構建多樣本可變形中國人數字解剖圖譜的可行性研究

《構建多樣本可變形中國人數字解剖圖譜的可行性研究》是依託大連理工大學,由王洪凱擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：構建多樣本可變形中國人數字解剖圖譜的可行性研究
• 依託單位：大連理工大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王洪凱

項目摘要

近年來人體數字解剖圖譜呈現出多樣本和可變形的發展趨勢。本課題旨在研究構建多樣本可變形中國成年人全身圖譜的可行性，這種圖譜可以通過變形的方式改變身高、體重及身體姿態。圖譜的構建需要大量健康人全身CT影像作為訓練樣本。作為可行性研究，我們先採用男女各50例的樣本數量，把課題的重點放在構建方法的研究，擬採用自動分割與專家手工修正相結合的方式從CT中分割出全身多個器官的三維解剖結構，然後用統計形狀訓練的方法從大量樣本中提取出不同人之間的解剖學形變分量，並將這些分量與身高、體重的變化相關聯，從而使圖譜具有改變身高和體重的變形能力。為了賦予圖譜改變身體姿態的能力，需要根據人體的關節位置定義全身骨架圖結構，通過骨架圖來控制關節運動，實現自由的姿態變化。這種可變形人體圖譜將在人體數字仿真建模、基於圖譜的自動醫學影像分析、中國人解剖學特徵統計等方面具有潛在套用價值。

結題摘要

本課題構建可變形中國成年人三維解剖圖譜, 這種圖譜可以通過變形的方式改變解剖結構形態，以模擬不同中國人個體的三維解剖結構。圖譜的構建需要大量健康人全身CT影像作為訓練樣本，採用自動分割與專家手工修正相結合的方式從CT中分割出全身多個器官的三維解剖結構，然後用統計形狀訓練的方法從大量樣本中提取出不同人之間的解剖學變形分量，使圖譜具有改變身高和體重的變形能力。為了賦予圖譜改變解剖學形態的能力。這種可變形人體圖譜將在人體數字仿真建模、基於圖譜的自動醫學影像分析、中國人解剖學特徵統計等方面具有潛在套用價值。 經過3年的研究，本項目取得了以下成果： (1). 從全國醫院共收集健康中國成年人PET/CT數據884例（男性518例、女性366例），遠超過項目計畫目標的100例（男女各50例），從而為本課題和後續深入研究奠定了重要數據基礎。 (2). 在數據處理方法方面，開發了基於多圖譜算法和深度學習算法的PET/CT圖像主要臟器分割方法，實現了大量影像數據的器官自動提取。開發了互動式分割軟體，實現了解剖學專家對自動器官分割的互動式修正，獲得軟體著作權一項，在多家醫院開展臨床試驗，並進入軟體產品化階段。 (3).構建了基於大量訓練樣本的軀幹部位解剖結構可變形圖譜，基於該圖譜與國內單位開展合作，在中國人群電磁輻射評估、基於體表掃描的人體內臟器官估計等方向上開展研究; 統計了中國健康人群CT圖像中骨骼與主要臟器的CT數值隨年齡變化趨勢、以及PET圖像中骨骼與主要臟器的SUV值隨年齡變化趨勢; 完成了正常中國人與骨髓瘤病人的骨骼代謝值比較研究。 (4).構建了基於大量訓練樣本的頭部解剖結構可變形圖譜，基於該圖譜與國內多家單位開展中國人群電磁輻射評估、鼻咽部放療區域勾畫等研究。 (5).構建了基於可變形解剖模型的線上解剖學教育平台。