数字化虚拟人体研究共26页

数字化虚拟人体器官的研究进展杨芷菁;柯泽楷;连国云;刘志刚【摘要】数字化虚拟人体器官已成为医学领域中最活跃的研究课题之一,在病情诊断和医学教学中具有广阔的应用前景.本文重点从人体的头颈部、胸部、腹部及神经系统4个方面回顾数字化虚拟的国内外研究现状,并对发展前景做出展望.数字化虚拟人体器官研究有助于提高人类对自身的认识,促进现代医学发展,并为医学研究和临床应用提供技术支撑.%Digitized virtual human organ has become one of the most active topics in medicine research fields and is widely used in disease diagnosis and medical teaching. This paper focuses on the current research situation of the digitized virtual human organs based on human body' s head and neck section, breast section, stomach section and nerve section, respectively. Digitized virtual human organ research contributes to the understanding of our organs, the promotion of the medical development and the technical support for medicine research and clinical applications.【期刊名称】《北京生物医学工程》【年(卷),期】2012(031)003【总页数】6页(P309-314)【关键词】数字化技术;虚拟人体器官;三维重建【作者】杨芷菁;柯泽楷;连国云;刘志刚【作者单位】深圳大学医学院,广东深圳,518060;深圳大学医学院,广东深圳,518060;深圳大学医学院,广东深圳,518060;深圳大学医学院,广东深圳,518060【正文语种】中文【中图分类】R318.040 引言数字化虚拟人体器官已经成为医学、解剖学中一个重要的研究领域，它在医学科学研究、教育事业及临床工作中具有广阔的应用前景，包括药物的研制、外科手术的“开窗”、手术术前规划，以及人体形态学的教学［1-3］。

数字化可视人体的构建技术与应用研究
黎小沛;康晓东;舒衡生
【期刊名称】《影像技术》
【年(卷),期】2003(000)003
【摘要】数字化可视人体,或称虚拟可视人体,是根据人体解剖学研究的全部数据综合构成的一系列数字化三维图像,而且可以虚拟地进行人体的一切生理活动.这种数字化可视人体可用于进行医学教学、模拟临床手术和放射治疗等,效果显著.本文阐述了制作方法和主要用途.
【总页数】3页(P44-46)
【作者】黎小沛;康晓东;舒衡生
【作者单位】天津医科大学,天津,300191;天津医科大学,天津,300191;天津骨科医院,天津,300210
【正文语种】中文
【中图分类】TP39
【相关文献】
1.数字化可视化人体的研究进展 [J], 张冬华
2.基于中国数字化人体的冠状动脉CTA多维可视化应用研究 [J], 刘丽;吴毅;谭立文;张绍祥;李颖
3.中国数字化可视人体咽鼓管薄层断层解剖研究 [J], 孙悍军;谭立文;单希征;刘光久;龙顺波;马丽涛;李娜;张绍祥
4.首套中国男、女数字化可视人体结构数据的可视化研究 [J], 张绍祥;王平安;刘正
津;谭立文;邱明国;李七渝;李恺;崔高宇;郭燕丽;刘光久;单锦露;刘继军;张伟国;陈金华;王健;陈伟;陆明;游箭;庞学利;肖红;谢永明;许忠信;王欲甦;邓俊辉;唐泽圣
5.首例中国女性数字化可视人体数据集采集与可视化研究 [J], 张绍祥;刘正津;谭立文;邱明国;李七渝;李恺;崔高宇;郭燕丽;刘光久;单锦露;刘继军;张伟国;陈金华;王健;陈伟;陆明;游箭;庞学利;肖红;许忠信;王欲甦;邓俊辉;唐泽圣
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数字化虚拟人体发文时间：2001年12月28日数字化虚拟人体首都医科大学生物医学工程学院秦笃烈引言医学的发展动力始终和各个时期的高科技密切相关。

一个内涵更加广泛的、包含当代最先进技术和庞大学科群的崭新高科技领域———数字化虚拟人体，已经浮现出地平线。

21世纪的医学将有大的飞跃，这种飞跃的基础是对人体形态和机能的更加深入的定量研究。

经过将近30年在不同领域的发展和酝酿，终于形成了虚拟人体（V irtual Human）或数字化人体（D igital Human）这一共识。

2001年4月21－27日，由斯密森学会组织了诺贝尔周，邀请一批诺贝尔奖得主及其他著名科学家作报告，总题目就是“虚拟人”，副标题为“21世纪科学的领域”。

这次会议的组织意图是将21世纪许多最前沿的学科的成果聚焦到虚拟人的建造上。

从这个意义上讲，这次会议的主题具有新的科学宣言的品位。

虚拟人体的发展已经有几十年历史，到目前为止有以下三个大的信息源头，各自有国际合作网络，他们都有全方位模拟人体的长远计划：1、由美国国立医学图书馆倡议的可视人体项目（V HP），侧重于人体结构的数字化以及相关知识库的研究。

