多光譜CMM成像與早期診斷機理及其自動識別系統的研究

《多光譜CMM成像與早期診斷機理及其自動識別系統的研究》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由孟如松擔任項目負責人的專項基金項目。

基本介紹

• 中文名：多光譜CMM成像與早期診斷機理及其自動識別系統的研究
• 項目類別：專項基金項目
• 項目負責人：孟如松
• 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學

中文摘要

近年,國人皮膚惡性黑素瘤（CMM）以每10年增加兩倍的比例上升，因其惡性程度高、易轉移，又無理想非創傷性診斷方法，已成為皮膚首位致死性疾病。本研究擬建立多光譜CMM成像技術，無創穫取黃色人種CMM組織從430nm至950nm間10個波段光譜圖像的二維、三維可視信息，揭示CMM侵襲皮膚組織的多光譜成像規律與病理診斷關係，闡明其對CMM早期診斷與預後判斷的機理；結合遺傳算法自生成神經網路，實現CMM組織10個譜段圖像的自適應聚類分割和基於模式的內皮損區及目標過渡區的準確劃分；參照CMM皮膚鏡診斷指征，定量分析顏色、紋理和形狀等，提取不同波段光譜圖像特徵並優選，以組合神經網路實現自動識別；建立用於訓練和測試的圖像資料庫，研製出多光譜CMM圖像自動分析系統設備，使早期診斷率超過國際水平並推動學科前沿創新；本課題屬多學科交叉科學儀器基礎前沿研究,在國際上首次對黃種人多光譜CMM成像早期診斷研究。

結題摘要

近年，國人皮膚惡性黑素瘤（CMM）的發病率以每10年增加兩倍的比例上升，因其惡性程度高、易轉移，又無理想非創傷性診斷方法，已成為皮膚首位致死性疾病。國外研究多光譜CMM成像技術雖然剛剛起步，但已帶動了皮膚病學科的飛速發展，並形成以德、美等已開發國家為主導的研究熱點，因無創性、自動診斷準確率高等優點，立即引起廣大同仁的高度關注。由於人種與膚色的差異，國外以白色人種為標準的研究成果直接影響黃色人種CMM的測量精度。本研究建立了多光譜CMM皮膚鏡成像技術，無創性獲取黃色人種CMM從430nm至950nm間10個譜段的圖像信息和圖像資料庫，與既往研究CMM圖像的分割技術積累，本研究採用從單譜段到多譜段的研究思路，首先在單譜段CMM圖像上研究目標的算法，在此基礎上進行多譜段CMM圖像的精度分割和識別，結合遺傳算法(GA)自生成神經網路（SGNN），實現多譜段CMM圖像的自動聚類分割和多個譜段信息融合，採用PCA降維方法，提取多光譜CMM圖像的紋理、邊界、形狀以及譜信息特徵並優選，經臨床定量分析給出CMM的形狀不對稱、形狀偏心率、邊界凹陷率、過渡區輻射不均勻度、顏色多樣性、紋理相關性等參數，基於系統組合神經網路模型實現了多譜段CMM分類器分類與自動識別，並建立用於訓練和測試CMM圖像的資料庫。經病理驗證，其CMM識別率達93.65%，比臨床肉眼提高28.18%。本研究解決了適用於黃色人種“多光譜CMM智慧型化識別系統”的瓶頸問題，實現樣機原型研製，其CMM自動識別率達到並超過國際先進水平。項目的研究將推動皮膚病學科前沿創新，具有自主智慧財產權，作為黃色人種尤其是國人醫療產品市場的高尖端主流設備將成可能。在研期間撰寫論著41篇（SCI和EI共21篇、會議15篇、其它5篇;標註基金34篇）；取得專利權4項；計算機軟體著作權1項；出版著作4部；培養碩士3名，在讀博士2名；舉辦全國學習班4期；取得國家食品藥品監督管理局的分類界定編碼：6821及醫療設備行業許可申報“DERMOSCOPY-Ⅱ皮膚鏡圖像診斷工作站”，與“國家食品藥品監督局醫療器械質量監督中心”檢驗報告，目前已通過多家權威醫院倫理委員會論證和臨床驗證後期。基於本研究在國內首家成立“皮膚病影像診斷中心”，截止目前已完成檢查病例18973例，取得較好社會效益與經濟效益，先後在央視2台、央視網路和人民日報健康時報專版等媒體報導5次。