数字人将给医学发展带来什么
——中国工程院院士钟世镇教授谈数字虚拟人及其发展
迄今为止，医生要想判断某个病人的病变位置、程度及预后，都要依靠二维平面的医学影像资料及相关检查，再在医生头脑中演绎为立体的和全息的形态才能进行有效的手术、放疗或其他治疗。
同样，医生目前还要依靠静态的或阶段性的检验数据和复诊来决定给病人用药的量、时间及停药等对策。而在医学科学技术或新药研制方面，医学研究者更是必须通过动物实验、志愿者或小样本临床验证，才能扩大到人群应用。
有没有办法能让这种耗神费时、纷繁复杂的程序在“模型”上进行预演，从而降低风险和提高科研和医疗的质量呢？
有的。他就是“数字虚拟人”。在这里，中国工程院院士钟世镇教授将用通俗的语言，解答人们关于“数字虚拟人”的诸多疑问。
医学发展的动力始终和各个时期的高科技相生相长，不管物理学家发明的X线、生物学家发现的青霉素，还是工程技术学家研制的计算机，都在为促进人类健康全力以赴。
, 百拇医药
“虚拟数字人”是21世纪生物学和计算机科学的高速融合，是一个内涵更加广泛，包含当前最先进科学技术的跨学科、跨地域的崭新的高科技领域。
什么是“数字虚拟人”
据钟世镇教授介绍，“数字人”是“数字化虚拟人”的简称。它是通过计算机技术，将人体结构数字化，在电脑屏幕上出现看得见的、能够调控的虚拟人体形态。如果进一步将人体功能性信息赋加到这个人体形态框架上，经过虚拟现实技术的交叉融合，这个“数字人”将能模仿真人做出各种各样的反应。若设置有声音和力反馈的装置，还可以提供视、听、触等直观而又自然的实时感。
他继而谈到，“数字人”研究的发展进程依次要经历4个阶段，我国目前已做了部分“数字可视人”，并开始探索“数字物理人”，而未来还要有“数字生理人”和“数字智能人”。
钟院士还称，“虚拟可视人”的第一阶段，在电脑屏幕上见到的仅是人体的形态结构，经过计算机技术处理，虽然可以分割为不同的系统或器官，也可以剖析为不同的切面或层次。但是这一阶段的人体，还没有任何功能性的反应，因此也可称之为“虚拟解剖人”或“虚拟几何人”，仅是具有人的形态结构而已。在后续的研究阶段，借助信息科学的高超技术，不断地将人体的物理性、生理性和智能性参数加以数字化，附加在可视人的框架以后，才出现人的功能。目前，我国在这个领域的研究近况只是迈出最初阶段的第一步，仅仅在“虚拟可视人”方面构建了一部分数据库，为后续的研究提供了初步资料。“因此，”他指出，“媒体披露‘中国虚拟人面世’的报道还言过其实，我国后续的三部分研究工作尚处于开始启动状态。”
, http://www.100md.com
数字人，对医学意味着什么
钟院士通过举例来介绍“数字人”在医学领域中的作用。比如，在临床诊断、放疗计划和图像引导手术中，病人经常被要求接受多种CT或核磁扫描，以提供病理和解剖方面的互补信息，从而保证诊断和治疗的准确有效。
但是，由于病人在成像时的体位差异，或不同图像的分辨率、对比度及参数设置的不同，医生很难单凭想象将多幅图像准确对齐，而这对手术医生尤为重要。因此，“数字人”的重要功能之一就是通过寻找某种空间转换，使两者图像对应点达到空间位置和解剖结构图上的完全一致，或至少达到使具有诊断意义的各点相匹配。
也就是说，在经验医学时代，医生囿于无法看到病人内部，只好依靠临床检查和经验积累来进行诊断治疗。而现代医学，医生则是凭借可见的静态医学图像和检验数据及经验来诊治疾病。进入计算医学时代，医生不仅能见到病人的体内病变，还可通过“虚拟数字人”将其配准整合为动态的、立体的模型中去，从而进行即时的、有效的手术、药物等模拟治疗，以使经验医学与现代先进科技相得益彰。
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中国“数字人”呼之欲出
谈到我国“数字人”研发历程，钟院士说，首先，人体数据如同土地、人口、森林、水力一样都是国家重要的基础资源。我国有13亿人口，其解剖结构有自己的特点，而现在我们所用的许多相关数据还引自欧美人标准。从这个角度讲，我们不能没有自己的“数字人”，必须开展此项科技工作——这是三年前我国专家们的一致观点。因此，研究开发具有自主版权的完整人体标准数据，建立有中国人特征的三维数字化人体模型具有重要意义。
其次，“虚拟人”是发达国家发起的重大项目，对21世纪科技发展具有深远的意义。但目前，“虚拟人”的共同特点是不够完善，如美国的可视人尚未包括血管和神经信息等，总体尚处于实验阶段。因此，如果我国能早下功夫，不仅能建立数字化中国人，而且在某些方面还可能做出有亮点的工作。这既是机遇，又是挑战。
三年来，我国的“数字人”研究取得了令人瞩目的成绩，被称为“中国虚拟人1号”的我国首例女性虚拟人数据集在第一军医大学构建成功。目前，上海、重庆、广州共有6个虚拟人数据集。数据集的构建成功，已为数字人的诞生打下了坚实的基础。
尽管目前中国“数字人”研究还处于很不成熟的起步阶段，但可以预见，与先进的信息科学技术融合后，“数字人”在医学、国防、影视、交通、航天航空、工业设计、艺术设计等多个领域，将会有广泛的应用发展前景。“我们只有用‘方兴未艾、任重道远’才可以形容。”钟世镇院士充满信心。, http://www.100md.com