2、美国橡树岭国家实验室提出的虚拟人体（V irtual Human）计划，利用V HP数据侧重人体机能模拟，目前为器官级。

3、由美国科学家联盟提出的数字化人体（ D igital Human）项目，所建造的数字人体信息库是最完整的。

其研究强项是细胞级虚拟人体模拟。

作为科技发展方向，我们可以将这三个部分统称为数字化虚拟人体。

数字化虚拟人体方法论有以下特点：·强调整合。

要及时地将各个领域的研究成果整合到虚拟人体的研究；·人体的全方位模拟。

包括基因、分子、细胞、组织、器官以及全身。

全方位推进工程学方法；·推动人体模拟软件大发展。

推出人体数字图谱、虚拟细胞等软件；·推动尖端研究设备的研制。

·瞄准医学教育和临床的革命性变革。

数字虚拟人体平台增强大学生创新能力孟凡洁;张国荣【摘要】Digitized virtual human platform provides a new model for the study and research of human anatomy. This mode can fully mobilize the students’ interest in learning, train practical ability, self-learning ability and creativity, and promote the human anatomy teaching reform.%数字虚拟人体平台为人体解剖学的学习和研究提供了一种新的模式。

该模式能充分调动学生的学习兴趣，培养动手能力、自主学习能力和创新能力，推动人体解剖学教学改革。

【期刊名称】《中国教育技术装备》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】2页(P25-25,26)【关键词】数字虚拟人体平台;创新能力;大学生【作者】孟凡洁;张国荣【作者单位】长春中医药大学 130117;长春中医药大学 130117【正文语种】中文【中图分类】TP391.910.3969/j.issn.1671-489X.2016.04.025*项目来源：吉林省教育科学规划课题“基于可视化数字人体平台进行解剖学教学改革的研究”（基金编号：GH14169）。

作者：孟凡洁，长春中医药大学副教授，研究方向为人体解剖与组织胚胎学教学科研；张国荣，通讯作者，长春中医药大学讲师，研究方向为人体解剖与组织胚胎学教学科研（130117）。

在过去的几十年里，我国的本科教育取得一定成绩，但与不断发展的社会需求相比，还存在较大差距[1]。

尤其是学生大多以被动接受的学习方式为主，缺乏自主学习能力和创新能力，可持续发展的动力不足。

解剖学是重要的医学基础课程之一，属于形态学范畴。

数字化虚拟人简介第一节数字化虚拟人概述一、基本概念数字化虚拟人体是将大量人体断面数据信息在计算机里整合重建成人体的三维立体结构图像，是医学与信息技术、计算机技术相结合的成果。

“数字化虚拟人”的发展可分为4个阶段，即“虚拟可视人”、“虚拟物理人”、“虚拟生理人”和“虚拟智能人”。

虚拟可视人阶段的任务是建立数字化几何人，将人体的形态结构通过计算机信息化手段建成系统、器官、组织等结构的数字化模型。

虚拟物理人阶段的任务是建立数字化物理人模型，在几何人的框架上，加入人体结构的物理参数，从而能够体现结构的物理性能。

虚拟生理人阶段的任务是在上述框架中，加入生理功能参数，反映人的新陈代谢、生长发育等。

虚拟智能人是最高级阶段，虚拟人能够在人工智能的支持下调节自身的物理性能和生理功能。

目前普遍开展的是虚拟可视人研究。

二、国外研发进展二十世纪八十年代末美国科学家启动了“虚拟可视人计划（Visible Human Plan，VHP）”，目标是实现人体从分子到细胞、组织、器官、系统和整体的精确模拟，被认为是二十世纪震撼全球的科研计划之一。

1989年，美国国立医学图书馆（NLM）计划建立一个医学图库，为生物医学文献提供图像检索。

在该计划中，美国科罗拉多大学的健康中心负责人体断面图像的获取工作，维克托·斯皮兹尔教授带领研究小组于1994年和1996年先后获得了一男一女两具尸体的相关数据，包括MRI、CT和切片图像等。

