数字化虚拟人体的科学意义及应用前景
随着生命科学研究的发展，得益于信息技术的渗透，将人体结构数字化，通过计算机技术、图像处理技术、虚拟现实技术的交叉融合，出现了数字化虚拟人体这个新事物。这是一个看似真实的模拟人体，在电脑屏幕上，通过操作者的调控，能提供视、听、触等直观而又自然的实时感，使人置身于虚拟的环境之中。特别在医学教育及医学临床方面，有广阔深远的发展前景。
1.国际上切片建模概况
1989年美国国立医学图书馆(NLM)意图建立一个医学图像库，以提供生物医学文献的图像检索系统。该计划称为“可视人计划”(VHP)，由科罗拉多大学的健康科学中心承担人体断面图像的获取工作，于1994年11月完成所获得的一男一女两组包括CT、MRI和切片图像数据。这套由VHP在国际发行并被广泛应用的VHP数据集，男性切片间距为1.0 mm，共有1878个横断面；女性切片间距为0.33 mm，共有5190个断面。
, http://www.100md.com 继美国VHP之后，韩国提出一个准备在五年内，完成五具尸体切割任务的“可视韩国人计划”(VKH)，并于2000年报道了其中第一例男性尸体的切片工作，其切片间距为0.2 mm，共有9000个断面。
2.国际上应用状况及相关设想
VHP数据集在国际上大量发行后，在英国、意大利、新加坡和日本等地建立了VHP镜像站点，由于应用了巨型计算机，使数据处理和三维重构的时间大为缩短。目前利用VHP数据集进行研究开发的著名单位有美国航天航空生物计算中心、哈佛大学(全脑图谱以及外科手术规划)、斯坦福大学(虚拟飞行座舱和虚拟内镜)、汉堡大学(Voxek-Man系统)、波士顿地区的几个实验室和科研中心(脑模型和虚拟耳镜)、华盛顿大学(数字解剖学家项目)及日本札幌大学等。美国华裔科学家徐榭博士，在仁斯理尔理工大学虚拟仿真的成年男子全身模型(VIP-Man)，所构建的模型包含了约34亿个体元，每一个体元大小为0.33 mm×0.33 mm×1 mm，是目前世界上最精细的全身人体解剖模型，并把这种高精度的三维人体与光子、电子、中子和原子辐射模型功能相结合。VIP-Man能分割并归类了一百多个对核辐射敏感的器官和组织，能模拟这些器官和组织在接受放疗时对放射剂量的分布做出不同的响应。
, 百拇医药
1996年，美国橡树岭国家实验室还倡议酝酿虚拟人创新计划，经过几年的准备和学术研讨，已向国家科学院及国会递交了正式报告，并得到国防部非致命武器委员会的支持。该项目的主要设想是将人类基因组计划与可视人计划研究结果结合起来，完成人体的物理建模，将虚拟人在外界刺激下，做出带科学规律性的反应，进一步提高人体信息数字化研究进展。此外，美国华盛顿大学于1997年发起生理人计划(The Physiome Project)；英国PA咨询公司与美国菲西奥母科学公司开始联合研制计算机化的“虚拟人体系统”，准备将新药研制过程中的大量临床实验，用计算机化虚拟人体取代测试。
3.科学意义和应用前景
21世纪被认为是以人为中心的科技得到充分发展的世纪。数字化虚拟人体的科学意义，在于将人体结构和功能数字化与可视化，建立起能够为计算机处理的数学模型，使计算机的定量分析计算和精确模拟成为可能。随着信息获取和处理技术的进步、数据采集精度的提高，将在越来越广泛和精确程度上模拟人体的功能和行为，这将为多学科研究与应用提供基础。有效利用人的信息，开发多层次需求，将成为许多高新技术产业发展的关键因素。研究和开发有完全的自主版权的数据集，建立起有中国民族特色的多层次数字化虚拟人体模型，将具有重大的科学技术意义和社会经济价值。
, http://www.100md.com
数字化虚拟人体模型的建立，具有广泛的应用前景，可用于医学、航天航空、国防、汽车、建筑、家具、服装、影视、广告制作、体育运动等与人直接相关的领域。以医学领域为例，可以加速医学教育和医学研究的现代化，为教学与临床提供形象而真实的模型；为疾病诊断、新药和新医疗手段的开发提供参考，促进形成新一代医疗高新技术产业；对临床诊治方面，可以模拟肿瘤病灶生长或治愈过程；还可以进行手术三维模拟、血流动力学模拟、药物动力学模拟等。
4.国内研究工作概况
2001年11月，第174次香山科学会议提出我国数字化虚拟人体研究的规划和建议。在这次研讨会后，“数字化虚拟人体若干关键技术”和“数字化虚拟人体模型构建及海量储存”列入国家高技术研究发展计划“863”项目，揭开了我国数字化虚拟人体研究的序幕。
经过一年多的努力，由中科院计算所、第一军医大学临床解剖学研究所、首都医科大学生物医学工程学院、华中科技大学生命科学与技术学院，首先完成了虚拟人体有关关键技术的研究任务。随后第三和第一军医大学的解剖学专家们相继完成了首例中国男性和女性的两个切片建模数据集获取工作，为后续的多学科研究发展提供了有中国人特色的数据集。依据这两个数据集，现有香港大学计算机科学与工程学系、北京同仁医院耳鼻喉研究所、复旦大学计算医学研究所、澳门科技大学资讯技术学院、中科院自动化所、大连理工大学机械工程学院、厦门大学计算机系、清华大学生命科学与工程研究院、解放军总医院神经信息中心等众多科研、教学、医疗单位倡议加强协作，科学数据共享，参与国际科研大协作，跟踪科学研究前沿。, 百拇医药(第一军医大学临床解剖学研究所 钟世镇院士)
