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维肝——全球领先的肝癌前期疾病诊断和手术规划领航者
医生重建肝脏三维结构时间：1-2小时 ，效率低 无法自动计算肝体积和自动分段 无法满足临床需求。
一、项目进展
创意计划阶段
二、负责人及成员
姓名
学院/所学专业
入学/毕业时间
刘凯
计算机与电子信息学院/电子信息
2020.9/2024.6
胡思蓉
国际学院/金融数学
2019.9/2023.6
黄康平
计算机与电子信息学院/电子信息
2021.9/2025.6
三、指导教师
姓名
学院/所学专业
职务/职称
研究方向
张学军
计算机与电子信息学院
教授
图像识别
四、项目简介
医生重建肝脏三维结构时间：1-2小时 ，效率低 无法自动计算肝体积和自动分段 无法满足临床需求。团队提出了肝脏诊断医疗辅助云平台新方案。我们有四大核心技术，第一是首创TPS与FFT结合进行肝脏硬度检测，肝脏采用cine-tagging网格标签，空域与频域相结合；第二是基于医学图像的多模态、多特征量的肝脏疾病检测方案，多模态、多特征量融合，有效提高检测准确率，肿瘤检测识别率行业领先高达97% ；第三是FPGA+边缘计算赋能CT数据腹部器官三维重建，建模时间从1-2小时降为1-2分钟；第四是首创 边缘差分检测算法，解决了纤维化肝脏难以快速精确建模的世界难题，建模精度世界领先。目前有发明专利 9项，国际发明专利1项，软著12项。我们与美国南加大、日本岐阜大学、德国布莱梅大学肝脏诊断领域国际知名专家就肝脏纤维化建模、CT数据肝脏器官分割等课题展开合作研究。2021年CSIG图像图形中国行 团队成员刘凯、曹欣燃与指导老师张学军教授同中国科学院蒋田仔、电子科技大学教授陈华富、吉林大学教授王世刚、南开大学教授程明明就“精准目标分割与识别”主题进行交流讨论。美国南加州大学凯克医学院腹部影像科放射学主任Vinay Duddalwar对本项目进行肯定和推荐。我们的肝脏纹理分析方法被RSNA北美放射学会评为“最佳肝硬化成像工具”。我们与6家国内外顶尖医疗院校进行产学研合作研究。
广西大学
2022-08-11
构建组学数据库助力肿瘤信号通路
建设消化系统肿瘤的大数据平台，通过整合肿瘤临床信息、影像数据、生物样本库数据、高通量生物多组学的数据，系统地构建消化系统肿瘤大数据，并结合人工智能平台进行大数据的挖掘与分析。该团队基于肿瘤大数据平台开展肿瘤临床诊疗的真实世界研究，探索肿瘤的精准诊断、预后预测和耐药分子机制 徐瑞华教授团队开始着手构建磷酸化定量数据库qPhos。通过收集已发表的定量磷酸化组数据，共整合了199071个磷酸化位点上的3537533个定量磷酸化信息，其中86%的数据来自肿瘤组织样本及相关细胞系。有关定量实验的详细信息，包括实验条件、实验所用的细胞系或样本等数据也纳入了数据库中。对每个磷酸化位点，都注释了实验验证的或潜在的上游激酶，以便理解其分子调控机制。同时，通过整合UniProt，ExPASy和DrugBank等数据库中的信息，对磷酸化位点所在蛋白质的生化特征、上游激酶的靶向药物情况进行了详细的注释，方便查询和使用。 此外，数据库中还开发了qKinAct分析模块，研究人员可以基于自己的定量磷酸化组数据分析得到相应的激酶活性相关磷酸化位点信息，进而分析异常的磷酸化信号通路。因此，qPhos是首个全面涵盖肿瘤和疾病相关重要磷酸化修饰动态水平的数据库，为研究蛋白磷酸化修饰及其动态调控提供了一站式服务。
中山大学
2021-04-13
妇科恶性肿瘤分子机理及干预治疗研究
