《苏州医工所戴亚康课题组研制出影像智能辅助分析系统并成功应用于肾透明细胞癌恶性程度辅助分级》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-03-04
  • 随着人工智能技术发展,人工智能+医学影像在赋能基层医疗、辅助精准诊断和助力治疗决策方面具有重大意义和应用价值。但是,构建人工智能辅助诊疗模型需要具备进行数据标注、高通量特征提取筛选和分类模型训练等多个处理流程,要求研究者具备专业的人工智能建模计算经验,导致很多医生难以面向实际临床及科研问题自主构建所需的人工智能辅助诊疗模型。

      为解决上述问题,中国科学院苏州医工所影像室戴亚康研究团队自主开发了多模态医学影像人工智能辅助分析系统“康成睿影”。该系统提供了交互友好的软件操作界面,可对CT、MR和PET等多种模态的DICOM医学影像数据进行流程化的数据标注、特征提取、特征筛选、模型训练、分类及其结果可视化等操作,为使用者快速建立融合多模态影像特征的人工智能辅助分析模型提供了便捷的工具平台。

    近期,依托该软件系统,中国科学院苏州医工所与苏州科技城医院合作开展了基于CT影像的肾透明细胞癌恶性程度术前无创分级研究,构建了融合肿瘤内部和瘤周影像特征的智能辅助分级模型,研究成果“CT-based peritumoral radiomics signatures for malignancy grading of clear cell renal cell carcinoma”发表于放射学科期刊Abdominal Radiology。论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00261-020-02890-z。

      除肾脏外,该系统还可以应用于肝、肺、脑、前列腺、骨等各种器官的医学影像人工智能模型构建与辅助分析。

      该团队目前仍在不断完善该系统功能,旨在为行业提供一款更便捷和智能的医学影像人工智能分析平台,尤其是让医生等尚未熟练掌握人工智能建模技术的研究者,可以更加便捷地应用智能医学影像技术。

