数字化虚拟人体数据获取的现状和对策

数字化虚拟人的研究方兴未艾,任重道远。完整的数字化虚拟人的宏伟研究规划中,应包括“虚拟可视人”、“虚拟物理人”、“虚拟生理人”和“虚拟智能人”4部分内容。在这个研究领域中,首先要解决的是人体数据的获取。目前,国内外先后已经报道了9个人体数据集。本文就这些数据集的现状进行了评析,重点揭示了这些数据集存在的不足和有待改进之处。本文还结合中国数字化虚拟人研究具体情况,提出了今后人体数据获取的对策性建议:(1)人体数据集的构建必须坚持“质量第一”,要特别注重质量,而不是数量和速度;(2)数据集要符合信息技术需求,要加强对组织器官的特异性标识;(3)数据集要注重发展的前景,应有明确的应用针对性。     

《第一军医大学学报》2003年第23卷总目次

专家论坛数字化虚拟人体的科学意义及应用前 钟世镇(193)探索经络本质的新途 邓亲恺(409)后“非典”时期“非典”的鉴别诊 蔡绍曦(535)专题报道数字化虚拟人体数字化虚拟人体数据获取的现状和对 钟世镇,原林(517)虚拟中国人男性一号(VCH—M1)数据集研 原林,唐雷,黄文华,等(520)虚拟中国人切削技术研 唐雷,原林,刘畅,等(524)建立数字化虚拟中国男性一号膝关节的有限元模 张美超…     

数字化虚拟人体的科学意义及应用前景

人体信息的数字化是将医学与信息技术、计算机技术、虚拟现实技术相结合的科技前沿性研究课题。许多国家已建立或正在建立虚拟人体模型。这种模型以人体断面连续切片为建模基础,对信息技术发展起来的计算医学加以数字化,定量地模拟人体的生理病理状况,在医学及其他多种学科领域均具有广泛的应用前景。本文介绍了:(1)国际上切片建模概况。1994年美国完成的可视人计划数据集,包含男女各1组数据,已为国际上广泛应用开发;韩国于2000年完成了1例韩国男性可视人数据采集工作。(2)美国可视人数据集已在医学教育和临床研究上取得巨大的收益,并提出进一步构建物理人和生理人的思路和实践。(3)人体数字化数据集的科学意义和应用前景。(4)我国于2001年174次香山科学会议揭开了中国数字化虚拟人体研究序幕,解决了关键技术的探索后,已提供了有中国人特色的男性和女性4个数据集的获取工作。     

基于"中国数字人"切片建立包含牙列的下颌骨三维模型

目的 利用虚拟人数据资料借助医学三维重建软件快速重建包含下颌牙列的人体下颌骨三维模型,为数字化虚拟人体作出技术探讨.方法 选择合适的尸体标本,经固定、动脉灌注、包埋、数据采集后获得虚拟人数据集,按照不同数据格式保存虚拟人切片图像数据.为今后不同规模的人体解剖结构重建目的 作准备.取虚拟人切片数据图像中下颌骨切片部分图像共计280张经二维图像处理软件去噪、描边后导入专用医学三维重建软件进行下颌骨的三维重建,生成的下颌骨三维模型经表面光滑处理后进行渲染.结果 利用虚拟人的数据得到了包含牙列的下颌骨精细的三维模型,在三维方向上真实地再现了下颌骨的解剖形态.结论 利用中国数字化可视人体图像能建立准确的下颌骨三维模型.     

