表型组精密测量平台简介之医学影像表型测量平台

医学影像表型测量平台（以下简称“影像平台”）作为“人类表型组”国际大科学计划的重要实施平台之一，致力于打造标准化的在体影像表型数据采集与分析体系。依托高场磁共振成像系统（MRI）、高分辨率计算机断层扫描系统（CT）、远红外成像仪、外周血管检测仪、多普勒血流仪、三维体/足测仪等先进设备，构建覆盖光、声、电、磁、热、力的一站式多模态成像体系，可实现对脑部、心脏、腹部、盆腔、肌肉、骨骼、血管等多部位的精细评估和可视化。

同时，平台自主研发了一套基于人工智能的高效标注和表型提取方案，已应用于多个大型队列人群的研究，构建了包含上千人的正常人影像表型基线值。相关技术成果在Radiology、Medical Image Analysis、Science Advances、Nature Communications、Phenomics等期刊发表论文30余篇，并牵头制定了多项表型测量团体标准。此外，平台还开展了医疗器械与磁共振兼容性评价研究，并自研了全套相关测试设备和工装，已为国内多植入式器械企业开展了磁共振兼容性评测服务。平台拥有良好的实验环境，可开展全身多部位的影像扫描服务，为合作单位提供定制化的影像标注、表型测量、医疗器械磁共振兼容性评测以及其他专业的技术支持。

仪1. 大型医学影像测量模块

图1. 大型医学影像设备

高场磁共振成像系统（Siemens Vida 3.0T MRI）

全球首创“生命感知”技术（BioMatrix），动态追踪呼吸、心跳等人体信息，实现个性化扫描。搭载自由心脏成像平台，心脏成像速度业界领先。204通道一体化线圈系统，保证了磁共振使用的便利性及高度可扩展，轻松实现全身成像。超静音成像平台，有效减少噪声对扫描舒适度的影响。

高场磁共振成像系统（Philips Ingenia 3.0T MRI）

全数字影像链（dStream）从线圈到重建全程数字化还原原始图像信号，提供高清图像质量和超快扫描速度。压缩感知技术（Compressed SENSE）减少图像运动伪影和重扫次数，提升扫描空间分辨率，降低部分容积效应。Alpha智能梯度系统，为高b值扩散、脑功能成像等提供强大的硬件基础。

计算机断层扫描成像系统（Philips Ingenuity CT）

微平板探测器技术，提高信噪比和图像质量，支持亚毫米级薄层扫描。iDose4重建技术，大幅降低辐射剂量。金属伪影抑制技术（MAR），减少植入物所造成的金属伪影，提升了细节分辨率。

2. 血管功能组学测量模块

图2. 血管功能成像设备

平台配备了先进的血管在体测量设备，提供一站式的多模态血管结构和功能测量、分析服务。结合平台自研的一系列分析工具，可针对不同的应用场景定制不同的测量模块，实现对血管结构、功能和模拟的精准定量和可视化。

图3. 血管分析与可视化服务

3. 磁共振兼容性评估模块

图4. 磁共振兼容和安全性评测方法和设备

本平台结合医疗器械前沿产业需求，构建了一个针对医疗器械与磁共振共用兼容性问题的试验和仿真研究实验室。开发了一系列列针对植入式医疗器械等临床上需要进入磁共振扫描间环境但带有金属部分的医疗器械的安全性和有效性的测试系统和体模工装。配合已有的3.0T磁共振设备，具备基于ISO/TS 10974等标准开展植入式医疗器械磁共振兼容性评价的研究能力，此外还研发了一系列针对有源植入式器械安全性和有效性测试的专用测试系统，可开展磁共振兼容性评价研究、定制化的安全性研究和摸底测试、动物实验设计和实施、MRI序列约束条件优化等研究。

图5. 有源植入式医疗器械

已为国内多款创新医疗器械开展了磁共振兼容性评测研究服务，可针对植入式脑机接口、植入式心脏起搏器、ICD、脑起搏器、心脏事件监测仪、植入式神经刺激器、人工视网膜、人工耳蜗、时间干涉刺激器、血管支架等产品开展安全性和磁共振兼容性评测。以下为部分设备：

