一、所属领域

生物医药，生物力学

二、项目介绍

1. 痛点问题

1）人体软组织结构复杂力学性质和生理病理状态密切相关，尚需建立和采用合适的本构模型描述软组织在力学成像中的变形行为；

2）需要考虑反问题解的存在性、唯一性和稳定性，针对不同软组织建立鲁棒的反演方法。

2. 解决方案

1）针对不同了软组织，考虑到典型生理和病理状态，建立了描述其准静态和动态变形特征的生物力学模型，揭示了生物力学成像中，软组织响应和力学特性之间的内在关联。

2）依据软组织力学响应和本构参数之间的关联，建立了针对典型软组织的反演方法，通过体模和在体实验验证了反方法的有效性。

3. 竞争优势分析

1）目前的软组织力学成像方法缺乏对本构模型的关注，本研究针对性建立的力学模型能更好地描述软组织的静态和动态响应。

2）本项目建立的反演方法立足于反问题的数学理论，考虑了解的存在性、唯一性和稳定性，反演的结果更鲁棒。

4. 市场应用前景

1）基于本项目建立的模型和反分析方法，可以针对性开发独立的力学成像设备，又可作为软件模块集成到现有仪器上。这种灵活性为算法应用提供了非常广阔的应用空间；可以测量多种软组织和器官的在体力学特性参数，可以服务于临床多种场景。

2）不同于传统医学成像技术，本项目发展的力学成像技术可以提供多个软组织力学参数，并建立了这些参数和疾病的关联，测量结果有助于相关重大临床疾病诊疗。

图1. 乳腺腺体和脚后跟脂肪垫的超弹性力学成像

5. 发展规划

基于目前的研究基础和所发展的算法，开发新的人体力学成像方法和设备。

6. 知识产权情况

本团队在软组织弹性成像与仿生软材料制备与力学表征领域开展了十余年研究，申请了国家发明专利20余项，至今已授权20余项，其余正陆续获得授权；授权实用新型专利2项；此外，团队积极将分析方法集成到软件中，获授软件著作权3项。

三、合作需求

以专利授权方式进行相关技术成果转化。

四、团队介绍

清华大学航院生物力学研究所曹艳平课题组十余年来一直致力于软材料和生物材料力学研究，包括软研究了组织大变形与表面失稳，分析人体中的弹性波传播特征，以及发展了表征软材料力学性质的压痕、微吸管和弹性成像方法。至今，课题组在国内外权威期刊发表论文150余篇，授权国家发明专利20余项；培养研究生十余人，包括一位清华大学特等奖学金获得者和多位北京市优秀毕业生称号获得者。作为主要完成人之一获得国家自然科学二等奖和教育部自然科学一等奖各1项。长期以来，与多家企业和三甲医院开展了密切合作。

五、联系方式

E-mail：ott@tsinghua.edu.cn

成果编号：2022051

注：所有成果发布内容未经授权，请勿转载！

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