Progress on digitized virtual human organ

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.     

数字化虚拟人体器官的研究进展

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.     

虚拟手术中软组织实时形变模型的研究进展

生物软组织是一种具有非线性(nonlinearity)、各向异性(anisotropy)、近似不可压缩性(quasi-incompressibility)、黏弹性(viscoelasticity)等特性的弹性体材料,对于人体软组织实时形变行为的建模与仿真是当前虚拟手术仿真系统(virtual surgery simulation)研究中的难点和热点之一。本文就目前虚拟手术系统中描述软组织实时形变模型(deformable models)的研究现状进行了分析与总结,并就未来的发展方向进行展望。     

基于二维与三维相结合的《人体解剖学》学习平台的构建与应用

《人体解剖学》是一门实践性很强的学科.在传统的教学中,二维的解剖学图谱、模型及标本构成了解剖学教学的基础,但解剖学图谱是对人体器官三维结构的二维表达,制约着学习者对解剖学的学习和理解,其最大的缺陷在于难以对某个器官或结构在人体空间中的准确定位[1].利用现代计算机技术进行虚拟实验室的构建,是近几年来国内外研究的一个热点.《人体解剖学》虚拟实验室以其独特的立体性、生动性、交互性等优势为解剖学教学开辟了广阔的空间[2].构建基于平面图像与三维模型相结合的《人体解剖学》学习平台,就是将文字叙述、图谱图片和虚拟三维模型三者有机结合,构建适应学习者自主学习的环境,推进教育教学现代化.     

可视化人体解剖学软件在断面解剖教学中的应用

探讨了VH Dissector可视化虚拟人体解剖学教学软件在人体断面解剖学教学中的作用。介绍了该软件的功能、使用方法、在我校医学影像专业人体断面解剖学的教学效果和在人体解剖学教学的优势。该软件能真实的显示组织、骨骼、肌肉、血管和神经等细微解剖结构,为人体断面解剖学的学习提供了一种新的教学模式。为推动了我国基础医学教育的素质化和现代化,可视化虚拟人体解剖学软件在解剖教学中的应用需进一步探讨。     

数字化人体肝脏可视化与虚拟肝段切除

目的建立人体肝脏及肝内管道系统数字化可视模型,为肝脏虚拟外科手术切除提供形态学依据。方法应用可视化人体肝脏数据集进行三维重建,建立数字化肝脏可视模型,实现肝脏虚拟切除。结果数字化肝脏可视模型,能清晰显示肝内管道系统的空间结构与三维关系,可选择任意径线和角度的切割平面进行虚拟切除,完成切割段体积、表面积和中心坐标的三维测量。结论建立人体肝脏可视化模型,为肝脏数字化解剖学和计算机辅助肝脏虚拟切除手术提供可视化平台与立体形态学基础。     

数字化虚拟人体在医学上的应用进展

数字化虚拟人体是通过计算机技术将人体结构加以数字化处理，转换成电脑的语言信号，经过虚拟现实技术的交叉融合，通过操作者的调控，这个“虚拟人体”能够模仿现实中的人的各种反应。将数字化虚拟人体的高精度数字模型与不同专业领域的知识和需求相结合，将产生具有行业特色的应用模型。利用数字化虚拟人体数据集可以方便地重建出人体组织器官内在的空间关系并具有逼真的视觉效果。重建出的内脏器官三维模型与现有的知识基础结合在一起，可以为科研、教学及临床工作开辟新的途径。现将数字化虚拟人体在医学上的应用简要综述如下。     

虚拟解剖台应用于高职高专院校人体解剖学教学的可能

本文分析了医学高职高专院校学生生源、师资队伍、教材和人体解剖学授课模式等方面的现状,指出了现今人体解剖学教学的瓶颈主要是课堂中学生对人体形态结构很难形成三维立体印象,影响学习积极性。从而引出人体虚拟解剖台是医学与信息技术相融合的产物,结合国内关于虚拟解剖台应用于教学的相关研究,阐明了结合虚拟解剖台的教学模式是高职高专院校人体解剖学教学改革发展的一种必然趋势。     

嗅觉神经系统识别机制模型研究进展

相对人体其他的感觉系统,嗅觉神经系统是目前人们了解得较少的感觉神经系统.近来的科学研究表明,对复杂的嗅觉系统的研究有助于人们了解人体整个感觉系统的工作原理.本文以嗅觉神经系统的时空编码和解码机制研究为重点,介绍了近年来国际上广泛研究的、基于嗅觉生理解剖基础之上的嗅觉神经系统识别机制模型的研究工作.最后,结合我们目前的研究工作对嗅觉系统识别模型研究的发展进行了展望.     

概述数字化虚拟人体的研究

“数字化虚拟人体”是利用数字化技术实现人体结构及机能的可视化 ,最终达到人体的整体模拟 ,为医学、生命科学以及后基因组学等的研究和应用提供基础与技术支撑。“数字化虚拟人体”研究是一项信息技术与医学等学科相互交叉、综合发展起来的前沿性交叉学科 ,它是由发达国家发起的一个重大项目 ,对本世纪科技发展具有深远意义。对此 ,西方发达国家高度重视 ,并正在酝酿或启动专项计划 ,而中国首例女虚拟人已问世。1　数字化虚拟人研究的现状虚拟人包括“虚拟可视人”、“虚拟物理人”、“虚拟生物人”三个阶段。目前 ,全世界只有美国、韩国…     

