“虛擬患者”為放射治療模擬實時器官運動
時間：2008-11-23 20:48:00
來源：UltraLAB圖形工作站方案網(wǎng)站
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作者：admin
美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）批準(zhǔn)資助倫斯勒理工學(xué)院的研究員2百萬美元，用于研發(fā)一種應(yīng)用物理原理實時虛擬患者呼吸的模型,即3D模型聯(lián)合時間變量所得到的4D模型，它的應(yīng)用能夠明顯改善肺癌和肝癌放療的精確度和效果。
在德克薩斯州圣安東尼市的癌癥治療和研究中心，George Xu(生物醫(yī)學(xué)工程和核醫(yī)學(xué)教授)和Suvranu De(機械工程學(xué)副教授)與臨床專業(yè)的同事進行多學(xué)科合作，研發(fā)4D可視圖象人（4-D VIP－Man）。這種虛擬模型是Xu教授正在進行的3-D VIP-Man計劃的延伸項目。此項目是一種先進的電腦模型，能用3-D技術(shù)模擬射線如何影響人體的器官和組織。
Xu教授認(rèn)為，活人不同于靜止的生物，而在腫瘤的放療和成像中，像肺臟或者心臟這樣能夠運動的器官是主要的干擾因素。為了判斷有效放射計量及其精確數(shù)值，醫(yī)生必須考慮如呼吸運動和空氣容積變化這些問題，它們在放療過程中會受生理因素影響。實時模擬能夠使得醫(yī)生在短時間片段內(nèi)能觀測到肺、肝、腎和心相對與外射線是靜止的。在臨床治療中，做到這點即意味著，醫(yī)生在為運動的腫瘤作放療時能更有把握。4-D VIP－Man可以讓醫(yī)生和醫(yī)學(xué)物理學(xué)家精確地預(yù)測和監(jiān)測這些解剖改變，從而在任何時候都能提供最有效的治療。但4-D VIP－Man很難研制。
現(xiàn)在，Xu教授和De副教授正集中精力研究呼吸功能。應(yīng)用先進的計算機技術(shù)，模擬肺的運動是可行的；但是，不能做到實時模擬。對于精確放療來說，應(yīng)用物理技術(shù)實時虛擬人體功能能最終解決這個問題。這項計劃的主要難度在于如何研發(fā)相應(yīng)的運算法則，從而依照組織真實的生物力學(xué)性質(zhì)實時模擬肺及臨近組織的運動。Xu教授預(yù)測，基于物理學(xué)的4-D VIP-Man將最終在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更廣泛地用作解剖模型，幫助治療有呼吸道疾病和心臟病的患者。同時，他將通過計算機學(xué)人體影像協(xié)會（http://www.virtualphantoms.org）與全世界的研究者合作，繼續(xù)研究3-D VIP-Man，創(chuàng)造虛擬患者的“家族譜” 。
Xu教授以前的學(xué)生Chengyu Shi（臨床醫(yī)學(xué)物理學(xué)家）和Martin Fuss（放射腫瘤學(xué)家）認(rèn)為，在解決肺的運動問題后，放療效果會更好。在得知他們的興趣后，Xu和田納西州的研究組開始合作。在與De副教授（他曾用3-D VIP-Man技術(shù)模擬外科手術(shù)中組織的變形）聯(lián)系后，將3-D VIP-Man改進為4-D VIP-Man的想法就產(chǎn)生了。
從1997年以來，Xu一直致力于應(yīng)用先前的可視人體工程計劃（Visible Human Project ）來研究3-D VIP-Man，其數(shù)據(jù)集來源于美國國家醫(yī)學(xué)圖書館，經(jīng)費來源于NIH和國家科學(xué)基金會CAREER獎金。新的4年科研基金由美國國家醫(yī)學(xué)圖書館（NIH的一部分）資助。
在德克薩斯州圣安東尼市的癌癥治療和研究中心，George Xu(生物醫(yī)學(xué)工程和核醫(yī)學(xué)教授)和Suvranu De(機械工程學(xué)副教授)與臨床專業(yè)的同事進行多學(xué)科合作，研發(fā)4D可視圖象人（4-D VIP－Man）。這種虛擬模型是Xu教授正在進行的3-D VIP-Man計劃的延伸項目。此項目是一種先進的電腦模型，能用3-D技術(shù)模擬射線如何影響人體的器官和組織。
Xu教授認(rèn)為，活人不同于靜止的生物，而在腫瘤的放療和成像中，像肺臟或者心臟這樣能夠運動的器官是主要的干擾因素。為了判斷有效放射計量及其精確數(shù)值，醫(yī)生必須考慮如呼吸運動和空氣容積變化這些問題，它們在放療過程中會受生理因素影響。實時模擬能夠使得醫(yī)生在短時間片段內(nèi)能觀測到肺、肝、腎和心相對與外射線是靜止的。在臨床治療中，做到這點即意味著，醫(yī)生在為運動的腫瘤作放療時能更有把握。4-D VIP－Man可以讓醫(yī)生和醫(yī)學(xué)物理學(xué)家精確地預(yù)測和監(jiān)測這些解剖改變，從而在任何時候都能提供最有效的治療。但4-D VIP－Man很難研制。
現(xiàn)在，Xu教授和De副教授正集中精力研究呼吸功能。應(yīng)用先進的計算機技術(shù)，模擬肺的運動是可行的；但是，不能做到實時模擬。對于精確放療來說，應(yīng)用物理技術(shù)實時虛擬人體功能能最終解決這個問題。這項計劃的主要難度在于如何研發(fā)相應(yīng)的運算法則，從而依照組織真實的生物力學(xué)性質(zhì)實時模擬肺及臨近組織的運動。Xu教授預(yù)測，基于物理學(xué)的4-D VIP-Man將最終在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更廣泛地用作解剖模型，幫助治療有呼吸道疾病和心臟病的患者。同時，他將通過計算機學(xué)人體影像協(xié)會（http://www.virtualphantoms.org）與全世界的研究者合作，繼續(xù)研究3-D VIP-Man，創(chuàng)造虛擬患者的“家族譜” 。
Xu教授以前的學(xué)生Chengyu Shi（臨床醫(yī)學(xué)物理學(xué)家）和Martin Fuss（放射腫瘤學(xué)家）認(rèn)為，在解決肺的運動問題后，放療效果會更好。在得知他們的興趣后，Xu和田納西州的研究組開始合作。在與De副教授（他曾用3-D VIP-Man技術(shù)模擬外科手術(shù)中組織的變形）聯(lián)系后，將3-D VIP-Man改進為4-D VIP-Man的想法就產(chǎn)生了。
從1997年以來，Xu一直致力于應(yīng)用先前的可視人體工程計劃（Visible Human Project ）來研究3-D VIP-Man，其數(shù)據(jù)集來源于美國國家醫(yī)學(xué)圖書館，經(jīng)費來源于NIH和國家科學(xué)基金會CAREER獎金。新的4年科研基金由美國國家醫(yī)學(xué)圖書館（NIH的一部分）資助。
