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中文摘要：
发展对人体信息整合的物理学、生物学和数学模型，挖掘其中隐含的规律性，是全面掌握和有效利用人体信息的基础。研究物质流场的计算模型和模拟方法是人体信息整合研究中的一个重要基本问题。本课题针对当前医学中几个急需解决的重要问题，利用具有精细解剖学信息的可视人数据集，建立能够模拟人体物质循环代谢规律的生理功能等效的数字化人体模型。主要研究内容是建立形态与功能统一的、以血液循环系统为主干线的体内物质流场的计算模型和可视化动态模拟方法，包括基于功能影象的全身循环和代谢功能信息的检测与提取方法；基于真实解剖形态的功能与解剖信息的融合；分布式多级循环和代谢功能的数学描述、计算模型与模拟算法；以血液循环为总线的人体整体水平上的物质流场模拟方法；主要调控机制的模型与耦合；体内几种重要物质转运与代谢的形态与功能合体的可视化动态模拟；模拟结果的实验验证。
结论摘要：
本项目开展了解剖结构提取、计算机建模，临床医学影像采集和集群计算机建设等方面的研究工作。整个课题的研究工作主要分为两部分:从医学图像中提取解剖结构信息,以及物质流场的建模与可视化模拟。解剖结构信息的提取，主要指器官分割算法，建立了脑部、胸部及腹部主要器官的分割算法，提出了追踪呼吸运动的器官定位方法。研究了PET及CT图像的去噪算法，建立了针对PET/CT图像的交互分析软件。物质流场的建模工作分为以下几方面。首先建立了全身主要器官的代谢模型，特别是建立了肝脏、肾脏等具有复杂代谢功能的器官的动力学模型，弥补了现有模型的不足，为进一步应用提供了新的方法。优化了血液循环系统的代谢模型；以血液循环为总线建立起全身分布的系统模型。结合美国虚拟人的解剖结构数据实现了物质流场三维动态可视化方案。在健康人建模基础上，还研究了癌症病人肿瘤代谢模型。对FDG-PET图像中提取代谢信息的多种方法进行了效果评估。在核素探针的分布模拟基础上，拓展进行了荧光分子探针的模拟和检测的探索性研究，取得了初步成果。
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