北理工課題組在冠脈狹窄檢測方面取得新突破
發(fā)布日期：2024-08-23 供稿：光電學(xué)院 攝影：光電學(xué)院
編輯：盛筠 審核：董立泉 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)光電學(xué)院楊健教授,、王涌天教授科研團隊與北京協(xié)和醫(yī)院王怡寧教授團隊合作,，提出了一種基于時空量子擴散模型的X射線視頻序列圖像冠脈狹窄檢測方法，首次實現(xiàn)了冠狀動脈狹窄實時檢測,。相關(guān)成果已以“STQD-Det: Spatio-Temporal Quantum Diffusion Model for Real-time Coronary Stenosis Detection in X-ray Angiography”為題發(fā)表在國際頂級期刊《IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (TPAMI)》,。IEEE TPAMI作為人工智能、模式識別,、圖像處理等領(lǐng)域的頂級權(quán)威期刊,，其影響因子為20.8，同時也是中國計算機協(xié)會（CCF）推薦的人工智能領(lǐng)域A類期刊,。該論文第一作者為北京理工大學(xué)博士研究生李欣宇,，通訊作者為艾丹妮副教授、王怡寧教授和楊健教授,。
所開發(fā)的時空量子擴散模型由量子擴散模型部分和時空特征共享模塊組成,。在量子擴散模型部分，創(chuàng)新性地將離散型量子噪聲引入擴散模型中,，針對輸入X射線視頻生成離散候選檢測框序列,；獲得初步檢測結(jié)果后，利用時空特征共享模塊,，將檢測正確幀中的特征共享至檢測錯誤幀中以保證檢測結(jié)果的一致性,，從而實現(xiàn)精確的實時冠脈狹窄檢測。原理如圖1所示,。
圖1 時空量子擴散模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
實驗結(jié)果表明,，所提方法針對冠狀動脈X射線視頻序列圖像具有良好的狹窄檢測能力，在實時性上與檢測精度上均超越了現(xiàn)有17種最先進目標(biāo)檢測算法,、視頻檢測算法和狹窄檢測算法,。
圖2 與狹窄檢測方法的對比實驗結(jié)果，其中(f)為所提STQD-Det,。
該研究攻克了現(xiàn)有狹窄檢測方法精度低,、檢測速度慢的難題，實現(xiàn)了精確,、實時冠脈狹窄檢測,，為冠心病精準(zhǔn)診療提供了技術(shù)支持。
論文詳情：Li Xinyu, Ai Danni, Song Hong, Fan Jingfan, Fu Tianyu, Xiao Deqiang, Wang Yining, Yang Jian. STQD-Det: Spatio-Temporal Quantum Diffusion Model for Real-time Coronary Stenosis Detection in X-ray Angiography[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 2024: 1–13. DOI: 10.1109/TPAMI.2024.3430839
論文鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/10603402
附作者簡介：
李欣宇,，在讀博士研究生,。主要從事醫(yī)學(xué)圖像處理方向的研究。2022年獲全國研究生數(shù)學(xué)建模競賽二等獎,，同年獲北京理工大學(xué)特等獎學(xué)金及“北京理工大學(xué)優(yōu)秀學(xué)生”,。
艾丹妮,，北京理工大學(xué)特別研究員，博士生導(dǎo)師,。圍繞醫(yī)學(xué)圖像處理,、手術(shù)導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實進行研究,。作為負(fù)責(zé)人獲批國家自然科學(xué)基金,、國家重點研發(fā)計劃課題、國家重大科技專項子課題4項,；作為北理工負(fù)責(zé)人承擔(dān)國家重大科研儀器研制項目及國家自然科學(xué)基金重點項目各1項,。近5年，以第一和通訊作者發(fā)表SCI 期刊論文19篇（JCR一區(qū)17篇）,。作為第一發(fā)明人授權(quán)國家發(fā)明專利12項,。作為主要完成人獲中國圖象圖形學(xué)學(xué)會科學(xué)技術(shù)一等獎、吳文俊人工智能科技進步一等獎,、發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎-創(chuàng)新獎一等獎,。作為優(yōu)秀指導(dǎo)教師指導(dǎo)學(xué)生獲“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽金獎2項、全國大學(xué)生光電設(shè)計競賽全國總決賽一等獎銅獎,、連續(xù)兩年獲中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽金獎,。
楊健，博士,，北京理工大學(xué)二級教授，博導(dǎo),。國家杰出青年科學(xué)基金獲得者,。長期從事手術(shù)導(dǎo)航機器人、醫(yī)學(xué)圖像處理,、計算機視覺,、虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實、人工智能等方面的教學(xué)和科研工作,。主持國家科技創(chuàng)新2030人工智能重大項目1項,、國家重點研發(fā)計劃項目2項、國家自然科學(xué)基金項目5項,。在國際,、國內(nèi)等系列期刊上發(fā)表SCI論文200余篇，獲國家發(fā)明專利授權(quán)87項,，其中11項實現(xiàn)轉(zhuǎn)化應(yīng)用,。成果轉(zhuǎn)化獲國家三類醫(yī)療器械注冊證2項、二類醫(yī)療器械注冊證4項,。研究成果獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎,、教育部技術(shù)發(fā)明一等獎等科研獎勵10項,。指導(dǎo)學(xué)生獲第五屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽金獎、第六屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽金獎,、兩項第十二屆“挑戰(zhàn)杯”中國大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計劃競賽全國總決賽金獎,。
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