基于代理的建模技术经常被用于研究复杂的多细胞生物学现象,这一技术在生物医学研究中发挥着重要的作用。近年来通过建立仿真模型研究癌症发育的过程,推测癌细胞转移时机成为了一个重要的研究方向。现有的研究证明,癌细胞的转移扩散是导致癌症患者死亡的主要原因。对于目前发病率较高的结直肠癌,肝脏是其常见的转移靶器官。因此本文利用基于代理的建模技术对结肠癌的肝转移过程展开具有针对性的研究。本研究能够评估疾病进展,为患者提供具有针对性的诊疗建议,对于改善结肠癌的预后具有重要意义。本文通过对目前国内外研究现状的调查,提出以下三个科学问题:（1）如何建立一个模拟结肠肿瘤的增殖以及结肠癌肝脏转移过程的三维空间模型,提高模型准确度以及模型泛化能力?（2）是否能对结肠癌肝转移模型进行优化,使模型既能获得癌细胞的空间信息,又能降低计算复杂度?（3）是否可以搭建一个能够直观展现结肠癌肝转移过程,并且可以进行交互操作的结肠癌转移预测及风险评估的可视化平台?针对这三个问题,本文开展以下主要工作:（1）模型的建立。首先,构建一个可模拟结肠肿瘤中细胞增殖及转移过程的三维空间代理模型ISCIMET。其次,模型建立中运用粒子群算法结合真实病例数据对模型中未知参数进行估计;在估参时采用并行计算技术,加快粒子群算法的目标函数计算,节省了估参时间成本。最后,通过生存分析及误差分析证明模型具备有效性且提高了准确度。（2）模型的优化。首先,通过机器学习算法构建了描述结肠肿瘤增殖的连续模型。接着,采用连续模型与离散模型结合的方式实现模型优化。最终,通过实验比较证明,优化后的结肠癌肝转移模型在模拟时既能够方便获得癌细胞的空间信息,又能够降低模型计算复杂度,缩短模型响应时间。（3）可视化分析平台的搭建。基于Web技术开发了一个针对结肠癌肝转移的可视化分析平台。平台功能分为三个模块:平台主页、肿瘤发育的可视化、病情分析及预测。此平台利用可视化技术直观展现了结肠肿瘤增殖过程中癌细胞数量变化和空间分布以及癌细胞肝脏转移发生时间。平台实现了对仅发现结肠癌的患者,预测其当前可能出现的肝脏肿瘤尺寸的功能;对出现结肠癌肝转移的患者,评估其结肠肿瘤的侵染性和潜在转移风险的功能。