构建虚拟的人体器官
新西兰奥克兰大学的实验室里，Peter Hunter博士正在向大家展示他的“心脏”。它在不停地跳动。给一个扰动，它会加速；打乱它的平衡，它将会剧烈跳动，失去控制。除此之外，Hunter博士还随心所欲开启或关闭他的“心脏”。
不过，Hunter博士向大家展示的“心脏”不是在他的身上，而是在笔记本电脑中对人心脏的“泵站”——心室所作的仿真。它仿真的程度已十分惊人，从围绕心脏的各种精细的血管网络，到单个细胞中的特定蛋白质成分，一应俱全。
与录像或动画不同的是，这个屏幕上的器官决不仅仅是心脏的一幅简单图像而已。实质上，它是将心脏的复杂结构和功能转化为数以千计的数学方程和几百万个数据点进行表达，在计算机中进行编程和仿真。这就是一门新兴学科——信息生物学的一个典型范例，它将计算机的运算能力广泛应用到从基因组分析到神经网络重建等各种生物学课题上。
虚拟心脏是在计算机屏幕上对器官形式和功能的组合。它的外部形状是通过对狗心脏的数千个极薄的切片进行分析而确定的。然后这些测量结果被数字化，送入计算机。每个切片中细胞和肌肉的三维排列根据显微检查确定，这些信息也被添加到计算机的几何数据中。在模型中还包括一系列数学方程，用以描述所涉及机体组织的物理特性，进而确定心脏组织应激反应等生理行为。
所有这些信息都集成在一个名为CMISS的程序中，该程序由奥克兰大学的研究人员们开发，用来构造心脏的结构框架。在这个框架上，研究小组可以自如地附加许多用数学方法描述心脏内部活动的“功能组件”，例如在电涌通过心脏时离子通道的开启和闭合。这样做的结果就是，生成的仿真图像无论从外观上还是行为上都与它所模仿的真实心脏十分相似。
这是一项庞大的工程，但其中用来构造虚拟心脏的许多数学工具、建模技巧和分析仪器都可以用于其他器官的模拟。牛津大学和波尔多大学的研究人员构造了一个肺脏支气管的解剖学模型，其中包含对氧气和二氧化碳交换方式的描述。肺的建模比心脏仿真更加复杂，因为肺还依赖于相邻结构的活动，如肌肉和肋骨。
Hunter博士的小组使用激光检查了人体内所有的骨骼，在计算机上建立了它们的解剖学模型。与此同时，他们还在采用MRI(核磁共振成像)方法对肌肉进行建模。
另外一个器官模型是微循环系统，也就是要对遍布身体各处的庞大的毛细血管网进行建模。约翰·霍普金斯大学的研究人员正在构造这样一个微循环系统的模型，目的是更深入地了解在狭窄的血管里分子和细胞间相互作用的方式，因为这里是很难进行物理性实验的。
尽管目前这方面的研究尚处于起步阶段，但研究人员们还是对许多其他器官进行了建模的尝试，如胰腺、膀胱和肾脏等。, http://www.100md.com(袁永康)
不过，Hunter博士向大家展示的“心脏”不是在他的身上，而是在笔记本电脑中对人心脏的“泵站”——心室所作的仿真。它仿真的程度已十分惊人，从围绕心脏的各种精细的血管网络，到单个细胞中的特定蛋白质成分，一应俱全。
与录像或动画不同的是，这个屏幕上的器官决不仅仅是心脏的一幅简单图像而已。实质上，它是将心脏的复杂结构和功能转化为数以千计的数学方程和几百万个数据点进行表达，在计算机中进行编程和仿真。这就是一门新兴学科——信息生物学的一个典型范例，它将计算机的运算能力广泛应用到从基因组分析到神经网络重建等各种生物学课题上。
虚拟心脏是在计算机屏幕上对器官形式和功能的组合。它的外部形状是通过对狗心脏的数千个极薄的切片进行分析而确定的。然后这些测量结果被数字化，送入计算机。每个切片中细胞和肌肉的三维排列根据显微检查确定，这些信息也被添加到计算机的几何数据中。在模型中还包括一系列数学方程，用以描述所涉及机体组织的物理特性，进而确定心脏组织应激反应等生理行为。
所有这些信息都集成在一个名为CMISS的程序中，该程序由奥克兰大学的研究人员们开发，用来构造心脏的结构框架。在这个框架上，研究小组可以自如地附加许多用数学方法描述心脏内部活动的“功能组件”，例如在电涌通过心脏时离子通道的开启和闭合。这样做的结果就是，生成的仿真图像无论从外观上还是行为上都与它所模仿的真实心脏十分相似。
这是一项庞大的工程，但其中用来构造虚拟心脏的许多数学工具、建模技巧和分析仪器都可以用于其他器官的模拟。牛津大学和波尔多大学的研究人员构造了一个肺脏支气管的解剖学模型，其中包含对氧气和二氧化碳交换方式的描述。肺的建模比心脏仿真更加复杂，因为肺还依赖于相邻结构的活动，如肌肉和肋骨。
Hunter博士的小组使用激光检查了人体内所有的骨骼，在计算机上建立了它们的解剖学模型。与此同时，他们还在采用MRI(核磁共振成像)方法对肌肉进行建模。
另外一个器官模型是微循环系统，也就是要对遍布身体各处的庞大的毛细血管网进行建模。约翰·霍普金斯大学的研究人员正在构造这样一个微循环系统的模型，目的是更深入地了解在狭窄的血管里分子和细胞间相互作用的方式，因为这里是很难进行物理性实验的。
尽管目前这方面的研究尚处于起步阶段，但研究人员们还是对许多其他器官进行了建模的尝试，如胰腺、膀胱和肾脏等。, http://www.100md.com(袁永康)