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基于多模态融合的儿童慢性咳嗽人工智能辅助诊断技术研究

批准号:
62076218
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
俞刚
依托单位:
学科分类:
交叉学科驱动的人工智能
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
俞刚

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
慢性咳嗽是儿科最常见的临床症状之一,其病因复杂又与成人不尽相同,是儿科呼吸道疾病诊断的重点和难点。项目拟在课题组临床病例和结构化数据辅助诊断研究成果基础上,从人工智能和医学交叉角度,通过引入多模态数据融合方法,提出一套面向医生和病人的儿童慢性咳嗽辅助诊断理论方法,解决儿童慢性咳嗽细粒度疾病计算机自动识别这一难点问题,以增强儿科慢性咳嗽高水平供给能力。项目围绕细粒度识别、小样本建模和多模态数据融合三个难点问题,提出面向慢性咳嗽的数据建模与分析方法,提出多尺度类别树、特征嵌入与融合、小样本类别数据增强、长尾分布训练等多种适合儿童慢性咳嗽精准识别的人工智能创新算法。项目拟研制结果可视化、算法仿真验证平台,构建10万以上病历样本的儿童慢性咳嗽相关呼吸道疾病数据库,并在医院实际部署项目成果,探索辅助诊断系统在儿科医院落地的实践解决方案。
英文摘要
Chronic cough in children is one of the most common clinical symptoms in pediatrics, and is drawing more and more attention because of its complicated etiology (which is also different from adults) and difficulty in diagnosis. From the perspective of artificial intelligence and medicine, this project proposes a theoretical system of AI-assisted chronic cough diagnostic system by introducing multi-modal data fusion methods, so as to solve the problem of recognizing fine-grained diseases of chronic cough in children. This project conducts research by focusing on fine-grained recognition, few-shot modeling and multi-modal data fusion. We study the data modeling and analysis methods of chronic cough, and put forward to AI-based chronic cough recognition methods and corresponding evaluation methods. Furthermore, we propose some AI modules of multi-scale category tree, feature infusion and fusion model, few-shot data augmentation, long-tail training, and try to solve the analysis, modeling, recognition and deployment problems of chronic cough diagnostic system. In addition, we verify the model and methods through developing prediction result visualization platform and simulated deployment platform. A dataset of over 100,000 chronic cough case samples will be collected to evaluate the proposed methods, and the system will be deployed in at least 1 hospital to explore the practical solution of diagnostic system.
本项目着眼于细粒度识别、小样本建模和多模态数据融合这三大关键难题,精心研发了一套专门针对儿童慢性咳嗽的数据建模与分析方法。项目团队创新性地提出了多尺度类别树、特征嵌入与融合、小样本类别数据增强、长尾分布训练等一系列前沿人工智能算法,目标是实现对儿童慢性咳嗽的高精度识别。.基于上述算法,本项目搭建了一套完整的儿童慢性咳嗽人工智能辅助诊断体系,并针对该体系在儿科医院的部署实践,提出了切实可行的解决方案。同时,项目团队还构建了一个大型儿童慢性咳嗽及相关呼吸道疾病数据库,其中收纳了超过 27 万个病历样本,涵盖 10 种以上细分疾病。依托所构建的疾病识别模型,预期准确率可达 90% 以上。此外,凭借国家儿童健康与疾病协同创新网络的平台优势,本项目已在 4 家医院展开推广应用。.该体系通过有机整合病历信息、影像学资料、生理参数等多模态医疗数据,达成了对儿童慢性咳嗽病症的全面分析与精准预测。所提出的算法不仅显著提高了疾病识别的准确率,还成功突破了样本量不足导致模型泛化能力受限的困境。特别是借助小样本类别数据增强技术,有效提升了模型对慢性咳嗽疾病类别的识别能力,为长尾分布的训练数据提供了行之有效的解决路径。.项目成果丰硕,共发表论文 16 篇,获得授权发明专利 5 件,取得软件著作权 12 件。系列成果荣获 2023 年浙江省科技进步二等奖,在儿童慢性咳嗽诊断领域展现出卓越的创新价值与应用潜力。
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