多模态超声组学结合超声原始RF信号对甲状腺癌风险评估和预后判断研究
批准号:
82071946
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
徐栋
依托单位:
学科分类:
超声医学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐栋
中文摘要
甲状腺癌预后呈两极分化特点,即大部分预后较好,但一部分患者癌灶侵袭性、转移性高且预后差。目前,包括TNM(AJCC)、MACIS、GAMES等在内的评估方法,并未针对上述两极分化的预后特点建立相应判断模型,导致其临床上易出现过度治疗或治疗不足等情况。超声是甲状腺癌首选检查方式,如何在术前综合分析包括超声影像、超声造影等静态、动态图像,同时结合超声原始射频(RF)信号等原始超声数据,在大样本层面对多种模态的信息进行有效融合,并建立相应预后判断风险预测模型,是甲状腺癌相关诊疗技术发展的未来趋势。同时,该研究对规范治疗手段、精准判断预后、减少患者负担、提高患者生活质量等问题都具有重要临床价值。因此,本申请提出基于多模态超声数据及新兴人工智能、大数据和超声影像组学等技术,对甲状腺癌进行多维度术前病理亚型分析、临床分期预测和预后判断研究,为甲状腺癌的精准诊疗提供新的参考依据和评价手段。
英文摘要
Prognosis of thyroid carcinoma is characterized by polarization, and it means most of the patients have good prognosis, but some of them who have aggressive, metastatic cancer focus have poor one. Up to now, corresponding judgment models for the prognostic characteristics of the above-mentioned polarization have not been established in a flood of assessment methods including TNM (AJCC), MACIS, GAMES, etc., thereby possibly leading to clinical over-treatment or under-treatment. Ultrasound is the first choice for thyroid cancer examination, and the future trend in the development of thyroid carcinoma-related medical technology includes how to comprehensively analyze static and dynamic images including ultrasonic images and ultrasound contrast before surgery, and combine original ultrasound data such as raw radio frequency (RF) signals to analyze the information with multiple modalities at the large sample level and to establish a corresponding prognosis judgment risk prediction model. Meanwhile, the study has important clinical value for standardizing treatment methods, accurately predicting prognosis, reducing patient burden and improving quality of life. Therefore, based on multi-modal ultrasound data and emerging artificial intelligence, this application is proposed to conduct the analysis of multi-dimensional preoperative pathological subtype and prediction of clinical stage and prognosis, which will provide a new reference basis and evaluation method for precise diagnosis and treatment of thyroid carcinoma.
项目结合多模态超声数据与深度学习技术,针对甲状腺癌风险评估与预后判断提出了一系列创新性解决方案。主要研究内容包括多模态超声数据库的构建、多模态数据特征的深入挖掘、基于深度学习的风险评估模型开发,以及临床辅助诊断工具的优化。在数据收集方面,项目团队按照计划构建了一个高质量的甲状腺肿瘤多模态超声数据库,涵盖超声B模式图像、原始射频(RF)信号、弹性成像、血流图像和造影视频等多种模态数据,总病例数达到6657例,完成了项目收集5000例的指标要求。数据库通过语义级标注方法,全面记录了病灶形态、动态特征及组织微观特征,保证了数据的完整性和一致性,其标注一致性Kappa值分别达到0.87和0.85,为后续研究奠定了坚实基础。在模型开发方面,项目团队利用深度学习技术,开发了多种针对甲状腺结节风险评估的深度学习模型,包括基于自注意力机制的风险评估工具和动态超声视频辅助风险评估模型。研究发现,基于RF信号的频率特性与淋巴结转移相关性达0.74(p<0.001),而造影时间增强特征(TeUS)与远处转移风险的相关性高达0.81(p<0.001)。开发的自动分期预测模型在测试集中表现出色,预测准确率为92.8%,敏感性和特异性分别为90.5%和94.2%,ROC曲线下面积(AUC)均超过0.9。特别是在Bethesda IV类结节和TI-RADS 4类结节的风险评估中,模型表现出敏感性和特异性均超过84%的优异性能,有效解决了传统评估方法的局限性,减少了不必要的穿刺检查,同时显著降低了漏诊率。.此外,项目开发了一种多模态特征动态权重分配策略,优化了RF信号微观特征与超声影像宏观特征的融合规则,提高了模型的泛化能力和预测精度。基于该策略的模型在动态超声视频分析中,将风险评估准确性提升了5%-7%。研究还表明,结合RF信号的深度学习模型在敏感性、特异性及AUC上均优于传统TI-RADS评估方法,可减少60%的良性结节穿刺,漏诊率降至8.8%。项目研究期间取得的成果包括:发表SCI论文13篇,获得发明专利授权2项,软件著作权1项,牵头制定专家共识2项,举办全国性学术交流活动6次,国际大会报告2次,培养全日制硕士研究生4名。研究成果在多个国际会议上进行了展示,获得同行认可。
基于超声联合cfRNA构建高侵袭性PTC多组学智能预判模型的研究
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批准号:82471990
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项目类别:面上项目
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资助金额:73.00万元
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批准年份:2024
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负责人:徐栋
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依托单位:
实体肿瘤超声医学影像数据库的建设及其关键技术研究
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批准号:LSD19H180001
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2018
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负责人:徐栋
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依托单位:
基于组织定征和超声组学构建甲状腺癌淋巴结转移风险预测模型的研究
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批准号:81871370
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2018
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负责人:徐栋
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依托单位:
国内基金
海外基金