NIH批准研发实时虚拟患者呼吸模型

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美国国立卫生研究院（NIH）批准资助伦斯勒理工学院的研究员2百万美元用于研发一种应用物理原理实时虚拟患者呼吸的模型,即3D模型联合时间变量所得到的4D模型，它的应用能够明显改善肺癌和肝癌放疗的精确度和效果。

　　在德克萨斯州圣安东尼市的癌症治疗和研究中心，George Xu(生物医学工程和核医学教授)和Suvranu De(机械工程学副教授)与临床专业的同事进行多学科合作，研发4D可视图象人（4-D VIP－Man）。这种虚拟模型是Xu教授正在进行的3-D VIP-Man计划的延伸项目。此项目是一种先进的电脑模型，能用3-D技术模拟射线如何影响人体的器官和组织。Xu教授认为，活人不同于静止的生物，而在肿瘤的放疗和成像中，像肺脏或者心脏这样能够运动的器官是主要的干扰因素。为了判断有效放射计量及其精确数值，医生必须考虑如呼吸运动和空气容积变化这些问题，它们在放疗过程中会受生理因素影响。实时模拟能够使得医生在短时间片段内能观测到肺、肝、肾和心相对与外射线是静止的。在临床治疗中，做到这点即意味着，医生在为运动的肿瘤作放疗时能更有把握。4-D VIP－Man可以让医生和医学物理学家精确地预测和监测这些解剖改变，从而在任何时候都能提供最有效的治疗。但4-D VIP－Man很难研制。

　　应用先进的计算机技术，模拟肺的运动是可行的；但是，不能做到实时模拟。对于精确放疗来说，应用物理技术实时虚拟人体功能能最终解决这个问题。这项计划的主要难度在于如何研发相应的运算法则，从而依照组织真实的生物力学性质实时模拟肺及临近组织的运动。Xu教授预测，基于物理学的4-D VIP-Man将最终在生物医学领域更广泛地用作解剖模型，帮助治疗有呼吸道疾病和心脏病的患者。