我国首例女虚拟人面世

我国首例女性虚拟人数据集于 2 0 0 3年 2月 18日 17时 18分在广州第一军医大学构建成功。这标志着我国在完成数字化虚拟人体若干关键技术之后 ,建立了有知识产权的中国虚拟人数字平台 ,为开发各种用途的软件和参与国际合作与竞争抢占了应有的地位。2 0 0 1年 11月 ,虚拟人研究被列入国家高技术研究发展计划“863”项目 ,由中国科学院、首都医科大学、华中科技大学和解放军第一军医大学等协作攻关 ,第一军医大学承担人体建模的数据采集。在第一军医大学钟世镇教授的带领下 ,经过 1年多刻苦攻关 ,先后补充投入 15 0多万元 ,有针对性地解决了…     

数字化虚拟人体的科学意义及应用前景

人体信息的数字化是将医学是信息技术，计算机技术、虚拟现实技术相结合的科技前沿性研究课题。许多国家已建立或正在建立虚拟人体模型。这种模型以人体断面连续切片为建模基础，对信息技术发展起来的计算医学加以数字化，定量地模拟人体的生理病理状况，在医学及其他多种学科领域均具有广泛的应用前景。本文介绍了：（1）国际上切片建模概况。1994年美国完成的可视人计划数据集，包含男女各1组数据，已为国际上广泛应用开发，韩国于2000年完成了1例韩国男性可视人人数据采集工作。（2）美国可视人数据集已在医学教育和临床研究上取得巨大的收益,并提出进一步构建物理人和生理人的思路和实践。（3）人体数字化数据集的科学意义和应用前景。（4）我国于2001年174次香山科学会议揭开了中国数字化虚拟人体研究序幕，解决了关键技术的探索后，已提供了有中国人特色的男性和女性4个数据集的获取工作。     

数字化虚拟人体研究现状及其对腧穴形态学研究的启示

数字化虚拟人体研究是一项交叉性前沿学科，它的信息起源有美国可视人体计划、虚拟人体计划和数字化人体计划。我国科学家提供了中国可视人数据集。数字化虚拟人体集成了最新的科技成就，将人体结构和功能信息数字化与可视化，它的研究将在医学与计算机的结合上、在涉及人体模拟的许多方面开辟新的研究领域，也为针灸腧穴形态学的研究提供一个基础技术研究平台。     

首套中国男、女数字化可视人体结构数据的可视化研究

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)数字化可视见人体结构数据集(男性为2518个横断面，总数据量为90．648GB；女性为3640个横断面，总数据量为130．04GB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(Volume 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。⑧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于术的雏形。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卜细致表达人体仝身的复杂结构奠定了基础。     

虚拟中国人女性一号肝脏数据集肝脏断面图像研究

目的: 研究数字化虚拟人体肝脏数据集图像中肝脏及肝脏管道结构特征.方法: 采用虚拟中国人女性一号(virtual Chinese human female No.1 VCH-F1)数据集肝脏部分的连续断面图像进行观察.结果: VCH-F1数据集含有875张肝脏连续断面图像,断面间距为0.2 mm,无信息缺失,图像所显示的肝脏断面中肝动脉、肝静脉、门静脉和胆道结构以及肝脏与周围相邻组织关系清晰,数字化摄影分辨率为3024 ×2016像素,每个断面图像文件大小为17.5 MB,数据量14.2G.结论: VCH-F1数据集肝脏段图像清晰,结构显示完整.     

数字化虚拟中国人女性一号(VCH-F1)实验数据集研究报告

目的为建造具有东方人种特征的中国数字化虚拟人,获取中国女性人体数字图像的数据集。方法通过广州市遗体捐献中心,选取一位因食物中毒急性死亡19岁女性尸体,经CT、MRI采集图像后,在股动脉灌注红色填充剂,冷冻包埋,在JZ1500A立式铣床上,以400 mm刀盘切削,转速850 r/m,断面间距0.2 mm,用第三代富士数码相机摄像。结果按中国解剖学会的《中国人解剖学数据》加以评价,VCH-F1体型指数为94%,有较大的代表性。共获取断面图像8 556个,图像总像数649万,每个文件数据量为17.5 MB,VCH-F1数据集总量149.7GB。共编制6个不同版本,分别为VCH-F1(149.73GB、6.60GB、0.27GB)及VCH-F1头部数据集(1.93GB、0.67GB、0.46GB)。结论借鉴国外经验和教训,VCH-F1在下列几个方面有所改进和提高:(1)尸体选材代表性较大;(2)血管标记鲜明,对后续图像配准和分割提供了良好条件;(3)立式切削较卧式切削更符合人体生理姿势;(4)本文采用的人体的冷存,一次装夹,双温冰库,大口径刀盘处理,能提高图像质量和工作效率。VCH-F1的实验数据集,在若干关键技术上有所改进和提高,构建了切削精度高,血管显示鲜明,体型代表性良好,为我国今后虚拟人体的物理化和生理化,提供了一个高质量的框架。     