1.国际上切片建模概况
1989年美国国立医学图书馆(NLM)意图建立一个医学图像库，以提供生物医学文献的图像检索系统。该计划称为“可视人计划”(VHP)，由科罗拉多大学的健康科学中心承担人体断面图像的获取工作，于1994年11月完成所获得的一男一女两组包括CT、MRI和切片图像数据。这套由VHP在国际发行并被广泛应用的VHP数据集，男性切片间距为1.0 mm，共有1878个横断面；女性切片间距为0.33 mm，共有5190个断面。
, http://www.100md.com 继美国VHP之后，韩国提出一个准备在五年内，完成五具尸体切割任务的“可视韩国人计划”(VKH)，并于2000年报道了其中第一例男性尸体的切片工作，其切片间距为0.2 mm，共有9000个断面。
2.国际上应用状况及相关设想
VHP数据集在国际上大量发行后，在英国、意大利、新加坡和日本等地建立了VHP镜像站点，由于应用了巨型计算机，使数据处理和三维重构的时间大为缩短。目前利用VHP数据集进行研究开发的著名单位有美国航天航空生物计算中心、哈佛大学(全脑图谱以及外科手术规划)、斯坦福大学(虚拟飞行座舱和虚拟内镜)、汉堡大学(Voxek-Man系统)、波士顿地区的几个实验室和科研中心(脑模型和虚拟耳镜)、华盛顿大学(数字解剖学家项目)及日本札幌大学等。美国华裔科学家徐榭博士，在仁斯理尔理工大学虚拟仿真的成年男子全身模型(VIP-Man)，所构建的模型包含了约34亿个体元，每一个体元大小为0.33 mm×0.33 mm×1 mm，是目前世界上最精细的全身人体解剖模型，并把这种高精度的三维人体与光子、电子、中子和原子辐射模型功能相结合。VIP-Man能分割并归类了一百多个对核辐射敏感的器官和组织，能模拟这些器官和组织在接受放疗时对放射剂量的分布做出不同的响应。
, 百拇医药
1996年，美国橡树岭国家实验室还倡议酝酿虚拟人创新计划，经过几年的准备和学术研讨，已向国家科学院及国会递交了正式报告，并得到国防部非致命武器委员会的支持。该项目的主要设想是将人类基因组计划与可视人计划研究结果结合起来，完成人体的物理建模，将虚拟人在外界刺激下，做出带科学规律性的反应，进一步提高人体信息数字化研究进展。此外，美国华盛顿大学于1997年发起生理人计划(The Physiome Project)；英国PA咨询公司与美国菲西奥母科学公司开始联合研制计算机化的“虚拟人体系统”，准备将新药研制过程中的大量临床实验，用计算机化虚拟人体取代测试。
3.科学意义和应用前景
21世纪被认为是以人为中心的科技得到充分发展的世纪。数字化虚拟人体的科学意义，在于将人体结构和功能数字化与可视化，建立起能够为计算机处理的数学模型，使计算机的定量分析计算和精确模拟成为可能。随着信息获取和处理技术的进步、数据采集精度的提高，将在越来越广泛和精确程度上模拟人体的功能和行为，这将为多学科研究与应用提供基础。有效利用人的信息，开发多层次需求，将成为许多高新技术产业发展的关键因素。研究和开发有完全的自主版权的数据集，建立起有中国民族特色的多层次数字化虚拟人体模型，将具有重大的科学技术意义和社会经济价值。
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数字化虚拟人体模型的建立，具有广泛的应用前景，可用于医学、航天航空、国防、汽车、建筑、家具、服装、影视、广告制作、体育运动等与人直接相关的领域。以医学领域为例，可以加速医学教育和医学研究的现代化，为教学与临床提供形象而真实的模型；为疾病诊断、新药和新医疗手段的开发提供参考，促进形成新一代医疗高新技术产业；对临床诊治方面，可以模拟肿瘤病灶生长或治愈过程；还可以进行手术三维模拟、血流动力学模拟、药物动力学模拟等。
4.国内研究工作概况
2001年11月，第174次香山科学会议提出我国数字化虚拟人体研究的规划和建议。在这次研讨会后，“数字化虚拟人体若干关键技术”和“数字化虚拟人体模型构建及海量储存”列入国家高技术研究发展计划“863”项目，揭开了我国数字化虚拟人体研究的序幕。
经过一年多的努力，由中科院计算所、第一军医大学临床解剖学研究所、首都医科大学生物医学工程学院、华中科技大学生命科学与技术学院，首先完成了虚拟人体有关关键技术的研究任务。随后第三和第一军医大学的解剖学专家们相继完成了首例中国男性和女性的两个切片建模数据集获取工作，为后续的多学科研究发展提供了有中国人特色的数据集。依据这两个数据集，现有香港大学计算机科学与工程学系、北京同仁医院耳鼻喉研究所、复旦大学计算医学研究所、澳门科技大学资讯技术学院、中科院自动化所、大连理工大学机械工程学院、厦门大学计算机系、清华大学生命科学与工程研究院、解放军总医院神经信息中心等众多科研、教学、医疗单位倡议加强协作，科学数据共享，参与国际科研大协作，跟踪科学研究前沿。, 百拇医药(第一军医大学临床解剖学研究所 钟世镇院士)