我国数字化虚拟人研究取得重大进展 虚拟中国人1号预计明年完成
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《中国临床解剖学杂志》2002年第5期发表了第一军医大学临床解剖学研究所钟世镇院士、原林教授等的系列文章，详细阐述了我国数字化虚拟人研究的现状，分析了美国、韩国虚拟人研究的优势与不足，展望了我国自主研究的虚拟中国人的前景。这是自去年11月在北京召开主题为“中国数字化虚拟人体的科技问题”的香山科学会议后我国科研人员首次公开发表相关研究成果。(本报去年12月6日曾对香山会议作了相关报道)
第一军医大学临床解剖学研究所所长、中国工程院院士钟世镇教授指出，去年香山会议后，“数字化虚拟人体若干关键技术”被列入国家高技术研究发展计划“863”项目，启动了我国数字化虚拟人体的研究工作。为建造有我国特色的数字化虚拟人体，研究人员正着手攻克切片建模有关的关键性技术难关。
美国和韩国的虚拟人原型标准覆盖度较差，且没有血管铸型
“可视韩国人”(VKH)
, 百拇医药
美国的可视虚拟人(VHP)研究启动最早，也最先完成。1994年11月28日美国国家医学图书馆(NLM)宣布男性VHP解剖数据集开发成功。但其在标本的选择上存在不足之处：该标本在15岁时曾做右侧睾丸切除，21岁时曾做阑尾切除，38岁时第14号牙齿被拔除。在标本处理上，为了延迟腐烂时间，研究人员从该尸体右股动脉灌注了19L、从头侧血管注射了大约16L、从足侧血管注射了3L 1%福尔马林和抗凝剂，在双侧前臂背部也经皮注射了约60 mk，以致造成整体标本的变形。
VHP由于磨削系统物理尺寸的限制，需要将尸体切割成4段。每一段的高度、宽度和深度的限制分别为22英寸、21英寸和14英寸。尸体锯开以后的4段包括：(1)腿、踝和脚；(2)股和膝盖；(3)腹部和盆腔；(4)头部、颈部和胸部。在它们之间缺口损失约为1.5 mm，缺口损失的部分造成了数据丢失，影响资料的完整性。
另外，VHP采用的技术，所获取数据的分辨率及精度不高，VHP的组织断面间距男性为1 mm，女性为0.33 mm，1.0 mm或0.33 mm以下的结构不能显示。还有，VHP的标本在预处理时，未对血管进行色彩充填，重建的图像中血管信息显示不清晰，这是较严重的不足。
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不同类型手掌部动脉血管铸型
“可视韩国人”(VKH)计划是在2000年，由韩国Ajou大学和韩国科技情报研究院共同承担研究的，预计用5年时间，要在没有信息损失及组织切片为0.2 mm间距的条件下完成切片数据的获取。目前这一计划已经完成了一具标本的采集。VKH虽然解决了标本处理和数据完整性的问题，但标本为65岁患脑肿瘤的老人，并且对于血管的显示还是没有解决。
门静脉系统的管道铸型
我国虚拟人研究起步虽晚，但有自己的特色和优势
人体结构中的管道，特别是在临床外科手术上具有重大意义的动脉和静脉，是虚拟人体建模中需要突出显示的重点，而这点美国和韩国的虚拟人都未能做到。目前我国“人体管道铸型技术”已达国际先进水平，在“虚拟中国人”(VCH)建模时运用该项技术，可以为医学上应用最为广泛的血管和功能性管道模型的采集，提供新的技术和有知识产权的新数据资料。该技术的关键是把人体上有管道的结构，用不同性质的填充剂充填后，制成三维的人体管道模型。以此技术方法为基础，在人体断层标本切削前，先把人体内有重要意义的血管和消化、呼吸、泌尿、生殖等系统的功能性管道，用适当的填充剂加以灌注，所建立的模型就可以获得色泽鲜明、界限清晰、显示良好的各种管道，将后续的虚拟人的仿真显示推向新的高度。
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肾动脉和输尿管铸型
在提高神经显示方面，第三军医大学解剖学教研室已掌握了先进的生物塑化技术，已能将人体断层精度为0.2 mm的实物标本保留下来。有了实物标本这个物质基础，就有可能进一步进行神经组织的染色显示。因为按VHP和VKH的人体断面切削加工过程，是无法保留实物标本的，仅能留下切削后断面的照片资料。
肺的血管系统管道铸型
在其他方面，我国已拥有银河、神威和曙光系列的超高级计算机，有纳米级的切削加工装备，有一批信息科学和生命科学领域的杰出专家，建立虚拟中国人(VCH)的条件已完全具备。
“虚拟中国人I号”数据集预言明年完成，多项技术指标超过美韩
第一军医大学临床解剖学研究所试切的0.02mm脑标本
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据钟世镇院士介绍，我国正在建造的“虚拟中国人Ⅰ号”断层距离精度有很大提高：美国的VHP男性断层距离为1.0 mm(1994年)，共切了1878个断面，女性断层距离为0.33mm，共切了5189个断面；韩国的VKH为男性，断层距离为0.20 mm(2000年)；我国的VCHⅠ号为男性，断层距离已经达到0.1 mm，今年6月已经开切，预计要切16600个断面。而且，在解决关键技术的实验时，切片精度甚至达到了0.02 mm，但由于受到计算机存储和运算能力的限制，研究人员决定还是采用原来的切削方案。其次，VCH血管显色辨认有特色。预处理时，研究人员已将VCH 1号标本灌注了动脉系统，切削后很容易分辨动脉和静脉，大大优于美国和韩国的虚拟人。第三，VCH人体标本选材较标准。我国的VCH是研究人员根据中国人体质调查统计资料，从20名自愿捐献者中筛选出来的，死前无传染病和代谢性疾病。这样，VCH原型的标本非常完整，同时也具有健康国人的代表性。第四，VCH数据采集较完整。由于切片精度高，0.1 mm以上的微细结构均可以被显示出来，数据相对VHP和VKH精确得多。第五，切削加工更便利。研究人员切削使用的刀具是由哈尔滨刀具厂制造的，并且我国自主研究的切削装置由原来的卧姿固定切削改为了立姿切削。所有以上几点，保证了我国VCH研究的领先性。
颅部血管层次
关于虚拟人的应用前景，钟世镇院士特别强调了其将在中医上起的作用。他认为，中医是我国宝贵的文化遗产 虽然针灸、经络学说没有得到形态学验证 但疗效不可否认。虚拟人体计划将使中医经络系统的研究通过现代信息技术加以虚拟表达。
(本版所有图片均由第一军医大学临床解剖学研究所提供), http://www.100md.com