数字化虚拟人体在医学中的应用

基于digital human的《局部解剖学》教学新模式探索《局部解剖学》作为临床专业的必修基础课程，在传授医学知识、进行专业技术教育、培养医学人才方面发挥了重要作用，是基础医学与临床医学的桥梁课程。

但局部解剖学由于受内容难懂、结构抽象、环境差、学时紧张等因素限制，导致学生在结构掌握和应用上存在诸多问题。

为改变此种现状，本轮改革在《局部解剖学》教学过程中，引入和加强数字化教学技术，建立和开放数字化教学资源平台，在教学方法及考核体系上尝试建立一种更加科学合理的新模式，将立体分层、结构清晰的结构展现给学生，激发学生的学习兴趣，同时废除“一试定成败”考核模式，将手机引入到考核当中，创新考核手段和方式，更加注重学生知识的积累和全方面的发展。

标签：临床医学;《局部解剖学》;数字化;改革;网络;手机局部解剖学是临床医学与基础医学的桥梁学科，是实践性很强的课程，对临床学生来说掌握程度对今后的工作至关重要。

通过学习旨在培养适应社会医疗卫生事业需求，具有高尚职业道德和社会责任感，具有熟练操作技能的高素质应用型医学人才。

1 《局部解剖学》改革势在必行1.1学科重要性对改革的迫切要求临床学生在大一刚入学时已学习了系统解剖学，有一定的理论功底，但系统解剖学与局部解剖学的学习方法和深度存在较大差异。

局部解剖学是基础医学和临床医学的桥梁学科，实践性强，对于临床学生来说至关重要，促进局部解剖学的教学改革，对于培养学生的实践能力和创新能力具有重要意义。

1.2新时代教学要求迫切需要改革。

在传统教学中，多以教师作为教学活动的主体，侧重于教师对学生知识的讲授与演示。

这种授课模式，忽视了培养学生的创新思维能力和动手能力，无法提高学生学习的主动性，已不能完全满足现代医学“素质教育、创新教育”的要求。

1.3教学条件、紧张的授课时间和标本的局限性对改革的强烈要求。

尸体标本本身具有刺激气味，加之标本紧缺，无法让学生动手操作，只能观察已经做好的标本，为使其观察到深部结构，很多浅层结构已经破坏，内容只能通过理论灌输给学生，无法让其真正理解器官的层次关系和毗邻。

