科创中国
基于多尺度距离图的免疫地形分布技术新型医学检测平台
发布时间: 2023-07-24
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利
行业领域：
生物与新医药技术,医疗仪器技术、设备与医学专用软件
成果介绍
肿瘤微环境(Tumor Micro Environment, TME)中，各类细胞的组成、表型以及空间病理特征在肿瘤进展、局部耐药和癌症转移等过程中发挥关键作用，影响免疫治疗的效果。因此，及时、准确、详尽的获取肿瘤内空间结构异质性及细胞浸润评分，捕捉免疫细胞、器官组织细胞之间的动态交互作用以及肿瘤-免疫细胞浸润结构是非常重要的，
本成果通过在卷积神经网络中引入自注意力机制，加强了网络对全局信息的建模能力和上下文的语义信息提取作用，减少了肿瘤微环境复杂因素的干扰以及对人工注释的依赖，将肿瘤微环境细胞亚群分布信息可视化、定量化，直观显示淋巴细胞富集区、肿瘤细胞富集区等特殊病理功能区域，实现了对不同形状的细胞较好的可视化描述，减轻了病理专家标注负担，实现对肿瘤微环境细胞空间组织特征的有效分析，增强了模型的可推广性和临床应用价值。
成果亮点
本成果为了及时、准确、详尽的获取肿瘤内空间结构异质性及细胞浸润情况，基于原创设计的新型网络模型进行了肿瘤微环境中细胞的检测、识别和分割等特征提取，将肿瘤微环境细胞亚群分布信息可视化、定量化，减轻病理专家标注负担。具有以下亮点：
1.针对不同病理图像之间会存在不同色差、染色不一致以及细胞形态差异的问题，成果设计了一种融合卷积和自注意力机制的网络(Convolution and Attention Network, CAN-net)，并针对分割任务设计了基于U-net跳步连接架构的CAN-net分割网络。
2.针对肿瘤组织中细胞核数量不均匀、重叠、边界模糊等问题，成果以CAN-net网络为模型编码器，搭建了有监督的基于空间约束回归的组织病理学细胞表型分析检测模型和基于CAN-net的组织病理学细胞实例分割模型。
3.针对在细胞分割过程中，有监督的方法在训练过程中通常需要病理学家进行高精度标注的问题。
团队介绍
李玮，于2004-2008年就读于山东大学，获得生物化学与分子生物学博士。现为山东大学控制科学与工程学院智能医学工程中心教授，博士生导师，国际环境工程学会委员、中国医学装备协会会员、山东省生物医学学会理事。也是山东环境过程与健康危害实验室骨干（江桂斌院士为主任）、山东省临床肿瘤学会肿瘤病理专家委员会第一届委员会常务委员、山东发明协会常务理事、山东省研究型医院协会超声医学分会副主任委员。美国加州大学戴维斯分校、英国strathclyde大学访问学者，合作导师。主要研究方向为：高光谱成像与图像处理、动态学习、环境污染与健康。
团队依托山东大学控制学院的力量，与美国加州大学戴维斯分校、德国赫尔穆茨环境研究中心、山东省肿瘤医院、山东大学齐鲁医院、中国科学院苏州医工所、山东省先进院等多个科研机构建立了广阔的合作平台，开展了多个领域的研究合作。同时，与浪潮集团、威高集团、山东耀华公司等企业合作推进产业转化，成果丰硕。主持完成了国家自然科学基金、山东省重点研发计划、科技部高端专家引进计划多项，累计科研经费达到千万人民币。在人工智能、图像处理、环境毒理学等领域取得了许多开创性成果。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：- (-) 评价时间：2023-09-28
尹弢
山东生物医学工程学会
副秘书长
综合评价
此成果通过在卷积神经网络结构中引入自注意力机制，加强网络对全局信息的建模能力和上下文的语义信息提取作用，将肿瘤微环境细胞亚群分布信息可视化、定量化，直观显示淋巴细胞富集区、肿瘤细胞富集区等特殊病理功能区域，减少了肿瘤微环境复杂因素的干扰以及对人工注释的依赖，实现了对不同形状的细胞较好的可视化描述，减轻了病理专家标注负担，实现对肿瘤微环境细胞空间组织特征的有效分析，增强了模型的可推广性和临床应用价值。
总体而言，该项目技术思路方向很好，未来市场空间大，发展规划清晰，有利于当前政策要求，转化成熟度很高，值得支持推广。
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