虚拟现实技术在医学中的应用

虚拟现实是一门新兴的学科 ,它在医学上已经得到了广泛的应用。本文从虚拟人、虚拟人同真实人体数据的融合以及虚拟的远程医疗系统三个方面介绍了虚拟现实在医学上的应用 ,并从对计算能力的要求、软硬件等方面介绍了医学虚拟现实背后的图形学支持。最后 ,对现有的分布式 VR系统做了一个简要的介绍。     

人体空腔结构可视化技术

利用非侵入性的医学影像数据对人体空腔结构进行三维可视化重建,对于空腔内表面疾病的诊断、医学教学及手术计划等方面都有着重要意义.然而,由于空腔的特殊结构和特征,如何准确而直观地将空腔内壁的三维结构与形态可视化地展现出来仍然是医学可视化领域中的一个难点.综述了人体空腔结构可视化技术的近期研究进展,对虚拟内窥镜、虚拟展平、虚拟切开、颜色映射等各种技术进行了评述与比较,指出了各种技术各自的优缺点,并展望了空腔结构可视化技术今后的发展方向.     

超大规模医学图像并行虚拟可视化的仿真研究

在网格计算基础上,研究利用医院内部局域网和普通配置计算机,实现超大规模医学图像并行可视化的关键技术,包括系统硬件构成、软件框架、负载平衡以及虚拟现实可视化等问题。在普通计算机群上,编程实现大规模医学图像的最大密度投影重建算法,并在虚拟现实构造语言(virtual reality modeling language,VRML)基础上,设计人机交互控制面板,实现虚拟可视化操作。仿真结果表明,该方法较好地解决了运算速度和内存空间这两大难题,效果良好,实时性强,对医生诊断治疗具有很好的辅助作用。     

构建医学虚拟图书馆的策略与程序设计

介绍了在建立医学虚拟图书馆中的策略、系统体系设计、功能与实现方法。并以程序范例的方式介绍了DC元素集及XML语言在构建医学虚拟图书馆中的具体应用。     

基于虚拟仪器技术的医学图像采集和数据管理系统

介绍一种基于虚拟仪器技术的医学图像采集和数据管理系统，并详细地介绍了在LabVIEW开发环境下的数据库编程技术。     

Conditions for Generating Virtual Channels in Cochlear Prosthesis Systems

Simultaneous electrical stimulation of neighboring electrodes in cochlear prosthesis systems generates channel interaction. However, intermediate channels, or virtual channels between the neighboring electrodes can be created through controlled channel interaction. This effect may be exploited for sending new information to the hearing nerves by stimulating in a suitable manner. The actual stimulation sites are therefore not limited to the number of electrodes. Clinical experiments, however, show that virtual channels are not always perceived. In this paper, electrical simulation with finite element analysis on a half turn human cochlea model is adopted to model the virtual channel effect, and the conditions for generating virtual channels are discussed. Five input current ratios (100/0, 70/30, 50/50, 30/70, 0/100) are applied to generate virtual channels. Three electrode arrays parameters are taken into consideration: distance between electrode contact and modiolus, spacing between adjacent electrode contacts and scale of electrode contact size. By observing the activating function contours, the virtual channel patterns and performances can be measured and examined. The results showed that a broad excitation pattern is necessary to produce the kind of electrode interaction that can form distinct virtual channels.     

Virtual Organization of Hospital Medical Imaging: A User Satisfaction Survey

A virtual medical imaging department is an innovative and demanding organizational model, to the extent that the underlying goal is to achieve a continuous and advanced organizational integration of human and physical resources, clinical data, and clienteles. To better understand the kind of benefits offered, we conducted a survey of three groups of users—radiologists, radiological technologists, and medical specialists—working in a five-site virtual organization. We received 127 valid questionnaires, for an overall response rate of 66%. The assessments vary according to the use made of the system. The scores for system quality and the quality of the data produced were markedly higher for intra-hospital use (respectively 7.9 and 8.7 out of 10) than for inter-hospital use (5.4 and 7.0). Despite the negative assessments they made of inter-hospital use, users maintained a positive attitude toward some type of virtual organization of medical imaging. Indeed, the score for Overall satisfaction with the system was very high, 8.9 out of 10. Moreover, the scores for Intended future use of the system were very high for both intra-hospital use (8.9) and inter-hospital use (8.7). We also found significant differences in perceptions among user groups.     

An efficient and scalable deformable model for virtual reality-based medical applications

Modeling of tissue deformation is of great importance to virtual reality (VR)-based medical simulations. Considerable effort has been dedicated to the development of interactively deformable virtual tissues. In this paper, an efficient and scalable deformable model is presented for virtual-reality-based medical applications. It considers deformation as a localized force transmittal process which is governed by algorithms based on breadth-first search (BFS). The computational speed is scalable to facilitate real-time interaction by adjusting the penetration depth. Simulated annealing (SA) algorithms are developed to optimize the model parameters by using the reference data generated with the linear static finite element method (FEM). The mechanical behavior and timing performance of the model have been evaluated. The model has been applied to simulate the typical behavior of living tissues and anisotropic materials. Integration with a haptic device has also been achieved on a generic personal computer (PC) platform. The proposed technique provides a feasible solution for VR-based medical simulations and has the potential for multi-user collaborative work in virtual environment.     

医学显微图像分割方法研究进展

医学显微图像分割是医学图像处理中的一个经典难题.针对近年来出现的新方法、新理论,对各种分割方法进行了系统论述,主要包括基于数学形态学方法、神经网络分割、模糊分割、小波分析、遗传算法、统计方法和基于特定模型等方法的图像分割.由于显微图像的复杂性,采用单一方法很难准确分割,故对混合方法也作了一定论述.文中还简要讨论了各种方法的特点和局限性.同时对分割的评价体系也做了简要论述.