数字虚拟人技术研究数字虚拟人技术是一种可以创建虚拟人物的技术，它是通过计算机图形学、计算机视觉、虚拟现实、机器学习等技术来实现的。

数字虚拟人技术的应用十分广泛，例如游戏、电影、广告等行业，也可以在在线教育、医疗、人机交互等领域中发挥作用。

本文将从技术原理、应用领域以及发展趋势三个方面来探讨数字虚拟人技术，并分别进行详细阐述。

一、技术原理数字虚拟人技术主要涉及计算机图形学、计算机视觉、虚拟现实、机器学习等多方面技术。

下面将分别进行阐述。

1.计算机图形学计算机图形学是数字虚拟人技术的基础，它主要关注如何利用计算机实现图形图像的生成、处理和显示等功能。

在数字虚拟人技术中，计算机图形学可以通过建模、纹理映射、光照、动画等技术来实现虚拟人物的创建和渲染。

2.计算机视觉计算机视觉是数字虚拟人技术的另一个重要组成部分，它主要关注如何从图像或者视频中提取信息并进行识别，例如人脸识别、姿态估计等。

在数字虚拟人技术中，计算机视觉可以通过重建三维人体模型、捕捉运动数据等方式来实现虚拟人物的建模。

3.虚拟现实虚拟现实技术可以通过创建虚拟环境来实现用户的身临其境体验。

在数字虚拟人技术中，虚拟现实技术可以通过虚拟人物的动作反馈、虚拟身体的交互等方式来让用户有更加真实的感受。

4.机器学习机器学习是数字虚拟人技术中的重要组成部分，它主要关注如何让计算机通过学习来自动识别模式和规律。

在数字虚拟人技术中，机器学习可以通过学习真实人的运动数据、面部表情等来实现虚拟人物的自主动作和表情动画。

二、应用领域数字虚拟人技术在各个领域都可以发挥作用，下面将分别进行阐述。

1.游戏数字虚拟人技术在游戏中的应用十分广泛，可以让游戏提供更加逼真的动作表现和人物形象。

例如在《魔兽世界》中，通过数字虚拟人技术来实现玩家控制的角色的动作反馈，加强了游戏的身临其境体验。

2.电影数字虚拟人技术在电影行业中也有着广泛的应用，可以让电影中的特效更加真实逼近。

例如在电影《阿凡达》中，通过数字虚拟人技术来实现了电影中的纯数字化人物形象，获得了非常好的效果。

数字化技术在口腔医学中的应用及向智能化未来的发展趋摘要：随着新世纪相互融合的数字化、信息化+互联网技术的发展，数字化技术已经越来越多的应用到口腔医学的各个方面。

口腔医学数字化科研平台建设与人员的培训平台建设在数字化临床科研中起着最为重要的作用。

应用广泛的口腔影像技术、口腔扫描技术、计算机辅助设计技术、数字化制造技术及基于网络一体化的云服务技术，结合采用优秀的医、技、工团队的合作方式，为口腔医学临床科研指明了发展方向。

伴随着我国口腔医学从口腔3.0向口腔4.0时代迅速发展，口腔医学的发展趋势及发展水平必将实现数字化向智能化的巨大飞跃。

关键词：数字化；口腔医学；临床科研；智能化中图分类号：R78 文献标识码：A人类进入二十一世纪以来，相互融合渗透的数字化、信息化技术+互联网已经与人们的生活和工作密不可分，在改变着人们的思维、生活及工作方式的同时，为各行各业带来了巨大的变革，成为新世纪时代发展的显著标志。

数字化医学技术也正日新月异的改变着传统医学的诊疗模式，在口腔医学领域，一系列数字化口腔医学技术如X线影像技术、三维扫描技术、3D打印技术、计算机辅助设计和制作技术、数字化外科导航技术、网络远程会诊、网络继续教育等已经全面进入口腔医学的医、教、研、防各个领域，并进入口腔医学二级临床应用。

数字化口腔医学已成为口腔医学的重要发展方向之一[1]。

1.口腔医学数字化科研平台建设与人员培训平台建设口腔医学数字化平台主要是指以口腔综合治疗机为服务的终端，其它诊疗设备与之配合，通过数字化技术将各诊疗流程衔接起来的治疗程序。

广义的口腔医学数字化平台还包涵网站建设推广与预约、管理软件、口腔综合治疗机、数字化影像、口内扫描仪、数字打印机、数控设计与加工系统等设备及内容。

为了适应时代的发展与要求，建议综合性口腔医院建设好以下两个平台的建设。

1.1.口腔医院数字化技术科研培训管理平台由于数字化技术对促进口腔临床诊疗和科研水平的的提高确定了重要的推进作用，根据国家自然科学基金、科技重大专项和重点研发计划的国家级科研项目的指南要求，北京大学口腔医院于2011年在国家发改委支持下建设了“口腔数字化医疗技术和材料国家工程实验室”2014年实验室建成并投入使用。

