基于三维医学影像学的组织/器官供血、渗透及滤过模型研究

研究组织/器官的供血、渗透或滤过功能的改变对于识别心脑血管以及肿瘤等疾病的早期病变有较大帮助。心脑血管或肿瘤疾病的形成一方面可能是由血管本身的结构改变导致了血液传送/供血的异常；另外可能由于细胞本身的特性改变导致血供的异常。本项目的研究内容主要是如何建立基于三维医学影像分析的组织/器官供血、渗透及滤过模型，进行模型的理论研究、模拟及影像学验证。由于组织/器官在供血、细胞渗透及滤过等功能表现上具有一定的相似性，因此可以建立基于CT或MRI对比剂增强扫描的通用评价模型，并结合典型的应用进行分析。本研究一方面建立模型研究血管结构参数对血流的影响，并通过体模实验对模型进行评价；同时深入研究房室模型在组织/器官的供血、渗透或滤过功能中的应用，并对模型及其求解方法进行完善，以为医学影像在心脑血管及肿瘤等疾病的早期诊断应用提供理论基础。

组织/器官的供血、渗透及滤过是人体生命现象的基础，研究组织/器官的供血、渗透或滤过功能的改变对于识别心脑血管以及肿瘤等疾病的早期病变有较大帮助。本项目在国家自然科学基金的资助下，把研究主要集中在脑组织供血、肿瘤细胞的渗透性以及肾脏肾小球的滤过率这几个方面。研究内容主要是如何建立基于三维医学影像分析的组织/器官供血、渗透及滤过模型，进行模型的理论研究、模拟及影像学验证。在3年时间内(2011.01-2013.12)，项目已按照计划完成了研究内容，具体包括： .1）.基于CT和MR影像的肾小球滤过率分析模型及求解方法； .2）.基于DSA影像的血管血流速度分析模型及算法研究； .3）.基于MR影像的药物动力学定量分析.4）.基于CT影像的颈动脉血流分析模型； .5）.相关的影像后处理技术，包括：.a).基于CT 和MR影像的肾脏自动分割方法.b).基于局部惯性结构张量的脑部MR影像自动头骨去除.c).基于仿射传播聚类选择的多Atlas右心室精准分割方法.d).基于MR影像的心室隔膜形态分析.e).医学影像三维可视化算法模型优化.在项目研究期间，项目组累计在国内外学术刊物上发表论文22篇，申请发明专利2项，已培养6位博士和24位硕士，正在培养4位博士和16位硕士。项目组成员还充分利用依托单位与东软医疗系统有限公司的产学研关系，把项目研发的一些关键算法成功应用到东软的计算机辅助诊断产品中，如脑灌注CAD、泌尿CAD、肺部CAD和结肠CAD等，带动了医学影像计算机智能辅助诊断技术的进步和相关产业的发展。