建立虚拟中国人网上数据库的有关问题

目的探讨如何在网络上建立虚拟中国人(VCH)数据库,以便合理而充分地让有关研究人员下载、研究和浏览。方法将VCH原始数据集进行适当处理和压缩后放在服务器中,服务器内磁盘阵列采用RAID 0 1模式,针对不同类型的用户建立相应的下载机制。结果对数据集采用适当的处理和压缩后,数据量大大减少,方便了存储和传输;服务器内RAID 0 1模式的磁盘阵列可以保证数据集的安全性和高速下载;初步建立了针对不同用户的下载机制。结论在网络上建立VCH数据库势在必行,是科学数据共享的重要手段。     

Establishment of Internet-based database of the Virtual Chinese Human dataset]

To establish an Internet-based database for the dataset of Virtual Chinese Human that is accessible to the interested researchers, modifications and compression of the original VCH-format dataset of Virtual Chinese Human were performed before it was uploaded to the server, and RAID0+1 storage technology was adopted with specific download accesses designed for different users. After dataset modification and compression, the data size was considerably reduced to allow convenient data storage and transfer. The RAID0+1 storage technology guarantees the security and high-speed download of data through different means established. Internet-based database provides important accesses for sharing the achievement in virtual human study between world-wide researchers, which has been imperative in the present situation of science development.     

虚拟中国人切削技术研究

目的提高虚拟中国人标本的断面切削质量和延长刀具的寿命。方法比较立装和平装结构可转位铣刀盘与相应的专用可转位刀片对标本断面的切削效果。结果立装结构的可转位刀具较平装结构的可转位刀具更适合标本断面的切削。结论虚拟人数据采集切削作业中,立装可转位铣刀盘具有切削质量好、效率高、刀具寿命长和成本低等优点。     

虚拟中国人切削技术研究

目的 提高虚拟中国人标本的断面切削质量和延长刀具的寿命。方法 比较立装和平装结构可转位铣刀盘与相应的专用可转位刀片对标本断面的切削效果。结果 立装结构的可转位刀具较平装结构的可转位刀具更适合标本断面的切削。结论 虚拟人数据采集切削作业中，立装可转位铣刀盘具有切削质量好、效率高、刀具寿命长和成本低等优点。     

肾脏及其周围结构的三维可视化研究

目的建立中国人肾脏及其周围结构的三维可视化模型.方法应用中国首套男、女性数字化可视人体数据集,在VRM计算机平台上建立人体肾脏及其周围结构的三维可视化模型并进行分析.结果成功建立了肾脏及其周围结构的三维可视化模型,该模型能进行任意角度的旋转和连续的任意方位的切割,并能清晰地显示出各个切割面的断面解剖结构.结论可视化肾脏能够实现肾脏及周围结构的任意方位的断面解剖,为虚拟肾脏手术奠定了基础.     

基于中国数字人CT数据重建上颈椎运动节段有限元模型

为建立精确的数字力学人上颈椎运动节段模型,采用中国数字人男1号数据,使用经Materialise公司授权试用的MIMICS13．1医学图像重建软件进行三维有限元建模,并将其结果导入有限元系统进行处理,建立起形态学高度拟真的上颈椎运动节段模型。实践证明,数字力学人模型可以进行有限元计算,其精度能更好地满足数字化医学对计算机模拟论证的要求。