虚拟中国人女性一号宫颈的任意剖面显示的研究李文华;周猛;焦培峰;徐海荣【期刊名称】《第四军医大学学报》【年(卷),期】2005(026)013【摘要】目的:研究中国数字化女性虚拟人宫颈的剖面显示问题.方法:根据图像数据特点,从所获得的女性骨盆数据中提取出女性宫颈数据,然后通过计算机相邻两层图像之间像素对的相同程度来对其进行平移配准,最后利用C++Builder语言编程实现剖面显示.结果:使用文中提及的方法对图像进行配准处理,我们发现在配准搜索过程中出现局部相似性最大的情况,从而使得搜索提前结束.结论:我们建议采用基于最大互信息量配准的方法,通过统计方法来表达图像像素的相似性特征,并利用优化算法有效克服局部极值,以便提高图像显示的精度,从而较好地应用于虚拟人体的其他部位的剖面显示.【总页数】5页(P1239-1243)【作者】李文华;周猛;焦培峰;徐海荣【作者单位】南方医科大学:生物医学工程系医学物理教研室,广东,广州,510515;南方医科大学:生物医学工程系计算机教研室,广东,广州,510515;南方医科大学:解剖学教研室,广东,广州,510515;南方医科大学:生物医学工程系医学物理教研室,广东,广州,510515【正文语种】中文【中图分类】R322;TP391.4【相关文献】1.数字化虚拟中国人女性一号(VCH-F1)实验数据集研究报告 [J], 钟世镇;原林;唐雷;黄文华;戴景兴;李鉴轶;刘畅;王兴海;洪辉文;李华;罗述谦;秦笃烈;曾绍群;吴涛;张美超;吴坤成;焦培峰;陆云涛;陈浩;李培良;郜元;王彤;樊继宏2.虚拟中国人女性一号图像数据的配准 [J], 焦培峰;原林;陆云涛;樊继宏;李鉴轶;钟世镇3.虚拟中国人女性一号肝脏数据集肝脏断面图像研究 [J], 周五一;方驰华;钟世镇4.数字化虚拟中国人女性一号数据图像处理 [J], 原林;黄文华;唐雷;戴景兴;李鉴轶;吴涛;刘畅;樊继宏;张美超;韩耀萱;罗述谦;李华;田捷;钟世镇5.虚拟中国人女性一号松质骨图像数据的配准与三维重建 [J], 刘文军;钟世镇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

系统简称RIS，是医院重要的医学影像学信息系统之一，他与PACS系统共同构成医学影像学的信息化环境；它是基于医院影像科室工作流程的任务执行过程管理的计算机信息系统，主要实现医学影像学检验工作流程的计算机网络化控制、管理和医学图文信息的共享，并在刻或生物分子自组装技术，在平板载体内部或表面制作出的可以完成一定生物反应功能的微理、生化，从宏观到微观，从表象到本质全方位反映人体的交互式数字化人体模型，具有心跳、血液循环、新城代谢等生理功能。

1、在计算机辅助外科中，立体定位方法包括：光学定位法、机械手定位系统、超声波定位法、电磁定位系统。

2、数字人计划的4个发展阶段包括：虚拟可视人、虚拟物理人、虚拟生理人、虚拟智能人。

3、远程监护主要有：心电图远程监测、血液透析远程监测等。

4、生物信息学三个分支是：基因组信息学、蛋白质组信息学、比较基因学。

5、建立生理系统模型的方法一般可归纳为两大类：黑箱方法、推导方法。

1.简述计算机辅助外科手术的目标:1、获取多模图像数据，提高诊断价值2、多模图像配准、定位3、制定手术方案，选择最佳手术路径，进行手术模拟4、在术中图像的监视下，利用一定的导航系统，执行预定的手术方案5、对于很难触及或手术医生无法用肉眼看到的组织器官，以及对医务人员来说较危险的动作，精确复杂的计算机辅助手术干预将是十分必要和重要的。

2.简述医院信息系统的设计原则：1、实用性易于学习操作2、可靠性数据及关键硬件应有备份，软件设计应采用成熟技术，具有故障处理功能3、可扩充性应考虑今后的发展需要，以最少投资实现系统功能调整、升级和扩充4、安全性系统既包含有关病人医疗的数据，又包含有关经济的数据，保密与安全十分重要3.简述虚拟现实技术在医学教育及医疗培训领域的应用：1、在虚拟环境中学习解剖学、生理学、病理学2、医院急救室工作人员的培训3、内窥镜手术训练4、放射疗法计划4.简述生物信息学的基本概念及其重要分支：生物信息学是生物学、计算机科学、应用数学等学科相互交叉而形成的一门新兴学科，它通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析，达到揭示数据所蕴含的生物学意义的目的。

混合现实技术常见应用场景混合现实（Mixed Reality，简称MR）技术是一种结合虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）和增强现实（Augmented Reality，简称AR）的交互技术。

