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基于深度学习和时序影像构建菌群抗药性预测模型

申报人:张皓云 申报日期:2024-03-17

基本情况

第二十九期上海交通大学大学生创新实践计划
基于深度学习和时序影像构建菌群抗药性预测模型
创新训练项目
工学
生物医学工程类
创新类
材料科学与工程学院
张皓云
学生
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  1. 国家自然科学基金委员会,面上项目,32171463,基于滑动式微流控芯片的实时荧光数字PCR技术的研究,2022/1/12025/12/3158万,在研,主持。
  2. 国家自然科学基金委员会,国家重大科研仪器研制项目,31927803,蛋白-核酸通用型数字式多指标检测系统的研制,2020/1/12024/12/31622万,在研,主要参与。
  3. 国家自然科学基金委员会,青年科学基金项目,21705109,多通道数字PCR滑动芯片单分子灵敏度定量检测痰液中的肺癌相关基因标记物,2018/1/12020/12/3124万,结题,主持。

  1. 已与相关公司进行合作,提供相关的工业技术支持。
  2. 课题组提供实验软硬件平台支持。
  3. 理论实验知识的指导。
  4. 菌群时序影像的数据储备

抗生素的滥用对病人而言可能会细菌耐药,进而产生耐药性和超级细菌,增加患者的痛苦和诊疗过程,从前面所述的耐药性致死案例中,我们也可知其也增加了病危和死亡概率;对医护工作着而言,抗生素的滥用危害了医护工作人员的安全;对药物研发人员而言,也增大了药物研发难度、研发时长和成本,进而影响患者治疗,对整个的医疗体系都有着很大负面的影响。目前抗药性检测的时间通常在两天以上,危重患者无法等待那么长的时间,一个精准且快速的检测设备和模型迫切需要。

本项目拟利用时序菌群影像信息,结合图像算法与深度学习技术,构建基于人工智能的细菌抗药性预测模型。具体研究内容包括:

时序菌群影像信息采集:利用滑动式微流控芯片等先进技术,实时采集细菌菌群的影像信息,记录细菌生长状态、菌落形态等时序变化。

图像处理与特征提取:利用传统图像算法对采集到的时序菌群影像进行处理,提取关键特征,如细菌菌落的形态、密度、分布等。

深度学习模型构建:基于提取的特征,构建深度学习模型,如卷积神经网络(CNNU-net)等,对细菌的抗药性进行预测。通过大量数据的训练和优化,使模型能够准确地预测细菌对特定抗生素的敏感性。

模型验证与优化:利用独立数据集对构建的预测模型进行验证,并进行模型参数调优和性能优化,确保模型具有较高的准确性和稳定性。

应用与推广:将研究成果应用于临床医疗实践中,指导医生制定个性化的治疗方案,减少抗生素的滥用,降低细菌耐药性的风险。同时,将技术推广至药物研发领域,加速新药的研发和上市,促进医疗领域的发展和进步。

选题成员

1

指导教师

序号 教师姓名 电子邮箱 所属学院
1 沈峰 登录状态下查看 生物医学工程学院 第一指导教师

选题附件

  • 基于深度学习和时序影像构建菌群抗药性预测模型.docx
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结束