本项目以国家重大专项、"863"和"973"项目等为基础，多年来深入研究妇科恶性肿瘤发生发展相关的重要分子机制，并以此研究为基础，探索和发展在妇科恶性肿瘤治疗方面可能的新思路、新途径及新策略，并取得了创新性成绩。 1、妇科恶性肿瘤发生发展相关基因的筛选、鉴定、功能与临床预后研究： 应用SEREX、差异蛋白质组学和免疫蛋白质组学等方法鉴定与妇科恶性肿瘤发生发展相关的新基因或功能未知基因。采用多种卵巢癌动物模型对上述多个功能未知和新基因进行了功能研究，揭示了它们在妇科恶性肿瘤发生发展中的作用。 2、妇科恶性肿瘤干预治疗研究 针对卵巢癌细胞开展了新型主动免疫治疗研究。将主动免疫治疗与阻断肿瘤内血管生成、淋巴管生成等抗肿瘤间质治疗相结合，为肿瘤疫苗及抗肿瘤间质治疗研究提供了新思路。针对在肿瘤中高表达，与肿瘤发生、发展、转移、预后等密切相关的基因为靶点，构建了一系列针对单靶点和双靶点的RNA干扰治疗载体，对卵巢癌等多种移植瘤开展RNA干扰基因治疗研究，筛选出了有明显抗肿瘤活性的新型基因治疗候选药物。 这些代表性研究成果共表相关论文40余篇，这些开创性的研究已经作为他人进一步研究的基础, 并得到其他研究者所发表论文的证实。
四川大学
2016-04-29
新型肝素/PEI肿瘤靶向基因治疗载体研发
缺乏安全、高效率的基因导入载体是当前基因治疗面临的关键科学问题和技术难题。我们在前期研究中，针对目前常用的聚乙烯亚胺（PEI25K）非病毒基因载体面临的不可降解、毒性大、难代谢、靶向性差等问题，采用肝素与小分子量聚乙烯亚胺（PEI）为主要原料，设计、制备了一种新型的肝素/PEI肿瘤靶向基因治疗载体，具有可降解、毒性低、可靶向肿瘤、可静脉注射等特点，显示了较好的临床应用前景。本项目将在前期研究的基础上，进一步优化肝素/PEI的制备工艺，阐明影响肝素/PEI生物学效应的关键因素，研究其体内分布、代谢和早期安全性，研发一种具有临床应用前景的新型肝素/PEI靶向肿瘤基因治疗载体，为创制新型肿瘤基因治疗药物提供新的基因导入系统选择。 针对当前常用PEI25K（聚乙烯亚胺）非病毒基因载体不可降解、毒性高和靶向性差的缺点，首先采用肝素偶联小分子量PEI制备了一种新型可降解、毒性低、转染效率高的阳离子肝素-PEI基因载体，进一步利用肝素具有肿瘤靶向性、带负电荷、可在肿瘤部位快速降解、生物相容性好等特点，通过在DNA/肝素复合物表面修饰肝素，制备了一种肿瘤靶向的新型肝素/PEI基因载体。下一步将研究肝素/PEI的粒度分布、行貌、表面电位、稳定性、基因装载能力、降解行为、基因释放行为等理化性质，阐明制备工艺对这些重要理化性质的影响规律。研究肝素/PEI的细胞毒性、转染效率、肿瘤靶向性、体内分布等生物学效应，阐明肝素/PEI的理化性质对这些体内外生物学效应的影响规律。基于我们已有的非病毒基因载体中试生产平台，设计肝素/PEI中试生产流程，开展中试制备工艺研究。
四川大学
2016-04-15
QFR无创冠心病精准诊断系统
冠心病是全球致死率第一的疾病，我国现有冠心病患者1100万，临床常规检查方法（仅冠脉造影检查）的误诊率高达30%；目前公认的精准冠心病诊断“金标准”为基于一次性使用压力导丝测量的血流储备分数（FFR），但由于FFR技术本身的繁琐和安全问题影响了它的普及，众多冠心病患者没有获得最佳的诊断和治疗。本项目经过十余年的研发与产学研合作，突破了冠心病无创精准诊断的瓶颈，取得了一系列国际上具有独创性的成果。
1.博动医学影像联合上海交通大学创新地发明了基于一种耦合影像三维重建与流体力学计算的定量血流储备分数（QFR）无创冠心病精准诊断系统，在国际上首次实现了无需昂贵一次性耗材、仅采用冠脉造影影像即可无创实时获得血流储备分数进行心肌缺血评估，建立了冠状动脉功能学评估的新标准。
