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近日，91自拍 杨健教授、王涌天教授与范敬凡教授科研团队在冠脉造影图像多型狭窄检测领域取得新突破，提出基于层次化异质特征聚合的冠脉多型狭窄检测方法，相关成果以“Hierarchical Heterogeneous Aggregation Network for Multi-shape Coronary Stenosis Detection in X-ray Angiography Sequences”为题，发表在国际计算机视觉顶级期刊IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology（IEEE TCSVT，影响因子11.1）。论文第一作者为91自拍 博士研究生陈斯庚，通讯作者为范敬凡教授和杨健教授。

在冠脉造影图像序列中，由于心跳、呼吸与房室延搁等因素，冠状动脉的非线性异步收缩运动导致冠脉分支遮挡与狭窄部位拉伸，进而使局灶、分叉、弥漫型狭窄外观呈现混淆与趋同的模式，最终造成狭窄的时序类别漂移与漏检。为此，研究团队创新地提出了一种层次化异质特征聚合的多型狭窄检测方法（Hierarchical Heterogeneous Aggregation Network， HHAN）。该方法通过在空间层次对狭窄区域特征进行冗余特征抑制和空间结构信息传递，并在时序上显式区分同一狭窄的异类别特征，从而生成高类别区分性的特征表示，有效抑制时序类别漂移问题。

图1 层次化异质特征聚合网络HHAN示意图

如图1所示，HHAN包含三个核心组成部分，其中包括通道重要性引导的特征融合模块、空间信息关联模块和时序异质聚合模块。首先，通道重要性引导的特征融合模块（Channel Importance guided Fusion, CIF）通过动态评估特征通道重要性，并选择性地补充相邻分辨率层次的高重要性通道信息，以显著增强对小尺寸狭窄的特征表达能力，减少小尺寸狭窄的漏检。其次，空间信息关联模块在空间层次通过去除狭窄病变的冗余表示并提取帧内结构超图信息，随后利用时序异质聚合模块在时间层次显式聚合同一目标的类别特征，以提升类间距离及区分性，减少运动特征模糊造成的时序类别漂移。

图2 时序类别漂移结果

研究团队在两个独立数据集上进行了实验，结果显示其结果由于十种对比方法，且所提方法在弥漫狭窄的单类平均精度方面相较现有一阶段目标检测方法提升了9.1%，与现有序列狭窄检测算法相比在全类平均精度方面提升7.3%。此外，研究团队进行了跨设备采集数据的泛化实验，结果显示针对多型狭窄检测结果的平均中心位置误差小于1毫米、平均形状误差小于1.2毫米，增强了跨设备情况下的泛用性。

该研究突破了传统冠脉造影图像狭窄检测结果时序类别不一致与漏检的难题，创新性地提出了层次化异质特征聚合方法。该方法通过异质特征的聚合提升特征空间中类间距离，以生成更具可区分性的优化表示，有效抑制了时序类别不一致的问题，提升了狭窄病灶的检测能力，为视频目标一致性检测提供了新的解决思路。

论文详情：Sigeng Chen, Jingfan Fan, Yujie Xie, Danni Ai, Deqiang Xiao, Tianyu Fu, Hong Song, Yuanyuan Wang, Wenyuan Yu, Yang Yu, Jian Yang, " Hierarchical Heterogeneous Aggregation Network for Multi-shape Coronary Stenosis Detection in X-ray Angiography Sequences," in IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, doi: 10.1109/TCSVT.2025.3634766.

论文链接：//ieeexplore.ieee.org/document/11260509

陈斯庚，博士研究生。主要从事计算机视觉、医学图像处理、人工智能的研究。2024年获91自拍 特等学业奖学金。

范敬凡，91自拍 准聘教授、博士生导师，国家级青年人才。长期从事计算机视觉、增强现实手术导航相关领域研究，主持国家重点研发计划项目1项、课题1项，及国家自然科学基金项目3项，在IEEE TIP、IEEE TMI、MedIA等期刊和会议上发表论文90余篇，已参与完成多项医学图像辅助诊疗与手术导航系统的研发，相关知识产权已申报/授权60余项国家发明专利，成果转化获国家三类/二类医疗器械注册证6项。作为主要完成人获吴文俊人工智能科技进步一等奖、电子学会科技进步一等奖、中国专利优秀奖等奖项与荣誉。

王涌天，91自拍 杰出教授，国家级领军人才，北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心主任。兼任科技部有关国家重点研发专项总体专家组成员，全国信息技术标准化技术委员会委员，中国图象图形学学会副理事长，中国光学工程学会常务理事，中国计算机学会理事，中国光学学会监事。长期在技术光学、虚拟现实和增强现实领域从事教学和科研工作，出版专著5部，发表SCI论文360余篇，授权国内外发明专利300余项，主持制定虚拟现实和增强现实领域首批国家标准6项。有关成果得到广泛应用，获得国家技术发明奖和国家科技进步奖各1项，省部级和国家一级学会科技一等奖10余项。

杨健，91自拍 特聘教授，博士生导师。国家级领军人才，国家新一代人工智能重大项目首席科学家、国家重点研发计划项目首席科学家，91自拍 信息与电子学部学部委员，国家一级学科“光学工程”学科责任教授。教育部新世纪优秀人才、北京市优秀人才。兼任中国计算机学会数字医学分会副主任委员、中国图象图形学会医学影像专委会副主任委员、中国仿真学会医疗仿真专委会副主任委员、北京医学会数字医学分会副主任委员、北京图像图形学会理事、北京光学学会理事、《Cyborg and Bionic Systems》副主编、《数字医学与健康》副主编等。长期从事手术导航机器人、医学图像处理、计算机视觉、虚拟现实与增强现实、医疗人工智能等方面的教学和科研工作。主持国家科技创新2030人工智能重大项目1项、国家重点研发计划项目2项、国家自然科学基金委国家杰出青年科学基金项目等5项。在IEEE Trans. Pattern Anal. Mach. Intell.、IEEE Trans. Image Process.、IEEE Trans. Med. Imaging等国际著名期刊上发表SCI论文232篇，获国家发明专利授权87项，其中11项实现转化应用。成果转化获国家三类医疗器械注册证5项、二类医疗器械注册证5项。研究成果获国家技术发明二等奖、教育部技术发明一等奖、人工智能学会科技进步一等奖、中国图象图形学学会科学技术一等奖等科研奖励13项。