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《华中科技大学》 2010年
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基于人体和小动物数据库的生理组M3L平台构建

韩道  
【摘要】:生理组学采用组学的方法对生命体解剖结构与生理功能进行跨层次的定量模拟。生理组学研究平台建立解剖结构和生理功能数据库,设计构建跨层次建模描述语言,实现数字化生命体模型的协同开发和共享,提供面向疾病诊疗的重要组织器官生理仿真和模拟计算服务。人体和小动物任何部位的解剖结构都与其生理功能相适应。缺少多物种高精度完整解剖结构和生理功能数据库支持已成为局限生理组学构建完整跨层次模型的障碍;生理组学研究中已建立的标记语言无法针对海量解剖结构数据集及其衍生数据进行描述,结构信息无法真正与功能信息有机关联;生理组学研究平台的协同研究机制依靠国际权威期刊评价模型,具有滞后性并易引入表达错误,无法记录模型的发展过程。 本文构建了中国生理组学研究平台(China Physiome Project),在人体和小动物结构与功能数据库的基础上,建立解剖结构与生理功能的相互关联以及数学模型与实验数据的相互关联,实现了人体与小动物多层次建模的协同研究。主要研究内容和研究结果如下: (1)构建解剖结构与生理功能数据库,以高精度数字化虚拟中国人和数字大鼠数据集为解剖结构数据来源,以文献挖掘等方法获得生理功能数据。二维断面标识数据库管理并存储海量断面成像数据和标识信息,三维解剖结构数据库采用虚拟现实建模语言描述了人体50个器官的结构信息,并实现了在线三维浏览和交互操作;生理功能数据库不仅包含了生理功能实体信息,还包含了各种功能之间的关联信息,为生理组学研究提供更完整的数据支持。 (2)依据MeSH (Medical Subject Heading)定义平台数据层次,规范模型的命名和结构,在平台中形成完整的树形体系,整合多物种跨层次跨学科的解剖和生理模型;针对高精度解剖结构数据集的应用,设计跨层次建模标记语言(MultiscaleModeling Markup Language),定义专用的有效性验证文件,建立模型和数据的标准化描述,规范了模型层次、结构、数据、数学算法的表达,整合了可视化信息,并在层次型数据模型中引入了关系型数据模型,增加模型和数据描述的灵活性和通用性。模型和数据的统一规范避免了文献表达中的歧义和错误,提高了模型和数据的整合效率。 (3)建立了基于Wiki思想的协同开发和共享机制,开放式编辑模式为模型和数据进行及时的纠错和更新,在有效的规范下,将形成“百科全书”式的模型定义;Wiki中的版本控制也将记录模型的发展过程,对比模型间的细微差别,记录模型和数据的专业评价,有效弥补权威期刊的缺陷。 完整的多物种数据库支持和M3L标准化数据规范体现了平台的创新优势。平台将有效应用于航空航天、临床诊断、药物开发及医学教学等领域,降低医药支出,丰富了我国的医学信息数据库,辅助研究人员和医生开展更广泛的研究和实验。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R319

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 周玉;臧慧;詹琼;;动物器官在人体解剖学实验教学的中应用[J];当代医学;2012年29期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张绍祥,刘正津,谭立文,邱明国,李七渝,李恺,崔高宇,郭燕丽,杨晓萍,张伟国,陈现红,陈金华,丁仕义,陈伟,陆明,游箭,许忠信,王欲甦,邓俊辉,唐泽圣;首例中国数字化可视人体完成[J];第三军医大学学报;2002年10期
2 钟世镇;数字化虚拟人体研究现状和展望[J];解放军医学杂志;2003年05期
3 梁峰,鲁强,曾绍群;一种基于MPI的并行体绘制算法[J];计算机工程;2005年13期
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5 唐雷;李泽宇;刘畅;吴坤成;夏寅;刘谦;谢叻;王兴海;洪辉文;钟世镇;;构建高分辨率中国数字人男性数据集[J];医用生物力学;2006年03期
6 王文嘉;刘谦;龚辉;唐雷;钟世镇;骆清铭;;数字虚拟中国人男性一号循环系统的三维建模[J];医用生物力学;2006年03期
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10 李安安;刘谦;龚辉;唐雷;钟世镇;骆清铭;;“虚拟中国人男性一号”高精度骨骼系统的三维建模[J];中国临床解剖学杂志;2006年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 李七渝;张绍祥;谭立文;邱明国;;数字化人脑三维可视化研究[A];第十届中国科协年会论文集(三)[C];2008年
7 吕广明;韩笑;吴辉群;季达峰;;BDA顺行追踪犬脊髓皮质脊髓束及三维可视化研究[A];第十届中国科协年会论文集(三)[C];2008年
8 孙建和;胡吟燕;翟所强;李兴启;;数字化人体结构研究进展和应用[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
9 张乃岳;张力;张学燕;;基于字段匹配的CRM数据挖掘算法与应用[A];逻辑学及其应用研究——第四届全国逻辑系统、智能科学与信息科学学术会议论文集[C];2008年
10 董淑英;周玉生;;复杂系统仿真研究与人体仿真研究内容的探讨[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴学雁;金融时间序列模式挖掘方法的研究[D];华南理工大学;2010年
2 徐河杭;面向PLM的数据挖掘技术和应用研究[D];浙江大学;2010年
3 谢添武;基于蒙特卡罗方法的大鼠辐射剂量学研究[D];华中科技大学;2011年
4 刘洋;基于可视中国人体素数据的内辐射剂量研究[D];华中科技大学;2011年
