兰州大学胡斌团队:一种基于两阶段多模态学习的PET/CT肺结节全自动分类方法|AME作者面对面

学术   健康医疗   2024-11-18 16:54   北京  
编者按“AME 作者面对面” 是微信公众号 “AME科研时间” 的特色专栏。编辑部精心挑选了发表在 AME 旗下杂志的优秀论著,诚邀作者总结亮点,分享研究成果,旨在进一步推动医学同行之间的交流和进步。

分享团队:

兰州大学胡斌团队


所刊杂志:

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文章标题:

一种基于两阶段多模态学习的PET/CT肺结节全自动分类方法(Fully-automated classification of pulmonary nodules in PET/CT imaging using a two-stage multi-modal learning approach)

内容亮点


肺癌是一种恶性肿瘤,肺结节被视为肺癌的重要指标,对肺结节的早期识别和及时治疗可以提高肺癌患者的生存率。PET/CT是一种非侵入式的融合成像技术,它可以呈现肺部区域的功能和结构信息。然而,如何挖掘PET和CT之间的多模态互补信息进而提高肺结节的诊断性能,仍是一个值得探索的问题。基于此,我们提出了一种基于两阶段多模态学习的PET/CT肺结节全自动分类方法。具体而言,第一阶段基于预训练的U-Net和PET/CT配准实现了PET/CT肺实质分割;第二阶段构建一种3D Inception-ResNet-CBAM架构和密集投票融合机制(dense-voting fusion)实现了PET/CT的多模态特征提取、融合和识别。特别地,我们尝试了不同的融合策略,包括图像级融合、特征级融合和决策级融合,探索了不同融合策略对PET/CT信息互补性的影响。此外,我们通过一系列的对比实验和消融实验,证明了所提模型的有效性,其准确率、精确率、召回率、特异度、F-1分数和AUC值分别达到89.98%、89.21%、84.75%、93.38%、86.83%和0.9227。最后,我们分析了致使模型误判的主要原因和潜在的原因,发现肺结节的非孤立性和不规则性限制了模型性能的提升,这也为未来研究提供了方向。


综上,我们发现多模态信息的引入有助于提高肺结节的诊断性能,深度学习模型可以自动化的挖掘并融合多模态信息进而实现肺结节的辅助诊断。当然,这一方法需要在更多的数据集上进行验证。(论著中文信息由第一作者整理提供,欲览英文原文请扫描下方二维码)

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第一作者:李同同




 

李同同,中共党员,博士生,入选中国科协青年人才托举工程博士生专项计划,目前就读于兰州大学信息科学与工程学院计算机应用技术专业。主要研究方向包括:计算机视觉,医学图像计算。目前以第一作者/通讯作者在IEEE T NEUR SYS REH,ISCIENCE, QUANT IMAG MED SURG,PHYS MED BIOL,MED PHY,J AMB INTEL HUM COMP等国际一流学术期刊发表文章6篇,参与发表文章19篇,授权国际/国家发明专利2项,授权计算机软件著作权2项;主持甘肃省基础研究计划优秀博士生项目、甘肃省研究生创新之星项目、兰州大学自然科学类中央高校项目等4项;曾获宝钢奖学金、甘肃省三好学生、甘肃省优秀毕业生等荣誉10余项。


通讯作者:胡斌



 

胡斌,国家特聘专家,973首席科学家,2020年全国先进工作者,国务院特殊津贴专家,甘肃省政协委员,甘肃省可穿戴装备重点实验室主任,甘肃省领军人才,兰州大学教授;IEEE Transactions on Computational Social Systems主编,IEEE Fellow,IET Fellow,AAIA Fellow,Chair of TC Computational Psychophysiology,IEEE SMC;教育部计算机学科教指委委员、科技委委员。长期从事情感计算、心理生理计算研究工作,在Science(Oct.2,2015)上提出了Computational Psychophysiology这一新的研究方向,美国科学院、医学院两院院士 Michael I.Posner 教授的评价为“心理生理计算将引领新的研究热潮”。申请人及其团队在国内外学术期刊及国际学术会议上发表相关论文 300 余篇。获2014年度中国侨界创新人才奖,2016年度教育部技术发明一等奖,2018年度国家技术发明奖二等奖,2019年度中国专利金奖(均为第一完成人)。主持国家变革性技术“基于心理生理多模态信息的精神障碍早期识别与干预技术 ”等重大项目。这些工作极大地推动了精神障碍客观、量化诊断与非药物干预的发展。



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