個體化的虛擬生理心室建模與仿真方法研究

《個體化的虛擬生理心室建模與仿真方法研究》是依託哈爾濱工業大學，由王寬全擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：個體化的虛擬生理心室建模與仿真方法研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王寬全

項目摘要

每年我國約有350萬人死於心血管疾病，其中有90%的人患有室性心律失常。可是，現有的技術和手段難以有效地對心室病變進行準確的早期診斷和治療。其根本原因在於對個體化心室複雜的生命活動現象缺乏系統性的理論認識。因此本課題在前四項基金項目工作的基礎之上，擬開展面向臨床的、可預測的、多模態的個體化虛擬生理心室建模與仿真方法研究。基於個體病人的生理功能數據和解剖結構數據，利用圖像分割與數據融合、虛擬心臟建模與仿真、並行計算和科學可視化的相關理論與方法，重點研究個體化心室模型的構建方法，心室解剖數據和功能數據（電壓、電流、離子濃度、力學形變）融合方法。通過仿真與臨床驗證來提取心室病變過程中臨床上無法觀察到的病理指標，以輔助醫生做治療決策；通過仿真來確定心律失常的顫源，來引導醫生射頻消融；通過藥物仿真來篩選最佳治療藥物，以輔助醫生用藥；從而，為個體化心臟疾病的預防、治療與藥物篩選提供一個有效的研究手段。

結題摘要

個體化心室建模與仿真綜合運用心室醫學圖像分析、數學建模技術和電生理學對心室解剖和功能建模並模擬心室功能，研究病變情況下的心室功能的改變，是現代計算心臟學領域的重要研究分支。高效的心室醫學圖像處理技術和個體化的仿真方法是亟需解決的關鍵科學問題。項目主要研究內容包括：個體化的心室建模方法研究；個體化的心肌梗死仿真研究；個體化的人心室生物起搏器機制的仿真研究；面向疾病的室性心律失常建模與仿真研究。圍繞以上四個方面的研究內容，提出了高效的心室建模方法，論證了心肌梗死區域大小和位置對心肌功能的影響，實現了生物起搏器的機制建模與仿真，構建了面向疾病的室性心律失常心肌電生理模型。構建了大規模的心室醫學圖像資料庫和心肌梗死仿真資料庫，並通過仿真手段計算出起搏器能穩定起搏所需的起搏細胞數量數據。在圖像分析方面，本課題提出的個體化心室建模方法，在基於大規模數據的心室疾病篩查和個體化心室模型構建方面具有廣泛的套用前景和高的科學價值。在電生理仿真方面，本課題從細胞到組織級別開展了人類心室起搏器的建模與仿真，探究生物起搏器的起搏機制和多種心室疾病的病理機制，為心臟電生理仿真技術的早日臨床套用提供理論支持和方法指導。