触摸虚拟人

触摸虚拟人

近来，有关虚拟人、可视人等科研成果不断推出，引起社会公众的广泛关注。什么是虚拟人?虚拟人是怎么做出来的?虚拟人有什么用?虚拟人和可视人有何不同?为此，记者采访了有关专家。专家说虚拟人并非真人，而是在电脑里合成的三维重构的“数字人”。这需先选取一具尸体，将其冰冻后切成薄片，再利用数码相机等进行拍照、分析，最后完成相关数据的三维合成。这样才能使虚拟人具有人的生态和生理解剖结构。

虚拟人成长三阶段

    专家介绍说，虚拟人是一种简称，它的“学名”应是“数字化人体研究”，是与人类基因组计划、人类神经组计划等相同的生命科学系统工程。它是21世纪人体解剖学、生物物理学、生理学等与当代计算医学高度融合的产物，是一个内涵更加广泛，包含当前景新科技成果的跨学科、跨专业、跨地域的全新高科技领域。

  虚拟人一般分为三个阶段，即可视人、物理人、生理人，所以可视人也就是虚拟人。可视人计划是美国最先发起的，目的是通过人体解剖切削断面的数据采集，利用计算机图像三维再现技术使“解剖”不再是平面、静止的，而是动态的、立体的。“可视”意思就是可以看到，能够三维重现人体，从而为全面虚拟人体生态功能作准备。研究者在1991年和1994年分别完成男女各一的可视化数据集。2000年，韩国完成了具有东方人特征的可视人。我国目前完成的无论是称虚拟人还是可视人均是第二代可视人，较之美韩等国更为清晰、准确，并建立了血管、神经等可视新技术，具有中国人特征的自主知识产权。

    虚拟人第二阶段一般称为物理人，其主要设想是将人类基因组计划与可视人研究成果结合起来，完成人体的物理建模。这一创新计划得到美国非致命武器委员会的积极支持，因为物理人能够模拟人的整体或局部器官组织对外界的物理刺激，可用于如碰撞试验、飞机弹射等的伤害评估。

生理人是第三阶段，它将开发有助于对细胞、器官及人的整体功能定量描述的数据库和仿真模型，以实现对人体功能的虚拟化研究。

捐献遗体者功不可没

    对医学科技发展最大的贡献者是谁，是病人，特别是那些死后捐献遗体、器官的人及家属亲友。当年美国为寻找适于创建虚拟人的尸体，还专门成立了“选择委员会”，因为作为“能看到”的数字解剖人，身体损伤或病变越少越好，其体质越接近健康人越好。即使如此，其男性标本曾在15岁切除右睾丸，21岁做过阑尾手术，38岁拔过一颗牙。韩国虚拟人原型则是一位死于淋巴瘤的65岁老人。加之这些尸体都使用过量福尔马林灌注，有些肿胀变形，故其数据与原型存在偏差。

    我国现已完成了3例虚拟人数据集：第三军医大学一男一女两例，第一军医大学一女性(男性将在近期完成)，其均为较为健康的中青年，都没有器质性病变。这些自愿捐献遗体者对他人的健康和医学发展，可谓功德无量。美英科学家给他们的女性虚拟人取名“露西”，其含义就是纪念在南非发现的远古人类化石——一位揭示人类进化奥秘的女性祖先。

    人体数据如同土地、人口、森林等一样同为国家的独有基础资源。我国有12亿人口，其形态生理解剖结构有着自己的特点，研究建立中国人特征的三维化数字化虚拟人具有重大的战略意义。

    制作虚拟人的高新技术与传统的解剖学或病理切片完全不同，它是将尸体用专门材料包埋，并采用我国科学家独创的血管灌注塑化技术，再在零下30摄氏度以下的低温冷冻。尸体的切片是在工业用的数字化铣床(经适当改造)上进行，每铣削一片就用600多万像素的数码相机拍照，最后完成数据采集。在切削完成之后，人们只能看到照片资料，因为细薄如纸的人体切片在刀过之后瞬间就汽化消失了。

“海量数据”能做什么

    虚拟人切片数据采集如果连续进行，少则要几个月，多则要一年以上才能完成。而这之后的计算机三维重构所需工作量更是常人无法想像的，如有专家当初上网下载美国可视人数据，昼夜不停工作一个月，仅仅下载了男性数据集的头部。无怪乎，人们称虚拟人数据集是“数据怪物”，美国第一例可视人数据集是国立医学图书馆的最大“藏书”，其所含数据量在200GB以上，相当于两亿汉字的信息量，比该馆全部藏书的数据量还大。

    美国的切片断面男为1．0毫米，女为0．33毫米，而我国则为0．2毫米，可见完成虚拟

人切片后，还有许许多多的工作要作。这样庞大的数据集是医学史上的首创，它改变了传统的医学模式，为虚拟世界进入现实医学敞开了大门。目前，各国著名医院和研究机构正在进行大规模的临床应用研究，美国华人学者建立了一个包含34亿个单元的虚拟男子三维模型，已用于人体内外部辐射危险评估和肿瘤放射治疗最优化选择的项目中。

    我国科学家研究的经络穴位三维重建，可使神经、血管、肌肉等结构在鼠标下任意观察，从而提高针剌准确度以服务于中医临床。手术模拟则不仅能够用鼠标模拟手术刀切入皮肤、剥离病灶时具有真实的手感，而且能够在演练者犯错误或“病人”出血过多等危症发生时及时纠正错误或停止手术，而以往这些经验、教训只能在病人身上获取。

    在经验医学时代，医生囿于无法看到人体内部，只能依靠临床检查和经验积累进行诊治。现代医学，医生主要凭借静态医学图像和检验数据诊治疾病。而进入计算医学时代，医生除上述手段外，还可通过虚拟人将病人数据整合到动态的、立体的“模型”中去，从而进行及时、有效的药物或手术的模拟冶疗以减少失误，使人类逐步摆脱“摸着石头过河”式的医疗模式。 

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