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三代人攻坚中国人专属脑图谱破解阿尔茨海默病密码( 二 )

2006年 ， 李坤成教授就这一课题申报科技部“863”计划 ， 获得主任基金50万元人民币支持 ， 并得到中科院生物物理研究所陈霖院士973子课题支持100万元 。当时 ， 李坤成教授联合全国15家大型三甲医院 ， 采集了来自全国24个省、自治区和直辖市 ， 年龄介于18～76岁的3000例健康志愿者的成人脑MRI图像资料 ， 经系统测量研究 ， 获得14个重要脑结构的正常测量值 。经过图像质量控制 ， 最终2020例被试数据用于构建脑模板 。由于国内现行放射科体系内缺乏生物医学工程师、计算机专家等高水平的跨学科人才 ， 构建脑模板的工作在很长一段时间内并未能取得突破性进展 ， 最终在与香港中文大学影像与介入放射学系的合作中才得以完成 。
历经十余年 ， 李坤成教授与团队克服了重重困难 ， 成功构建了“中国人脑图谱Chinese2020” ， 几乎是完成了一个不可能完成的任务 。中国人脑图谱“Chinese2020”给出的是一整套“解决方案” ， 包括模板文件、灰白质及脑脊液概率图、坐标系统及脑区标记 。与国外脑图谱不同 ， 项目还构建了"动态"脑图谱 ， 可适用于更广泛的场景 ， 尤其是脑老化研究 。实验结果表明 ， 对中国人群的脑成像数据 ， 应用中国人脑图谱可取得更好的图像配准和分割效果 。“Chinese2020”成为第一个真正可实际使用并面向全球研究人员公开的中国人脑图谱 。
三代人攻坚中国人专属脑图谱破解阿尔茨海默病密码
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首个中国人脑图谱“Chinese2020”
“多学科”徒弟接棒： 工科、医学、心理学一个都不少
脑图谱构建最核心的步骤是图像配准 ， 要将所有脑MRI图像配准成一个标准脑图像 ， 即构建一个脑的平均图像 ， 后者能反映某一个年龄段健康人群大脑的典型特征 。这是不断迭代优化的过程 ， 计算量非常大 ， 十分耗时 ， 医生不能胜任 ， 因此脑图谱构建需要工科背景人员的加入 。
本科学习电气信息技术 ， 硕士专业是自动化 ， 博士阶段专业是计算机应用技术（人工智能方向）的梁佩鹏教授 ， 在博士后阶段选择了临床医学神经影像学方向 ， 成为了李坤成教授的学生 。基于工科、医学、心理学等多学科交叉的背景 ， 使他成为李坤成教授团队中非常重要的“跨学科复合型人才” 。
三代人攻坚中国人专属脑图谱破解阿尔茨海默病密码
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梁佩鹏（中）带领学生构建更精确的中国人脑图谱
梁佩鹏教授回忆：“我的博士生导师钟宁教授在十几年前就倡导计算机人工智能和脑科学、认知神经科学的交叉研究 ， 特别是从人工智能的视角出发探索人类的智能 ， 而博士后导师李坤成教授针对患者的研究 ， 是认知研究非常经典的模型 。两位导师的共同特点就是视野开阔 ， 均位于脑信息学领域的前沿 ， 他们在十几年前就开展交叉学科合作研究 ， 为我进一步深入研究奠定了坚实的基础 。”
对于三维结构脑图谱 ， “Chinese2020”主要是基于1.5T（场强）的磁共振数据建立的 。目前 ， 李坤成教授和梁佩鹏教授正开展“Chinese1000”的项目研究 ， 对入组志愿者首先进行多种认知量表评测 ， 在国际上率先把认知减退的志愿者排除 ， 进一步应用最先进的3T磁共振设备 ， 实现更加严格、标准化的质量控制 ， 希望通过1000例图像质量更佳的MRI图像的数据 ， 使大脑解剖结构的显示更为精准 。构建脑图谱使用的MRI从1.5T到3.0T ， 再到7.0T ， 信噪比逐步提高 ， 加之创新应用计算机和人工智能技术 ， 使图像质量、显示的脑结构、构建脑图谱的精度和AD诊断的准确性逐步提高 。

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