5 韩燕清;中药治疗多囊卵巢综合征文献数据库的建立及中药疗效的数据分析[D];北京中医药大学;2011年
6 于宏波;阳痿肾阳虚证症状规律及其转录组特征研究[D];成都中医药大学;2011年
7 彭佳扬;代谢网络中功能模块挖掘和进化分析研究[D];中南大学;2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘建东;基于Web访问信息挖掘的数字图书馆个性化服务研究[D];浙江理工大学;2010年
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3 琚长涛;一种带有聚类功能的边界检测算法的研究[D];郑州大学;2010年
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5 徐艳红;基于倾斜时间窗口的频繁项集挖掘算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 曹雄辉;;动物实验对近代医学发展的贡献[J];中国医药导报;2007年15期
2 李文明;李占生;;解剖学教学中心脏实验教学探讨[J];卫生职业教育;2009年11期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张绍祥,刘正津,谭立文,邱明国,李七渝,李恺,崔高宇,郭燕丽,杨晓萍,张伟国,陈现红,陈金华,丁仕义,陈伟,陆明,游箭,许忠信,王欲甦,邓俊辉,唐泽圣;首例中国数字化可视人体完成[J];第三军医大学学报;2002年10期
2 张绍祥,王平安,刘正津,谭立文,邱明国,李七渝,李恺,崔高宇,郭燕丽,刘光久,单锦露,刘继军,张伟国,陈金华,王健,陈伟,陆明,游箭,庞学利,肖红,谢永明,许忠信,王欲甦,邓俊辉,唐泽圣;首套中国男、女数字化可视人体结构数据的可视化研究[J];第三军医大学学报;2003年07期
3 钟世镇,原林,唐雷,黄文华,戴景兴,李鉴轶,刘畅,王兴海,洪辉文,李华,罗述谦,秦笃烈,曾绍群,吴涛,张美超,吴坤成,焦培峰,陆云涛,陈浩,李培良,郜元,王彤,樊继宏;数字化虚拟中国人女性一号(VCH-F1)实验数据集研究报告(英文)[J];第一军医大学学报;2003年03期
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5 钟世镇;数字化虚拟人体研究现状和展望[J];解放军医学杂志;2003年05期
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7 梁峰,鲁强,曾绍群;一种基于MPI的并行体绘制算法[J];计算机工程;2005年13期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 樊继宏,李彭军,原林,唐雷,赵卫东,焦培峰,黄文华,张美超,李鉴轶,钟世镇;建立虚拟中国人网上数据库的有关问题[J];第一军医大学学报;2003年06期
2 刘畅,王兴海,傅群武,洪辉文,唐雷,黄文华,原林,钟世镇;“虚拟中国人Ⅰ号”的动脉灌注[J];中国临床解剖学杂志;2002年05期
3 原林,唐雷,黄文华,李鉴轶,戴景兴,刘畅,吴涛,王兴海,洪辉文,张美超,焦培峰,陆云涛,吴坤成,李培良,樊继宏,郜元,王庆志,王龙江,武雷,张磊,李新安,陈英华,欧阳钧,钟世镇;虚拟中国人男性一号(VCH—M1)数据集研究(英文)[J];第一军医大学学报;2003年06期
4 唐雷,原林,刘畅,吴坤成,戴景兴,李鉴轶,吴涛,夏寅,钟世镇;虚拟中国人切削技术研究[J];第一军医大学学报;2003年06期
5 刘文军,钟世镇;虚拟中国人女性一号松质骨图像数据的配准与三维重建[J];中国临床解剖学杂志;2004年04期
6 唐雷,原林,黄文华,王兴海,洪辉文,樊继宏,钟世镇;“虚拟中国人”(VCH)数据采集技术研究[J];中国临床解剖学杂志;2002年05期
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8 焦培峰,原林,陆云涛,樊继宏,李鉴轶,钟世镇;虚拟中国人女性一号图像数据的配准[J];第一军医大学学报;2003年06期
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10 张美超,赵卫东,原林,李鉴轶,唐雷,钟世镇;建立数字化虚拟中国男性一号膝关节的有限元模型[J];第一军医大学学报;2003年06期
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 本报记者 王研;仿生材料造出六个虚拟中国人[N];辽宁日报;2002年
2 奇 云;“数字化虚拟中国人”更健康[N];大众科技报;2003年
3 奇云;新世纪“虚拟人”应邀闯世界(下)[N];大众科技报;2002年
4 本报记者 徐斌;真实地看透自己[N];重庆日报;2003年
5 本报记者 项铮;从切片到虚拟人[N];科技日报;2002年
6 通讯员 何国平;我国首例女性虚拟人“出生”[N];科技日报;2003年
7 杨林;数字化虚拟人将为多学科研究提供基础[N];大众科技报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张元智;臂丛神经影像形态学和虚拟中国人女Ⅰ号臂丛、腰骶丛神经断层解剖学及可视化初步研究[D];第一军医大学;2005年
2 周泽民;基于虚拟中国人女性一号数据集的虚拟胰腺及周围结构研究[D];第一军医大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张杰;“虚拟中国人男一号”多模态图像配准研究[D];华中科技大学;2007年
2 胡薇;网格技术在数字虚拟人重建中的应用[D];华中科技大学;2006年
3 熊小飞;“虚拟中国人男一号”脑部体数据任意切面绘制[D];华中科技大学;2007年
4 傅栋;三维医学影像交互式控制系统在骨科数字仿真与有限元建模的应用[D];南方医科大学;2007年
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