其中男性身高1.82米，女性身高1.54米，用CT和MRI作轴向扫描，扫描间距为男性1mm，1878个断面，女性0.33mm，5190个断面。

之后，将尸体填充蓝色乳胶并裹以明胶冰冻至摄氏-80℃后，再以同样的间距对尸体作切片并保留断面图像资料，由于CT和MRI受到断面精度和灰色成像的限制，后续“数字化虚拟人”发展的基础框架均以切片图像数据集为主。

这套由VHP在国际上发行并被广泛应用的VHP切片图像数据集，男性的电脑存储数据量为15GB，女性数据量为43GB，这些数据称VHP数据集，这是人类在信息技术基础上建立数字化解剖的首例尝试。

数字化的虚拟人体和仿真人体模型的发展及医学应用
李彩霞;林大全;王远萍;樊庆文
【期刊名称】《中国医学影像技术》
【年(卷),期】2005(021)011
【摘要】本文从系统论、信息论、认识论的角度出发,对虚拟人体和仿真人体的发展和医学应用提出了两者人体参数的同源性,虚拟和真实的映射性,对学科发展的带动性;提出了虚拟人体计划发展的五个结合.
【总页数】3页(P1764-1766)
【作者】李彩霞;林大全;王远萍;樊庆文
【作者单位】四川大学人机工程及医疗设备研究所,四川,成都,610065;四川大学人机工程及医疗设备研究所,四川,成都,610065;四川大学人机工程及医疗设备研究所,四川,成都,610065;四川大学人机工程及医疗设备研究所,四川,成都,610065
【正文语种】中文
【中图分类】R314
【相关文献】
1.人体测量及数字化人体模型技术的应用及进展 [J], 彭照
2.基于Virtools的数字化人体模型仿真运动研究 [J], 李燕;程孝荣;黄凯
3.基于SolidWorks平台的人体模型数字化仿真设计 [J], 束奇
4.医学影像仿真人体模型及其临床应用 [J], 薛莹;王瑞;李进丹;李志林;廖承德
5.数字化仿真人体模型的设计方法 [J], 张三元;孙守迁;蒋方炎;潘云鹤
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文章编号:100025404(2003)0720563203　论著首套中国男、女数字化可视人体结构数据的可视化研究张绍祥1,王平安5,刘正津1,谭立文1,邱明国1,李七渝1,李　恺1,崔高宇1,郭燕丽1,刘光久1,单锦露1,刘继军1,张伟国2,陈金华2,王　健3,陈　伟3,陆　明3,游　箭3,庞学利4,肖　红4,谢永明5,许忠信6,王欲更生6,邓俊辉6,唐泽圣6 [第三军医大学:1基础医学部解剖学教研室(计算医学实验室),重庆400038;2附属大坪医院野战外科研究所影像诊断科,重庆400042;3附属西南医院影像诊断科,重庆400038;4附属西南医院肿瘤科放疗中心,重庆400038;5香港中文大学计算机科学与工程学系虚拟现实、可视化与图像学研究中心,香港;6清华大学计算机科学与技术系,北京100084] 提　要:目的　实现首套中国男、女数字化可视人体结构数据的计算机可视化。

方法　在获得首套(包括1例男性和1例女性)数字化可视人体结构数据集(男性为2518个横断面,总数据量为901648G B ;女性为3640个横断面,总数据量为130104G B )后,分别在SGI 图像工作站和P4微机上,先对二维图像进行处理,然后经过在每幅图像上预留的定标点进行对位配准。

重建时采用了两种方法,一是体绘制(V olume rendering )重建;二是面绘制(Surface rendering )重建。

结果　在SGI 工作站和微机上分别实现了男、女数字化可视人体的整体和局部可视化。

并且,通过革新三维重建和数据处理技术,实现了中国首套数字化人体数据的交互式三维可视化。

结论　①经过可视化研究检验,本研究组采集的首套中国男、女数字化可视人体数据集符合三维可视化的要求。

②本研究建立起来的中国男、女数字化可视人体数据的交互式三维可视化平台,形成了数字人体解剖学和虚拟外科手术的雏形。

③经过数据分割、分类、配准和绘制重建起来的人体器官或局部模型为在计算机上细致表达人体全身的复杂结构奠定了基础。

《科技政策与发展战略》2004年第1期中国数字化虚拟人体研究的发展与应用——香山科学会议第208 次学术讨论会综述以“中国数字化虚拟人体研究的发展与应用”为主题的香山科学会议第208 次学术讨论会于2003年9月9～12日在北京香山举行。