2.本项目已完成多项临床研究，临床研究结果表明，QFR系统提高35%临床诊断准确度，降低80%检查费用，节省90%检查时间，该检查已进入中国、美国、英国、法国等15个国家的50余家医院，开始临床应用，QFR已进入2018年《日本心血管介入治疗规范专家共识》，逐步成为各国的诊疗规范；
3.QFR系统已于2017年5月获国家食药监局特别审批为“创新医疗器械”，且于2017年4月获批欧盟CE认证，成为中国原创、全球创新的医疗器械；
目前该系统已获得14项国内发明专利授权、3项PCT专利授权、8项实用新型专利、软件著作权登记1项。美国心脏病学会期刊（JACC，IF=19.89）等心血管介入领域权威期刊上发表论文23篇。在美国TCT、法国EuroPCR和中国CIT等国际权威学术会议上共开展56场手术转播；临床专家一致认可该技术的临床前景，认为QFR为导管室新工具，有望成为每位冠心病患者诊断的常规检查手段。
美国TCT2017大会手术转播
QFR设备在手术室中应用
QFR设备实机
QFR技术的原理图
上海交通大学
2021-05-11
新型冠状病毒快速诊断试剂盒
华东师范大学生命科学学院生物医学团队成功制备新型冠状病毒（2019-nCoV）快速诊断试剂盒，仅需一滴血十分钟就可以出检测结果，该试剂盒目前已交付浙江大学医学院附属第一医院，开展对疑似感染者、密切接触者、确诊病例的临床验证。
团队筛选出多个新冠病毒的优势抗原表位肽，并基于抗原表位肽开发出了灵敏性高、一致性好的IgG/IgM抗体诊断试剂盒。这款检测试剂盒操作便捷，仅需“一滴血，十分钟”就可以出检测结果，目前已经免费交付医院对疑似感染者、密切接触者、确诊病例进行扩大样本量的临床测试。
该团队利用噬菌体展示技术构建康复病人抗体库，筛选治疗性中和抗体，截止目前已经筛选到多株可以和病毒蛋白特异性结合的全人源抗体，接下来要在传染病诊治国家重点实验室P3实验室评估抗体阻断病毒进入细胞的中和活性。
华东师范大学
2021-04-10
糖尿病肾病早期诊断试剂盒
团队发现一种特异性的引起肾脏早期损伤的AGEs自身抗体，自身抗体可以介导补体系统和T细胞对表达抗原的分子和细胞进行攻击，针对AGEs的自身抗体在疾病发生不同阶段识别肾脏足细胞、基底膜和系膜细胞表面的特异AGEs，从而引起肾损伤，导致糖尿病肾病。基于此，团队推测这类自身抗体可用于糖尿病肾病的早期诊断。
南京大学
2021-04-10
临床长时程心电智能诊断平台
基于长时程医疗数据的临床心电智能检测平台是推动心血管疾病科学防治和管理升级的关键技术。近年来，众多医疗设备厂商在可穿戴设备领域大力投入，所研发可穿戴设备可实现用户心电图等生理健康数据的长时程监测，弥补了医院测量心电图的短时性。本课题中，基于人工智能算法研发心血管疾病智能诊断系统，将可穿戴设备、移动终端、云端服务器所实现自动诊断结果与专家诊断结果有机结合起来，实现心电疾病诊断智能化。长时程临床心电智能检测平台的建立，利用可穿戴设备实现了对用户身体状况的长时程监测和异常筛查，可有效推动心血管疾病健康管理模式建立。
清华大学
2021-04-11
磁微粒系列分离诊断试剂产品及技术
作为高新技术产业的磁性生物分离技术，在蛋白纯化、核酸提取与分离、病毒及特定细胞检测、生物传感器等方面均得到了广泛的应用。利用磁性生物分离技术制备的用于蛋白质、细胞、核酸、病毒等分离检测的试剂盒，能够实现快速、特异性和高效的生物检测。因此，磁性生物分离技术具有广泛的应用前景，并已成为高新技术产品研发的一个热点，对于细胞/基因治疗、生物制品研发、疾病预防与早期快速诊断治疗、检验检疫等高技术行业的发展具有极大的推动作用。