[发明专利]人体内物质代谢功能信息可视化的计算机模拟方法

摘要

本发明属于医学数学仿真及可视化领域，其特征在于，首先根据目标物质在人体内进行代谢的动力学模型和血液中的物质浓度变化函数，计算出该物质在人体目标组织中动态的时间分布密度，得到目标组织中的物质分布密度随时间变化的曲线。然后，将这功能曲线数据映射到人体的真实解剖数据，得到按时间顺序排列的三维体数据，它包含了各个采样时刻点上的人体内物质代谢分布信息。最后，将它实现基于真实解剖结构的人体代谢功能信息的可视化。该方法实施简单，便于临床应用，对多种示踪剂和药物具有普适性，其结果直观、清晰地反映目标物质在人体内进行代谢分布的过程，从而为物质代谢动力学的教育和研究工作提供新的技术平台。

主权项

1.人体内物质代谢功能信息的可视化的计算机模拟方法，其特征在于，依次含有以下步骤，步骤(1)，把包括所要研究的药物在内的目标物质注入人体，通过临床动态测定，得到血液中目标物质分布密度随时间变化的函数曲线，简称血液输入曲线CB(t)，并输入计算机；步骤(2)，向所述计算机输入目标组织的房室代谢动力学模型的冲激响应函数f(K，t)，K是房室模型的动力学参数向量，t是时间，该冲激响应函数的表达式为：$f(K,t)=\frac{k_1}{{\alpha }_2-{\alpha }_1}[{(k_3+k_4-{\alpha }_1)e}^{{\alpha }_{1}t}+{({\alpha }_2-k_3-k_4)e}^{-{\alpha }_{2}t}],$ 其中，${\alpha }_1=(k_2+k_3+k_4-\sqrt{{(k_2+k_3+k_4)}^2-4k_2{k}_4})/2,$ ${\alpha }_2=(k_2+k_3+k_4+\sqrt{{(k_2+k_3+k_4)}^2-4k_2{k}_4})/2,$ (k1～k4)为所要研究的人体内部组织，简称目标组织的房室代谢动力学模型的动力学参数；步骤(3)，所述计算机根据步骤(1)和步骤(2)得到的结果按下式计算目标组织中作为代谢用的目标物质分布密度随时间变化的函数曲线，简称组织输出曲线CT(t)：CT(t)＝f(K，t)CB(t)，其中，表示卷积运算；步骤(4)，所述计算机把步骤(3)得到的组织曲线离散化，得到一组离散数据，每一个离散值代表相应目标组织在相应时刻点上的目标物质分布密度值；步骤(5)，在每个采样时刻点时刻上，在“可视人”数据所表示的三维体中，相应目标组织区域们所对应的元素都根据相应组织输出曲线的采样值进行赋值，使得在每一个采样时刻点上都得到一个新的三维数据体，其中既包含了与“可视人”数据的解剖结构相一致的解剖信息，又包含了每个采样时刻点上相应目标组织中目标物质分布密度的信息；步骤(6)，把步骤(5)得到的按采样时刻先后顺序排列的一系列三维体数据用体绘制技术进行可视化，直观地显示人体内目标物质代谢分布的动态过程；