迄今为止，医生要想判断某个病人的病变位置、程度及预后，都要依靠二维平面的医学影像资料及相关检查，再在医生头脑中演绎为立体的和全息的形态才能进行有效的手术、放疗或其他治疗。
同样，医生目前还要依靠静态的或阶段性的检验数据和复诊来决定给病人用药的量、时间及停药等对策。而在医学科学技术或新药研制方面，医学研究者更是必须通过动物实验、志愿者或小样本临床验证，才能扩大到人群应用。
有没有办法能让这种耗神费时、纷繁复杂的程序在“模型”上进行预演，从而降低风险和提高科研和医疗的质量呢？
有的。他就是“数字虚拟人”。在这里，中国工程院院士钟世镇教授将用通俗的语言，解答人们关于“数字虚拟人”的诸多疑问。
医学发展的动力始终和各个时期的高科技相生相长，不管物理学家发明的X线、生物学家发现的青霉素，还是工程技术学家研制的计算机，都在为促进人类健康全力以赴。
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“虚拟数字人”是21世纪生物学和计算机科学的高速融合，是一个内涵更加广泛，包含当前最先进科学技术的跨学科、跨地域的崭新的高科技领域。
什么是“数字虚拟人”
据钟世镇教授介绍，“数字人”是“数字化虚拟人”的简称。它是通过计算机技术，将人体结构数字化，在电脑屏幕上出现看得见的、能够调控的虚拟人体形态。如果进一步将人体功能性信息赋加到这个人体形态框架上，经过虚拟现实技术的交叉融合，这个“数字人”将能模仿真人做出各种各样的反应。若设置有声音和力反馈的装置，还可以提供视、听、触等直观而又自然的实时感。
他继而谈到，“数字人”研究的发展进程依次要经历4个阶段，我国目前已做了部分“数字可视人”，并开始探索“数字物理人”，而未来还要有“数字生理人”和“数字智能人”。
钟院士还称，“虚拟可视人”的第一阶段，在电脑屏幕上见到的仅是人体的形态结构，经过计算机技术处理，虽然可以分割为不同的系统或器官，也可以剖析为不同的切面或层次。但是这一阶段的人体，还没有任何功能性的反应，因此也可称之为“虚拟解剖人”或“虚拟几何人”，仅是具有人的形态结构而已。在后续的研究阶段，借助信息科学的高超技术，不断地将人体的物理性、生理性和智能性参数加以数字化，附加在可视人的框架以后，才出现人的功能。目前，我国在这个领域的研究近况只是迈出最初阶段的第一步，仅仅在“虚拟可视人”方面构建了一部分数据库，为后续的研究提供了初步资料。“因此，”他指出，“媒体披露‘中国虚拟人面世’的报道还言过其实，我国后续的三部分研究工作尚处于开始启动状态。”
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数字人，对医学意味着什么
钟院士通过举例来介绍“数字人”在医学领域中的作用。比如，在临床诊断、放疗计划和图像引导手术中，病人经常被要求接受多种CT或核磁扫描，以提供病理和解剖方面的互补信息，从而保证诊断和治疗的准确有效。
但是，由于病人在成像时的体位差异，或不同图像的分辨率、对比度及参数设置的不同，医生很难单凭想象将多幅图像准确对齐，而这对手术医生尤为重要。因此，“数字人”的重要功能之一就是通过寻找某种空间转换，使两者图像对应点达到空间位置和解剖结构图上的完全一致，或至少达到使具有诊断意义的各点相匹配。
也就是说，在经验医学时代，医生囿于无法看到病人内部，只好依靠临床检查和经验积累来进行诊断治疗。而现代医学，医生则是凭借可见的静态医学图像和检验数据及经验来诊治疾病。进入计算医学时代，医生不仅能见到病人的体内病变，还可通过“虚拟数字人”将其配准整合为动态的、立体的模型中去，从而进行即时的、有效的手术、药物等模拟治疗，以使经验医学与现代先进科技相得益彰。
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中国“数字人”呼之欲出
谈到我国“数字人”研发历程，钟院士说，首先，人体数据如同土地、人口、森林、水力一样都是国家重要的基础资源。我国有13亿人口，其解剖结构有自己的特点，而现在我们所用的许多相关数据还引自欧美人标准。从这个角度讲，我们不能没有自己的“数字人”，必须开展此项科技工作——这是三年前我国专家们的一致观点。因此，研究开发具有自主版权的完整人体标准数据，建立有中国人特征的三维数字化人体模型具有重要意义。
其次，“虚拟人”是发达国家发起的重大项目，对21世纪科技发展具有深远的意义。但目前，“虚拟人”的共同特点是不够完善，如美国的可视人尚未包括血管和神经信息等，总体尚处于实验阶段。因此，如果我国能早下功夫，不仅能建立数字化中国人，而且在某些方面还可能做出有亮点的工作。这既是机遇，又是挑战。
三年来，我国的“数字人”研究取得了令人瞩目的成绩，被称为“中国虚拟人1号”的我国首例女性虚拟人数据集在第一军医大学构建成功。目前，上海、重庆、广州共有6个虚拟人数据集。数据集的构建成功，已为数字人的诞生打下了坚实的基础。
尽管目前中国“数字人”研究还处于很不成熟的起步阶段，但可以预见，与先进的信息科学技术融合后，“数字人”在医学、国防、影视、交通、航天航空、工业设计、艺术设计等多个领域，将会有广泛的应用发展前景。“我们只有用‘方兴未艾、任重道远’才可以形容。”钟世镇院士充满信心。, http://www.100md.com