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基于心脏磁共振成像的卷积神经网络深度学习模型在肥厚型心肌病辅助诊断及危险因素分层的方法研究

批准号:
82071875
项目类别:
面上项目
资助金额:
54.0 万元
负责人:
马晓海
依托单位:
学科分类:
磁共振成像
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
马晓海

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
肥厚型心肌病(HCM)是具有高度异质性的遗传性心肌病,HCM的准确诊断和危险分层有助于患者的精准化管理。多参数心脏磁共振成像(CMR)是HCM临床诊断和预后随访的重要影像手段,但CMR图像后处理繁琐耗时,海量数据与人工处理导致不同程度主观性偏差,限制了其在HCM临床的应用和推广。卷积神经网络(CNN)作为深度学习的代表性算法,有望实现标准化的CMR数据处理,自动化提取大量高维数据中的关键特征,智能化深度发掘影像和临床中的关键信息。项目组拥有CMR大数据库,前期采用DeepLab V3+深度学习模型初步实现对CMR电影图像的心室轮廓识别和分割。本研究拟进一步构建多分类CNN算法模型,研发智能化CMR处理技术,实现HCM辅助智能诊断;并结合多变量临床指标,建立HCM不良预后危险因素分层的综合辅助影像决策系统,为HCM的临床诊疗决策提供新策略和科学依据,也为普及CMR的应用提供帮助。
英文摘要
Hypertrophic cardiomyopathy (HCM) is a highly heterogeneous inherited cardiomyopathy, accurate diagnosis and risk stratification of HCM are helpful for accurate management of patients. Multi-parameter cardiac magnetic resonance imaging (CMR) is an important imaging method for clinical diagnosis and prognosis follow-up of HCM, but CMR image post-processing is complex and time-consuming, massive data and manual processing lead to subjective deviation in certain degrees, which limits its clinical application and promotion in HCM. As a representative algorithm of deep learning, convolutional neural network (CNN) is expected to achieve standardized CMR data processing, automatic extraction of key features from a large number of high-dimensional data, intelligent deep exploration of key information in image and clinical. The project team has a large CMR database, and used Deeplab V3 + deep learning model to preliminarily achieve the recognition and segmentation of CMR cine images. In this study, we intend to further build a multi-classification CNN algorithm model, develop intelligent CMR processing technology, and achieve the intelligent assistant diagnosis of HCM; combined with multivariate clinical factors, to establish a comprehensive image decision-making system of risk factors stratification for HCM, which provides new strategies and scientific basis for clinical diagnosis and therapeutic decision-making of HCM, and helps to promote the application of CMR.
肥厚型心肌病(hypertrophic cardiomyopathy)是最常见的单基因遗传病,心血管磁共振(cardiovascular magnetic resonance, CMR)成像在HCM的诊断、预后评价等方面均具有重要价值。而属于人工智能分支的深度学习、机器学习和影像组学技术在基于CMR的HCM智能化诊断、预后预测等方面都具有重要价值。本研究主要包括以下三个方面:1、使用基于CMR的影像组学技术提高了HCM与高血压心脏病(hypertensive heart disease, HHD)的鉴别诊断准确性。本项目回顾性纳入明确诊断的621名患者(421名HCM患者及200名HHD患者),联合预测模型操作者特征曲线(receiver operating characteristics, ROC)下面积(area under the curve, AUC)在训练集和验证集中分别为0.979(0.968,0.990)和0.981(0.967,0.995),该模型在训练集和验证集中预测性能均较仅使用CMR参数的模型显著提升(P<0.001);2、基于影像组学技术利用CMR平扫电影图像预测HCM患者延迟强化(late gadolinium enhancement, LGE)的有无,AUC在训练集中为0.795(0.735,0.855),在验证集中为0.765(0.668, 0.862);3、基于影像组学技术利用CMR平扫电影图像预测HCM患者心衰事件的发生。在单变量(HR,10.368;p<0.001)和多变量(HR,10.248;p<0.001)Cox回归分析中,Radscore是心衰事件的最强预测因子。联合模型在训练集中分别产生了0.812和0.800的1年和3年AUC,在验证集中分别产生了0.824和0.767的1年和3年AUC。与低风险患者相比,分层为高风险的患者发生心衰事件的风险增加了6倍以上。本项目所取得成果引用于临床后预期可极大改善HCM的诊断准确率,减少误诊从而使患者得到更为精准的治疗。另一方面,由于对比剂对肾功能的潜在影响,本研究的成果可以减少减少对比剂肾病的发生。另一方面,每年全国对比剂支出高达数十亿,如果能在常规复查中不使用对比剂,而基于CMR电影图像进行预测,则可节约数亿元开支。最后,对HF事件的预测也可以大幅度提高HCM患者的生存质量。
基于心脏磁共振成像的肥厚型心肌病心肌纤维化目标miRNA的筛选及其调控机制研究
  • 批准号:
    81671647
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    马晓海
  • 依托单位:
利用3T磁共振成像对ApoE-/-小鼠心肌重构及他汀类药物干预过程的监测研究
  • 批准号:
    81101173
  • 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:
    马晓海
  • 依托单位:
国内基金
海外基金