美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）批準(zhǔn)資助倫斯勒理工學(xué)院的研究員2百萬美元，用于研發(fā)一種應(yīng)用物理原理實(shí)時(shí)虛擬患者呼吸的模型,即3D模型聯(lián)合時(shí)間變量所得到的4D模型，它的應(yīng)用能夠明顯改善肺癌和肝癌放療的精確度和效果。
      在德克薩斯州圣安東尼市的癌癥治療和研究中心，George Xu(生物醫(yī)學(xué)工程和核醫(yī)學(xué)教授)和Suvranu De(機(jī)械工程學(xué)副教授)與臨床專業(yè)的同事進(jìn)行多學(xué)科合作，研發(fā)4D可視圖象人（4-D VIP－Man）。這種虛擬模型是Xu教授正在進(jìn)行的3-D VIP-Man計(jì)劃的延伸項(xiàng)目。此項(xiàng)目是一種先進(jìn)的電腦模型，能用3-D技術(shù)模擬射線如何影響人體的器官和組織。
      Xu教授認(rèn)為，活人不同于靜止的生物，而在腫瘤的放療和成像中，像肺臟或者心臟這樣能夠運(yùn)動(dòng)的器官是主要的干擾因素。為了判斷有效放射計(jì)量及其精確數(shù)值，醫(yī)生必須考慮如呼吸運(yùn)動(dòng)和空氣容積變化這些問題，它們在放療過程中會(huì)受生理因素影響。實(shí)時(shí)模擬能夠使得醫(yī)生在短時(shí)間片段內(nèi)能觀測到肺、肝、腎和心相對與外射線是靜止的。在臨床治療中，做到這點(diǎn)即意味著，醫(yī)生在為運(yùn)動(dòng)的腫瘤作放療時(shí)能更有把握。4-D VIP－Man可以讓醫(yī)生和醫(yī)學(xué)物理學(xué)家精確地預(yù)測和監(jiān)測這些解剖改變，從而在任何時(shí)候都能提供最有效的治療。但4-D VIP－Man很難研制。
      現(xiàn)在，Xu教授和De副教授正集中精力研究呼吸功能。應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，模擬肺的運(yùn)動(dòng)是可行的；但是，不能做到實(shí)時(shí)模擬。對于精確放療來說，應(yīng)用物理技術(shù)實(shí)時(shí)虛擬人體功能能最終解決這個(gè)問題。這項(xiàng)計(jì)劃的主要難度在于如何研發(fā)相應(yīng)的運(yùn)算法則，從而依照組織真實(shí)的生物力學(xué)性質(zhì)實(shí)時(shí)模擬肺及臨近組織的運(yùn)動(dòng)。Xu教授預(yù)測，基于物理學(xué)的4-D VIP-Man將最終在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更廣泛地用作解剖模型，幫助治療有呼吸道疾病和心臟病的患者。同時(shí)，他將通過計(jì)算機(jī)學(xué)人體影像協(xié)會(huì)（http://www.virtualphantoms.org）與全世界的研究者合作，繼續(xù)研究3-D VIP-Man，創(chuàng)造虛擬患者的“家族譜” 。
      Xu教授以前的學(xué)生Chengyu Shi（臨床醫(yī)學(xué)物理學(xué)家）和Martin Fuss（放射腫瘤學(xué)家）認(rèn)為，在解決肺的運(yùn)動(dòng)問題后，放療效果會(huì)更好。在得知他們的興趣后，Xu和田納西州的研究組開始合作。在與De副教授（他曾用3-D VIP-Man技術(shù)模擬外科手術(shù)中組織的變形）聯(lián)系后，將3-D VIP-Man改進(jìn)為4-D VIP-Man的想法就產(chǎn)生了。
      從1997年以來，Xu一直致力于應(yīng)用先前的可視人體工程計(jì)劃（Visible Human Project ）來研究3-D VIP-Man，其數(shù)據(jù)集來源于美國國家醫(yī)學(xué)圖書館，經(jīng)費(fèi)來源于NIH和國家科學(xué)基金會(huì)CAREER獎(jiǎng)金。新的4年科研基金由美國國家醫(yī)學(xué)圖書館（NIH的一部分）資助。