4D-CT图像的序列肿瘤区域自动分割方法,为肺4D-CT图像时空分辨率改善和肿瘤自动分割提供了新思路。.同时在本项目支持下,以精确引导放射治疗其他临床问题为扩展研究,针对鼻咽癌放射治疗危及器官分割、宫颈癌放射治疗伪影消除等方面进行了研究,并取得了一定成果。.项目共获授权发明专利3项,发表论文11篇,其中SCI(发表于IEEE Transaction on Medical Imaging, European Radiology, Physics Medicine & Biology, Medical Physics等)论文8篇,其他3篇,培养研究生5名,获软件著作权1项,完全达到预期目标。
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
Super-resolution reconstruction of 4D-CT lung data via patch-based low-rank matrix reconstruction
通过基于块的低秩矩阵重建对 4D-CT 肺部数据进行超分辨率重建
DOI: 10.1088/1361-6560/aa8a48
发表时间: 2017-10
期刊: Physics in Medicine and Biology
影响因子: 3.5
作者: [Fang Shiting, Wang Huafeng, Liu Yueliang, Zhang Minghui, Yang Wei, Feng Qianjin, Chen Wufan, Zhang Yu]
通讯作者: Zhang Yu
Multi-View Spatial Aggregation Framework for Joint Localization and Segmentation of Organs at Risk in Head and Neck CT Images
用于头颈 CT 图像中危险器官联合定位和分割的多视图空间聚合框架
DOI: 10.1109/tmi.2020.2975853
发表时间: 2020-09-01
期刊: IEEE TRANSACTIONS ON MEDICAL IMAGING
影响因子: 10.6
作者: [Liang, Shujun, Kim-Han Thung, Shen, Dinggang]
通讯作者: Shen, Dinggang
DOI: --
发表时间: 2017
期刊: 生物医学工程学杂志
影响因子: --
作者: [房诗婷, 钟涛, 陈瑾, 张煜]
通讯作者: 张煜
Multi-phase simultaneous segmentation of tumor in lung 4D-CT data with context information.
具有上下文信息的肺部 4D-CT 数据中肿瘤的多相同步分割
DOI: 10.1371/journal.pone.0178411
发表时间: 2017
期刊: PloS one
影响因子: 3.7
作者: [Shen Z, Wang H, Xi W, Deng X, Chen J, Zhang Y]
通讯作者: Zhang Y
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    基于多模态数据的肾透明细胞癌分级分期及预后预测新模型研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      15.0万元
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
      张煜
    • 依托单位:
    基于多维度信息融合的肿瘤预后标志物挖掘及预测量化决策研究
    • 批准号:
      U22A20350
    • 项目类别:
      联合基金项目
    • 资助金额:
      255.00万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      张煜
    • 依托单位:
    基于多维度特征的乳腺癌超声图像辅助诊断关键技术研究
    • 批准号:
      61971213
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      59.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      张煜
    • 依托单位:
    乳腺癌超声图像肿瘤良恶性智能识别新方法研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      10.0万元
    • 批准年份:
      2019
    • 负责人:
      张煜
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金