通过使用MR技术，用户可以与虚拟世界进行交互，并将虚拟元素融合到真实世界中，从而创造出一种全新的体验。

下面我们将介绍混合现实技术在几个常见应用场景中的具体应用。

场景一：教育领域混合现实技术在教育领域具有广泛的应用前景。

通过结合虚拟元素和真实环境，MR技术可以提供互动性强、视觉冲击力大的学习体验。

例如，在生物学课堂上，学生可以通过佩戴MR设备观察并与虚拟的生物体进行互动，了解其结构和特性。

同时，可以模拟生物体的行为，让学生更好地理解生态系统的工作原理。

另外，MR技术还能为学生提供更加沉浸式的历史学习体验。

通过虚拟重建历史场景，学生可以身临其境地参与到历史事件中，并与虚拟的历史人物进行互动对话。

这样的学习方式更加生动有趣，有助于提高学习效果。

场景二：医疗领域在医疗领域，混合现实技术可以用于医生培训、手术模拟和病人治疗等方面。

医学学生可以通过MR设备观察和操作虚拟的人体器官，进行手术模拟训练，并实时获得教学指导。

这种模拟训练可以提高医生的操作技能和决策能力，减少手术风险。

另外，MR技术还可以用于病人治疗和康复过程中。

通过虚拟现实场景的刺激，可以帮助病人减轻疼痛感，提高治疗的舒适度。

同时，结合运动传感器等技术，可以实时追踪病人的运动情况，并给予实时指导，提高康复效果。

场景三：文化娱乐领域混合现实技术在文化娱乐领域也有着广泛的应用。

通过佩戴MR设备，用户可以与电影、游戏等虚拟元素进行互动，创造出全新的娱乐体验。

例如，在看电影时，用户可以将虚拟场景融合到真实环境中，使观影过程更加沉浸式。

此外，混合现实技术还可以用于展览和文化遗产的保护。

通过虚拟现实技术，可以对文物进行数字化重建，并将其呈现给观众。

观众可以通过佩戴MR设备，沉浸式地欣赏这些文物，并获取相关信息。

国希望云解剖数字化教学在人体解剖学中的应用探讨国希望云解剖数字化教学在人体解剖学中的应用探讨近年来，随着信息技术的迅猛发展，数字化教学已经逐渐渗透到了各个领域。

在教育领域中，数字化教学为学习者提供了更加便捷和多样化的学习方式和资源。

人体解剖学作为医学教育的重要组成部分，数字化教学的应用也为学习者和教师带来了许多便利和新的教学方式。

本文将探讨国希望云解剖数字化教学在人体解剖学中的应用，并分析其带来的优势和挑战。

国希望云解剖是一种基于云端平台的数字化解剖教学工具，它通过将人体解剖图像、视频和虚拟模型等资源上传至云端，学习者可以随时随地通过互联网进行学习。

首先，国希望云解剖数字化教学为学习者提供了高质量的解剖学资源。

通过高清图像和视频，学习者可以清晰地了解每个解剖部位的结构和功能，有助于加深对人体结构的理解。

同时，虚拟模型的使用也使得学习者可以亲自参与到解剖过程中，进行互动和实践，加深学习效果。

其次，国希望云解剖数字化教学可以提供个性化的学习体验。

在传统的课堂教学中，往往存在时间和空间限制，学习者可能无法根据自己的需要去学习和复习。

而通过国希望云解剖，学习者可以按照自己的节奏和需求进行学习，随时随地进行复习和巩固知识。

此外，国希望云解剖还可以根据学习者的水平和兴趣，提供个性化的学习资源和进度安排，使得学习更加有效和有针对性。

另外，国希望云解剖数字化教学还可以提供实时互动和协作学习的机会。

通过云端平台，学习者可以参加在线讨论和研讨会，与来自全国各地的其他学习者进行交流和互动。

这不仅有助于扩大学习者的交际圈子和视野，还可以借助他人的经验和见解，提高学习效果。

此外，教师和学生之间也可以通过云端平台进行即时沟通和反馈，教师可以及时解答学生的疑问和提供指导，促进学习者的学习进步。

然而，国希望云解剖数字化教学也面临一些挑战和问题。

首先，数字化教学需要学习者具备一定的信息技术能力和设备条件，对于一些资源匮乏地区或基础薄弱的学生来说，可能存在一定的学习障碍。