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肿瘤是当代社会危害人类健康的主要疾病之一。应用计算机技术对肿瘤的生长动态进行建模和仿真，是医学和计算机科学领域内重要的研究课题。本文以多形性恶性胶质瘤（Glioblastoma Multiforme，GBM）为参考对象，研究与设计模拟人体肿瘤生长的三维细胞自动机（Cellular Automaton，CA），建立肿瘤的计算机可视化仿真模型CASTG（Cellular Automaton for SimulatingTumor Growth）。论文的主要成果如下： 1．在理想化的前提下，论文提出了基于一维CA的肿瘤生长动态建模方案 （1D-CASTG），采用扩展Moore邻城，以CA元胞的个数表现肿瘤直 径，在元胞的扩展Moore邻域内设计了元胞演化规则。1D-CASTG模 型可以模拟血管中癌的生长和转移等现象。仿真实验结果表明，1D- CASTG肿瘤生长曲线与Gompertz模型具有一致性。 2．论文提出了基于二维CA的模拟肿瘤生长动态的计算机模型——2D- CASTG，以CA元胞的平面分布表现肿瘤剖面的形态，在元胞的二维 扩展Moore邻域内设计了元胞演化规则。论文对2D-CASTG进行了仿真 实验，结果表明，肿瘤模拟直观而且符合规律，其模拟肿瘤生长的曲线 与Gompertz模型具有一致性。 3．提出了基于三维CA的模拟GBM肿瘤生长动态的计算机模型——3D- CASTG，采用三维扩展Moore邻域，每个CA元胞代表10~3个真实的癌 细胞，在元胞的扩展Moore邻域内设计了元胞演化规则，并进行了大 量试验、分析。试验表明，模型在遵循CA的基本原则的前提下，具有 模拟肿瘤生长动态的能力，其模拟GBM肿瘤生长动态的结果与临床数据 具有良好的一致性。 CASTG的研究表明，自然事物的大尺度特征能从由简单规则组成的仿生结构的演化中得到；基于简洁直观的CA，通过改变少数几个微观参数，可以控制CA演化并描绘出宏观事物的发展过程。