会议聘请第一军医大学钟世镇院士、深圳大学牛憨笨院士、首都医科大学罗述谦教授和中科院计算所李华研究员担任执行主席。

会议的中心议题是：断层解剖数据获取关键技术探索、多光谱探测技术与人体组织信息获取、图形图像处理技术、网格与数据共享、神经与微小器官信息获取等在医学和相关领域的应用。

一、我国数字化虚拟人体研究进展及待解决的问题中科院计算所李华研究员代表会议筹备组作了题为“中国数字化虚拟人体研究的发展与应用”的总评述报告。

报告中指出，我国已经基本掌握了低温冷冻标本切片的加工方法，对于0.1mm或者更薄的高精度断层切片数据的获取有较大的把握。

图像的准确分割是器官和组织三维重建的基础。

如何提高人体切片图像数据图分割的精度和速度是目前公认的瓶颈。

随着切片加工精度的提高，这一问题越来越迫切。

如果以0.1mm间距切片计算，一个完整标本加工将获得大约2万片断层图像。

因此，寻求新的技术方法解决这一问题具有重要意义。

由于不同的人体组织内在的质的不同，采用多光谱技术，其中包括紫外线照射获得人体组织的不同自体荧光图像，期待能够有利于将不同组织区别开来。

深圳大学利用光谱成像技术，找到对于特定组织的特异光谱区间，就可能对神经等组织的分割和建模奠定基础。

在此方面的技术进展，可能使我们处于国际领先的地位。

大规模数据或者海量数据的处理是伴随数字人研究要解决的另一个关键技术。

数字人的研究将伴随庞大的人体信息数据库的建设是显而易见的。

数据量大，层次关系多，数据实体复杂，前所未有。

以目前的实验数据集为例，0.2mm片层间距变为0.1mm间距时，数据量将由目前的近150G 变为1.2T。

如果计及随后重构处理所产生的新数据，整体规模还要成倍增长。

三维数字人研究及其应用随着科技的不断发展，数字化已经渗透到人们生活的各个方面。

从线上购物到在线社交，从智能家居到虚拟现实，数字化的应用越来越广泛。

其中一个热门的领域就是三维数字人研究及其应用。

三维数字人即数字化的人体模型，早期主要用于动画和游戏等娱乐产业。

但是，随着技术的发展，三维数字人在医疗、体育、安全等领域的应用越来越广泛。

在医疗方面，三维数字人可以帮助医生和病人更准确地诊断疾病，进行手术或治疗。

通过数字模型，医生可以预测手术前后的效果，为手术做出更准确的计划。

同时，三维数字人还可以帮助制作矫形器和义肢，使得这些设备更符合个体需要，提高康复效果。

在体育领域，三维数字人可以用来帮助运动员提高训练效果和竞技表现。

通过建立运动员的数字模型，可以分析他们的动作和身体状况，找出问题并进行改进。

同时，三维数字人还可以制作定制化的运动装备和鞋子，使得运动员更加适应比赛场地和气候条件，减少运动伤害。

在安全领域，三维数字人可以用于预测事故结果和安全风险，帮助制定安全规则和应急预案。

例如，三维数字人可以预测车辆碰撞或人员群聚时的压力和摩擦力，为设计更加安全的交通工具和建筑物提供依据。

除了以上几个领域，三维数字人还有许多其他的应用。

例如，在电影制作中，使用数字人可以节省成本和时间，同时还可以创造更加逼真的特效；在虚拟现实中，数字人可以使得用户更加身临其境，提高沉浸感。

然而，三维数字人的研究和应用也面临着一些挑战和限制。

首先，数字人的制作需要收集大量的数据和图像，这需要耗费大量的时间和精力。

其次，数字人建模的精度和精细度对于不同的应用领域也有不同的要求，研究人员需要根据具体情况进行平衡。

最后，数字人也面临网络安全等风险，需要加强保护措施。

总的来说，三维数字人研究及其应用是一个充满潜力和挑战的领域。

随着技术的不断发展和创新，我们相信数字人将会在更多的领域发挥作用，为人类的生活提供更多的便利和改善。