湖北教育廳課題申請書正文

1、（一）立項依據(jù)與研究內(nèi)容：（一）立項依據(jù)與研究內(nèi)容：1.1.項目的立項依據(jù)項目的立項依據(jù)數(shù)字人體是一個涉及多學(xué)科多領(lǐng)域的綜合性研究課題，是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與信息科學(xué)相互交叉的一個全新領(lǐng)域，它利用數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)人體解剖結(jié)構(gòu)和機(jī)能的可視化，為人體研究相關(guān)領(lǐng)域提供研究平臺與技術(shù)支持。數(shù)字人體研究在醫(yī)學(xué)研究與教學(xué)、新藥開發(fā)、組織工程、人體康復(fù)工程、核放射治療和科學(xué)普及等方面有著廣泛的應(yīng)用前景[1]?；跀?shù)字人體的各種技術(shù)，特別是基于“虛擬中國人男一號”

2、數(shù)據(jù)的多模式圖像融合（Fusion）及三維圖像可視化技術(shù)[2]，可在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域開展應(yīng)用性研究，對加快推進(jìn)數(shù)字化虛擬中國人體研究成果與臨床實(shí)用學(xué)科的結(jié)合意義重大。數(shù)字化虛擬人體多模式圖像融合是數(shù)字人體研究的重要部分之一，也是進(jìn)行臨床應(yīng)用的重要基礎(chǔ)[3]。構(gòu)成“虛擬中國人男一號”的數(shù)據(jù)集有兩種類型：一是通過冰凍斷層銑削的高分辨率彩色斷層照片數(shù)據(jù)；二是同一人體的計算機(jī)斷層成像（ComputedTomography，CT）和磁共振成像（Magic

3、ResonanceImaging，MRI）醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)。這些非同源圖像數(shù)據(jù)為人體研究和臨床診療帶來了海量的、全新的、多方位的素材，如何充分利用這些信息資源，是一個值得探討和研究的問題[4]。非同源圖像的信息融合便是解決此問題的有效途徑之一。如果能將非同源信息進(jìn)行綜合分析，使各種圖像對同一器官反映的信息達(dá)到融合，則對器官的信息表達(dá)能力將超過單個圖像的表達(dá)能力之和，能將來自結(jié)構(gòu)和功能的信息進(jìn)行整合[5]。由于各種圖像的成像設(shè)備不同，成像原理

4、不同和參數(shù)條件不同，使得非同源圖像各自的特征不同，因此其相互之間融合的技術(shù)方法也有所不同。近年來，醫(yī)學(xué)圖像融合在臨床放療應(yīng)用研究中引起了廣泛的關(guān)注，如顱內(nèi)腦腫瘤病變的定位。CT、MRI在確定腦腫瘤部位、大小、數(shù)目、形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、周圍組織反應(yīng)、繼發(fā)顱內(nèi)改變等方面各具優(yōu)勢。在臨床工作中顱內(nèi)腫瘤的診斷首選CT、MRI檢查，多數(shù)情況MRI優(yōu)于CT。然而，在顱內(nèi)腦腫瘤放療中CT或MRI都難以提供腫瘤靶區(qū)精確的部位、形態(tài)和結(jié)構(gòu)等信息，CT、MRI

5、兩種圖像融合可提高定位的準(zhǔn)確性，極大提高人腦表達(dá)的精度，顯著改變患者的放療計劃，為進(jìn)一步制定治療計劃提供非常有價值的信息。為此圖像融合為現(xiàn)究成果與臨床結(jié)合應(yīng)用開發(fā)的進(jìn)程[12]。原始圖像數(shù)據(jù)集來源于“中國數(shù)字虛擬人男一號”的原始數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)集由CT、MRI和彩色斷層切削三種圖像數(shù)據(jù)集組成?！疤摂M中國人男一號”尸體標(biāo)本編號為VCHMaleNO：1男性，24歲，漢族，身高1.66米，胸圍84厘米，體重58公斤，身體健康無重大病史。該男子20

6、02年4月死亡，生前自愿捐獻(xiàn)尸體做科學(xué)研究?！疤摂M中國人男一號”的數(shù)據(jù)采集工作由南方醫(yī)科大學(xué)（原廣州第一軍醫(yī)大學(xué)）完成。圖1.1中（a）圖是標(biāo)本頭部斷層定位圖。MRI圖像數(shù)據(jù)集是用1.5T磁共振儀、自旋回波（SE）序列采集，于2002年6月完成。該數(shù)據(jù)集的掃描層厚為2.0mm，共有796張原始MRI圖像。每張圖像的像素為256256，為16位灰色深度，采用DICOM文件格式存儲，共102MByte數(shù)據(jù)容量。MRI圖像是以不同灰度反映組織

7、弛豫時間長短的數(shù)字化影像，軟組織對比分辨率高。自旋回波序列（SE）是常用的脈沖序列?！爸袊鴶?shù)字虛擬人男一號”MRI圖像采用SE序列采集。圖1.1中（b）圖即是MRI圖像數(shù)據(jù)集頭部斷層的圖像。CT圖像數(shù)據(jù)集是用第四代CT機(jī)掃描采集，于2002年5月完成。該數(shù)據(jù)集的CT掃描層厚為1.0mm，共有1723張原始圖像，每張圖像的像素為512512，16位灰色深度，采用DICOM文件格式存儲，單張斷層圖像存儲大小為516KByte，共869MBy