微血管网络在机体生理功能的实现中起着至关重要的作用,其生成研究为受损微血管网络的修复提供了潜在的治疗方向。目前,已有研究完成了虚拟异质性微血管树的生成,但由于显微图像无法清晰呈现毛细血管分布,开发符合真实生长规律的毛细血...微血管网络在机体生理功能的实现中起着至关重要的作用,其生成研究为受损微血管网络的修复提供了潜在的治疗方向。目前,已有研究完成了虚拟异质性微血管树的生成,但由于显微图像无法清晰呈现毛细血管分布,开发符合真实生长规律的毛细血管生长算法成为微血管网络生成领域的关键挑战。本研究提出了一种基于异质性微血管树的毛细血管生长算法。研究首先获取3个大鼠肠系膜微血管网络结构,剔除网络中的毛细血管,并分别提取独立的微动脉树和微静脉树;随后,设计并实现了以末端出芽方式进行毛细血管生长的算法,结合归巢机制引导毛细血管生长,模拟其生理特性;最终,通过生理性修剪和优化,构建出虚拟异质性微血管网络。实验对于每个大鼠肠系膜微血管网络记录了30次虚拟微血管网络生成,并对生成网络与真实网络的血管分形维数(FD)和血管密度(VD)进行对比分析。结果显示,生成网络与真实网络的FD和VD均高度相似(FD:1.548±0.025 vs 1.565±0.005,P>0.05,VD:0.060±0.004 vs 0.059±0.003,P>0.05),验证了算法在模拟毛细血管生长上的合理性。此外,通过分形维数空间分布观察,生成网络与真实网络在局部复杂度分布上基本一致。本研究提出的算法为基于异质性微血管树的虚拟微循环网络生成提供了新思路。展开更多
文摘微血管网络在机体生理功能的实现中起着至关重要的作用,其生成研究为受损微血管网络的修复提供了潜在的治疗方向。目前,已有研究完成了虚拟异质性微血管树的生成,但由于显微图像无法清晰呈现毛细血管分布,开发符合真实生长规律的毛细血管生长算法成为微血管网络生成领域的关键挑战。本研究提出了一种基于异质性微血管树的毛细血管生长算法。研究首先获取3个大鼠肠系膜微血管网络结构,剔除网络中的毛细血管,并分别提取独立的微动脉树和微静脉树;随后,设计并实现了以末端出芽方式进行毛细血管生长的算法,结合归巢机制引导毛细血管生长,模拟其生理特性;最终,通过生理性修剪和优化,构建出虚拟异质性微血管网络。实验对于每个大鼠肠系膜微血管网络记录了30次虚拟微血管网络生成,并对生成网络与真实网络的血管分形维数(FD)和血管密度(VD)进行对比分析。结果显示,生成网络与真实网络的FD和VD均高度相似(FD:1.548±0.025 vs 1.565±0.005,P>0.05,VD:0.060±0.004 vs 0.059±0.003,P>0.05),验证了算法在模拟毛细血管生长上的合理性。此外,通过分形维数空间分布观察,生成网络与真实网络在局部复杂度分布上基本一致。本研究提出的算法为基于异质性微血管树的虚拟微循环网络生成提供了新思路。