  • 原文来源:http://www.sibet.cas.cn/kxyj2020/kyjz_169572/202102/t20210225_5960614.html;https://link.springer.com/article/10.1007/s00261-020-02890-z
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  • 《苏州医工所戴亚康课题组提出了面向儿童良性癫痫的脑功能异常评估方法》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-06-12
    • 癫痫,俗称羊癫疯,是一种严重影响患者身体健康的神经系统疾病,且50%以上患者起病于儿童阶段,有效治疗癫痫可避免脑功能发育不良等远期严重影响。传统观点认为,癫痫起源于局部病灶的异常放电,但是随着脑科学相关研究的推进,癫痫被证明是一种脑网络疾病,构建癫痫脑网络对癫痫的机制研究、临床诊疗等具有重要意义。   目前可通过磁共振或脑电对大脑皮层异常活动分析来构建癫痫脑网络,其中脑电具有无创非侵入、可穿戴检测、高性价比等优点,特别适用于儿童脑功能监测。伴中央颞区棘波的儿童良性癫痫(BECTS)是儿童最常见的癫痫综合征之一,但经典的基于静息态脑电的脑功能网络方法无法揭示BECTS患者与健康被试间的脑功能差异,主要原因在于其对信号进行整段处理,所得到的脑网络是静态的,忽略了脑功能状态动态变化的特性。因此,如何构建能够描述脑功能状态动态变化的脑功能网络亟待解决。   为此,依据脑电微状态理论,戴亚康研究员课题组刘燕、彭博副研究员等提出了基于静息态脑电的动态脑功能网络构建方法,其构建步骤如图1所示。  该方法一方面通过聚类与拟合得出与脑电信号对应的微状态时间序列,并基于此序列完成全脑功能态时间动态特性的分析。另一方面,基于微状态时间序列将脑电信号分组,并实现对应于不同组别脑电信号的各个子功能网络拓扑特性的分析。   随后,科研人员在合作单位苏州大学附属儿童医院收集的BECTS和健康被试的脑电数据上进行了验证实验,结果如表1所示。    表中对比了基于不同方法构建的脑功能网络的全局效率,整体上,基于传统的脑功能网络构建方法无法揭示BECTS和健康被试间的脑网络差异,而基于最新提出的动态脑功能网络计算方法可以揭示BECTS患者与健康被试间的脑网络差异(β波段-微状态C,功能网络全局效率显著降低),该结果提示BECTS患者功能网络整合能力变差,即全脑的信息交流受阻,上述发现表明,所提方法有利于分析BECTS的患病机制,对BECTS临床诊疗,尤其是门诊阶段诊断分析,具有辅助促进作用。此外,该方法或可以应用于其他脑疾病机制探索、辅助临床诊疗。   该项成果以题为Whole-Brain Dynamic Resting-State Functional Network Analysis in Benign Epilepsy with Centrotemporal Spikes的论文发表于IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics.   论文连接:https://doi.org/10.1109/JBHI.2022.3164907
  • 《苏州医工所杨晓冬课题组在乳腺X线断层合成影像(DBT)的微钙化病灶检测及良恶性分类技术中取得重要进展》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-08-31
    • 在全球范围内,乳腺癌都是威胁女性健康的最主要恶性癌症。有研究表明,早期的筛查诊断和治疗有利于改善患者的预后。在早期筛查诊断中,乳腺微钙化簇类病灶是重要的早期征象,对于乳腺癌的早期发现及临床治疗具有重要的意义。乳腺X线摄影对该类病灶十分敏感,其中乳腺X线断层合成影像(Digital Breast Tomosynthesis, DBT)是一种三维的X射线断层影像,它能一定程度上克服二维钼靶摄影因组织重叠而影响病变观察的问题。   现阶段利用DBT影像进行微钙化病灶的准确筛查及诊断存在以下挑战:第一,微钙化簇病灶分散在三维数据的多张切片中,不利于病灶的整体观察;第二,由于有限角度的重建或者病人潜在的运动,导致钙化点存在伪影,这些挑战容易导致微钙化病灶的误诊,计算机辅助检测及诊断技术能一定程度上缓解医生误诊的现象。   近期,苏州医工所杨晓冬课题组与苏州市立医院东区乳腺筛查中心合作,在基于乳腺DBT影像的微钙化簇检测及假阳性降低算法研究上取得进展。算法的整体流程如图1所示,包括候选样本检测和假阳性降低两部分。候选样本检测部分采用高斯滤波结合区域聚类的方法获得初步的微钙化簇候选样本,之后采用深度学习算法进行假阳性降低任务。针对DBT影像各向异性分辨率的特点,课题组提出了一种三维各向异性卷积神经网络(如图2所示),可以避免各向异性分辨率的影响同时加强了模型对中心切片的特征重用。课题组在收集的包含592例病例的数据集上进行了实验,获得了0.9765的AUC,性能优于其他四种对比算法,具体实验结果如图3所示。   该研究成果“3D Context-Aware Convolutional Neural Network for False Positive Reduction in Clustered Microcalcifications Detection”发表于IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics杂志(2020),论文第一作者为郑健研究员,张凡和李铭副研究员为通讯作者。该研究课题得到了美国匹兹堡大学医学院放射科(吴山东教授)、苏州市立医院东区乳腺放射科(蒋可和陈倩医生)等合作单位的大力支持。该项工作受国家重点研发计划(2016YFC0104505、2016YFF0101303)、国家自然科学基金(61701492)、苏州市科技局(SYG201825)、中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(#Y753181305、 #Y95K091K05)等项目的经费支持。 此外,课题组还提出了一种高效、准确的计算机辅助微钙化簇良恶性分类算法。针对微钙化簇分散在三维空间的特点,作者创新性地设计了多空间域的影像组学特征并对比分析其对关键信息的描述性能(包含:形状特征、纹理特征、强度特征和上下文特征)。通过有效的特征筛选机制和分类器训练策略,最好的钙化簇病灶良恶性分类模型的AUC值达到0.868(如图4所示)。当分别对比良恶性微钙化簇特征时,发现恶性微钙化簇相比于良性通常分布较广、钙化点更小且更亮(如图5所示)。该算法能较好地在术前对病灶进行无创诊断,有利于提高医生的诊断准确率,减少良性病人不必要的手术伤害和经济负担。   该研究成果“A radiomics method to classify microcalcification clusters in digital breast tomosynthesis”发表于Medical Physics杂志(2020),论文第一作者为研究生彭云松,郑健研究员和陈倩医师为通讯作者。该研究课题得到了美国匹兹堡大学医学院放射科(吴山东教授)、苏州市立医院东区乳腺放射科(胡大章主任、蒋可医生)等合作单位的大力支持。该项工作受国家重点研发计划(2016YFC0104505、2016YFF0101303)、国家自然科学基金(61701492)、苏州市科技局(SYG201825)、中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(#Y753181305、 #Y95K091K05)等项目的经费支持。