（1）动态调控生物电磁测量分析系统

可实现对MRI射频场的精准测定和场分布描绘，研究MRI电磁场环境对各类人体组织介质的电场、磁场、磁致热效应的精准测量标定、可用于MR-EPT和QSM电磁成像建模、人体组织内电极传递函数建模、MRI序列优化研究等各类研究和建模测定服务。

（2）人体介电常数测定和物理效应分析系统

通过对人体组织电气参数的测定，结合MRI图像及其内部射频场SAR值数据，实现人体电磁表型参数的精细化测定和数字仿真人模型的构建，还可实现MRI场环境下人体及其联用器械的联合物理效应研究、植入式器械的MRI安全性评估研究的测量、仿真、建模和数据管理。

（3）磁共振梯度场辐射测试系统

可用于需要进入磁共振环境的医疗器械开展MRI环境医疗器械安全性中梯度场抗扰度特性研究测试以及人体在强时变磁场环境下的电生理、代谢等表型研究。

（4）磁共振兼容电刺激监测仪

利用光纤信号不受磁共振电磁场干扰的特性，可准确测量磁共振电磁场效应引起的对人体组织的意外刺激。

（5）磁共振兼容激光测振仪

可远距离精准测定磁共振工作过程中诱发的振动谱。

（6）磁共振B0场致位移力和扭矩测试仪

可用于需要进入磁共振环境的医疗器械（如金属植入式器械）开展MRI环境医疗器械安全性研究测试。

（7）磁共振兼容荧光光纤测温仪

可不受MRI电磁场干扰准确测量磁共振诱发的温升效应。

服务内容清单

4. 影像标注与分析模块

图6. 医学影像标注与分析服务

该平台提供专业的医学影像标注和表型测量服务，旨在为医疗机构、医疗企业进行的相关研究提供技术支持。平台目前有5位专职技术人员，具备五年以上的医学图像分析经验，可对医学影像中的病变区域、器官轮廓、结构等采用ITK-SNAP、MIMICS、3D-SLICER等标注工具进行标注、分割、测量。高质量医学影像的标注可辅助临床诊断、评估治疗进程、制定干预方案等，同时可帮助建立带有标签的训练数据集，引导机器学习算法准确地识别和理解医学影像，提高医疗影像识别的准确性和稳定性。

团队简介贾立果

复旦大学人类表型组研究院

人类表型组研究院影像平台项目经理

贾立果，复旦大学人类表型组研究院影像平台项目经理，业务对接人，具有多年项目管理经验。管理的课题案例包括脑卒中和颅内动脉粥样硬化性狭窄研究、脑部功能成像研究、代谢性肝病研究、心血管血流动力学研究等。在影像分析服务方面具有丰富的经验，帮助平台搭建了完善的多部位影像分析和表型提取流程，为研究者提供一站式的影像采集、数处理及技术支持；负责平台日常的标注规范业务；熟练掌握多病灶、器官、结构、功能等的分析方法，可开展包括ITK-SNAP、MIMICS、3D_Slicer等标注工具的使用培训；并可根据研究者的研究目标定制适配的实验方案，协助相关成果的转化。

王成彦

复旦大学长聘副研究员

人类表型组研究院影像平台负责人

王成彦，复旦大学长聘副研究员，人类表型组研究院影像平台负责人，博士生导师。长期从事医学磁共振成像、心血管图像分析、表型组学和人工智能等方面的研究，致力于开发前沿的医学影像技术与算法，推动精准医疗的发展，探索影像组学与人工智能在疾病诊断、分型及预后评估中的应用。获上海市科技创新行动计划“启明星”计划、上海市青年科技英才扬帆计划、上海市浦东新区“明珠计划”菁英人才、上海市科技进步奖二等奖、国际心血管磁共振学会 (SCMR) Early Career Award提名奖、国际医学磁共振学会 (ISMRM) Magna Cum Laude Merit Award奖 (3次)等；主持国家及省部级课题6项，牵头制定上海市团体标准1项。目前以第一/通讯作者在Radiology、Radiology: Artificial Intelligence、Gut、Medical Image Analysis (5)、Information Fusion (2)、Nature Communications等期刊发表论文70余篇；在CVPR、NeurIPS、MICCAI、ISMRM、RSNA、SCMR等国际顶会受邀汇报20余次；主编国际会议论文集3部，副主译由人民卫生出版社出版的中文论著1部；授权国家发明专利10项、软件著作权3项。目前任国际心血管磁共振学会委员、中国体视学学会磁共振分会委员、智能影像学期刊青年编委、Brain Network Disorders青年编委等职务。