本项目在已有自主知识产权的磁性纳米粒子（SPIO）的绿色环保低成本的先进制备技术基础上，建立对SPIO表面进行不同类型功能化的构建技术和方法，一步实现不同聚合物对超顺磁性四氧化三铁纳米粒的可控包裹，并可获得粒径均一、形状和尺寸可控的磁性复合微球，利用具有优异抗蛋白质吸附能力的聚合物，如聚乙二醇等对磁性复合微球表面可控功能化，以及多种抗体或特异性识别基团联用机制，降低对生物分子的非特异性吸附，实现对目标物的高特异性吸附与分离，以获得具有我国自主知识产权的新型高效环保的磁性纳米生物分离材料及系统。 主要技术指标：1. SPIO的日产量>100克，生产过程中不使用对环境危害大的、毒性强的有机化合物。粒径为10－20nm，30天内不发生团聚。2. 根据所分离的不同目标物，SPIO与不同聚合物的复合微球粒径为100－1000nm不等，且粒径分布均匀，30天内不发生团聚。 多功能纳米复合微球具有生物相容性和生物安全性。对细胞、蛋白、核酸等的分离效率及所保持的生物活性均不低于95%。 应用范围： 磁性蛋白质分离产品是一种高附加值的产品，可用于细胞/基因治疗、生物制品研发、疾病预防与早期快速诊断治疗、检验检疫等领域，市场需求量大，具有巨大的经济效益。国外公司每10毫升规格的免疫磁珠的价格均在万元左右，远远高于相同质量的黄金售价，但由于技术及开发成本的限制，磁性生物分离产品的国产化程度低，即使有少数公司从事磁性载体的研发，但多为仿造国外公司的产品，技术含量低，这不仅在知识产权方面存在潜在风险，而且在产品竞争力方面远远落后于国外已商业化的产品。因此，研发具有我国自主知识产权的磁性蛋白质分离技术及产品，对于我国经济、社会的发展都具有深远的意义。目前，磁性蛋白质分离技术及产品已被国际、国内各大医院、检测单位认可，并用于实际生物样品的分离，创造了极大的社会和经济效益。 项目目前处于小批量生产阶段，成果权属为我校独自拥有。
四川大学
2021-04-11
QFR无创冠心病精准诊断系统
项目成果/简介:冠心病是全球致死率第一的疾病，我国现有冠心病患者1100万，临床常规检查方法（仅冠脉造影检查）的误诊率高达30%；目前公认的精准冠心病诊断“金标准”为基于一次性使用压力导丝测量的血流储备分数（FFR），但由于FFR技术本身的繁琐和安全问题影响了它的普及，众多冠心病患者没有获得最佳的诊断和治疗。本项目经过十余年的研发与产学研合作，突破了冠心病无创精准诊断的瓶颈，取得了一系列国际上具有独创性的成果。1.博动医学影像联合上海交通大学创新地发明了基于一种耦合影像三维重建与流体力学计算的定量血流储备分数（QFR）无创冠心病精准诊断系统，在国际上首次实现了无需昂贵一次性耗材、仅采用冠脉造影影像即可无创实时获得血流储备分数进行心肌缺血评估，建立了冠状动脉功能学评估的新标准。2.本项目已完成多项临床研究，临床研究结果表明，QFR系统提高35%临床诊断准确度，降低80%检查费用，节省90%检查时间，该检查已进入中国、美国、英国、法国等15个国家的50余家医院，开始临床应用，QFR已进入2018年《日本心血管介入治疗规范专家共识》，逐步成为各国的诊疗规范；3.QFR系统已于2017年5月获国家食药监局特别审批为“创新医疗器械”，且于2017年4月获批欧盟CE认证，成为中国原创、全球创新的医疗器械；目前该系统已获得14项国内发明专利授权、3项PCT专利授权、8项实用新型专利、软件著作权登记1项。美国心脏病学会期刊（JACC，IF=19.89）等心血管介入领域权威期刊上发表论文23篇。在美国TCT、法国EuroPCR和中国CIT等国际权威学术会议上共开展56场手术转播；临床专家一致认可该技术的临床前景，认为QFR为导管室新工具，有望成为每位冠心病患者诊断的常规检查手段。美国TCT2017大会手术转播QFR设备在手术室中应用QFR设备实机QFR技术的原理图知识产权类型:发明专利技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目
上海交通大学
2021-04-10