王鹤

复旦大学张江国际脑影像中心主任

复旦大学类脑智能研究院院长助理

王鹤，2007年于华东师范大学物理系获得博士学位，2016年至今任复旦大学张江国际脑影像中心主任、复旦大学类脑智能研究院院长助理，研究方向为磁共振成像方法与重建、脑血管病影像学、肿瘤影像组学、人工智能在医学影像中的应用、计算机辅助诊断软件等。以通讯或共同通讯作者在Molecular Psychiatry、IEEE Trans Med Imaging、Science Advances、Hypertension、Neuroimage、IEEE J Biomed Health Inform等国际权威学术期刊上发表论文60余篇；发表ISMRM会议论文90多篇，受邀国际口头报告10余次；申请国家发明专利19项，授权13项，完成转化4项；主持了包括2项国家自然科学基金面上项目、1项上海市探索者计划、2项上海市自然科学基金面上项目、2项上海市科委重大专项子课题，以及若干横向课题等科研项目；获2024年度浦东新区明珠领军人才称号；获上海市科技进步二等奖（第一完成人）、江西省科技进步二等奖（第二完成人）、上海中西医结合科学技术二等奖（第二完成人）等。主要学术兼职包括，现任上海康复医学会脑功能检测与调控康复专业委员会副主任委员、中国康复医学会脑功能检测与调控康复专业委员会常务委员、上海市生物医学工程学会放射学分会常务委员、上海市非线性科学学会监事、上海市生物医学工程学会智慧医学诊断专委会常务委员等。

王烁

复旦大学青年研究员

王烁，复旦大学青年研究员，博士生导师，多模态医学人工智能（AIM3）课题组PI，兼任英国伦敦帝国理工学院荣誉资深研究员，中国计算机学会数字医学分会副秘书长/执行委员，上海市力学学会生物力学专委会委员，上海市医学会数字医学专科分会委员，BioMedical Engineering Online 等杂志副主编。具有丰富的医工交叉研究经历，主要研究领域为多模态医学人工智能及其临床应用，在医工领域发表论文100余篇，包括Nature Biomedical Engineering, Nature Communications等国际期刊和CVPR, AAAI等人工智能会议。

张尉强

人类表型组研究院影像平台生物电磁调控实验室负责人

复旦大学人类表型组研究院工程师

张尉强，人类表型组研究院影像平台生物电磁调控实验室负责人，复旦大学人类表型组研究院工程师。从事抑郁症客观诊断、生物物理调控、植入式和穿戴式医疗器械技术和应用、医疗器械安全性和可靠性评价、医疗器械磁共振兼容性评价方法研究。致力于探索人体生物物理调控的有效手段，研发可磁共振兼容的医疗器械，推动人工智能在穿戴式医疗器械上的应用，研究植入式医疗器械的磁共振兼容性科学评价工具和方法。主导创建了国内能力最全、自动化程度最高，承担检验量最大的第三方有源植入物器械测试实验室。主导和参与多项医疗器械关键行业标准起草，是YY/T 1837-2022《医用电气设备 可靠性通用要求》，YY 9706.102:2020《医用电气设备 第1-2部分：安全通用要求-并列标准：电磁兼容要求和试验》等标准起草人。参与完成国家重点研发计划项目2项，授权发明专利2项，实用新型6项，软件著作权5项，PCT专利1项，发表论文15篇，论著1部。