医学数字孪生应用研究与关键技术探析

介绍数字孪生定义及发展情况,详细阐述数字孪生在医疗数字孪生和人体数字孪生两个领域的应用研究实例,分析数字孪生信息建模、建模推理和模型迭代优化等方面的关键技术,以及人体数字孪生建模的个体性、不确定性和复杂性等难点问题。     

数字人体信息及标准化体系

数字人体信息是数字人体学的一个重要组成部分,目前国际上关于人体信息的标准尚不统一,还有待完善,迫切需要建立一个统一的、全球性的数字人体标准体系。本文主要阐述数字人体信息概念、形成机制,并对数字人体信息标准化体系进行初步探讨。     

数字人体技术浅析

数字人体是生命科学和信息科学研究的一个崭新领域,数字人体研究技术有可视化技术、虚拟现实技术、基因技术、量子技术、光谱技术等,本文主要对数字人体研究技术进行概述。     

数字人体在医学教育中的应用及拓展

数字人体作为一种现代信息技术与医学结合的产物,在医学研究,教学和临床中有着广泛的应用。在医学教育过程中,数字人体为更加直观而且形象地理解人体构造提供了一种行之有效的途径。文章通过分析可视化人体（VHP,Visible Human Project）解剖学软件（VH dissector）与基于网络的Goo出Body人体模型的优点和不足,强化医学生学习过程中新的学习方式,并且展望未来数字人体在医学病理学教育、手术治疗与建立个人健康信息档案建立中的应用前景。     

数字人体研究进展

目的概述数字人体的研究进展。方法通过国内外文献的检索,对数字人体的研究,进行分析、归纳、概括。结果数字人体的研究可以概括为:"5个计划"、"7个模型"、"4个方面"。结论随着数字人体的深入研究,已经取得了一系列阶段性成果,并得到实际应用。     

基于中国数字人技术的人体骨肌系统生物力学研究

目的：利用中国数字人工程获得的冷冻人体切片数据,建立虚拟人技术仿真平台,为人体骨肌系统生物力学及相关应用研究提供基础计算平台服务。方法：首先通过课题组自行开发的医学图像处理软件CryoSegmentation,对中国数字人工程男一号的冷冻切片图像序列进行配准、特征点和轮廓线的提取等处理。然后利用逆向工程软件Imageware建立虚拟人体的面模型。其次基于Hamilton动力学理论,建立虚拟人体运动学与动力学方程;并结合人体运动捕捉系统,在Mircrosoft Visual Studio2005环境下,开发虚拟人运动学与动力学计算模块。最后,根据人体骨骼的材料属性和力学特性,建立了虚拟人全身骨骼系统的有限元模型。结果：通过对一名志愿者进行的步态实验,获得了该志愿者的计算机虚拟模型,捕捉到步态实验中人体各关节的运动学参数,通过动力学模块的计算,得到了步态中人体各关节的受力情况。通过对步态中股骨的有限元计算,得到了志愿者行走中股骨所受的应力云图。结论：基于数字人技术的人体骨肌系统生物力学计算平台能够对人体进行生物力学仿真和计算,从而得到人体运动过程中准确的力学参数,为临床骨科医学、人体工效学、体育与艺术运动、军事医学等相关学科的应用研究提供参考依据。     

非定型硒平板探测器X线摄影应用价值

X线成像技术经历了100多年的漫长过程,其中作为影像信息的载体从增感屏(感蓝、感绿)到影像增强器加电荷耦合器件(CCD)到CD的IP板获取X线穿过的人体的信息,但其中都存在X线透过人体的有用信息.今天最先进的非定型硒平板探测器数字成像系统,有效地克服了这一缺陷,直接接收带有人体信息的X线,它具有图像分辨率高、放射剂量低、成像速度快等诸多优点,可用于全身数字摄影.本文通过它与屏-片系统性能对比分析,探讨DDR在摄影中的应用价值.     

洛书--九宫八风数学模型与<内经>全息脏象论

《内经》的全息脏象论 ,指出人体的局部有整体的信息。中医学遵循此理论用于诊断和治疗。此理论是临床观察的积累与易学的全息思维相结合而形成的。《灵枢·九宫八风》篇中记述的太一游行于九宫 ,不只是占八风而预测疾病 ,还构建了一个洛书———九宫八风数学模型 ,此模型的数字变换 ,可用于推演全息脏象论和人体小宇宙等有关理论 ,这些正是中医学理论的特色之一。     

基于中国数字化可视人体喉区细小结构分割数据集的建立

目的 建立数字人体喉区细小解剖结构的分割数据集.方法 利用Photoshop图像处理软件提供的磁性套索和多边形选择对中国数字化可视人体喉区数据的细小器官和结构进行数据分割,建立喉区解剖结构的分割数据集;分割数据集经图像格式转换后,在Amira 4.1软件中利用域值分割方法自动提取分割区域,进行三维显示,并通过三维结果来验证分割数据.结果 对喉软骨、喉肌、声带等细小解剖结构进行了分割,建立了基于数字人体的喉区数据集,基于分割数据建立三维模型真实、可信.结论 喉区的分割数据准确、完整,为喉区精细模型的建立奠定了数据基础,同时提供了实用的彩色图像分割方法.     

基于冰冻切片的人体骨盆有限元模型的建立与初步验证

 目的 建立基于冰冻切片的人体骨盆有限元模型,以用于研究骨盆非线性生物力学特性。方法 采用“中国数字虚拟人”第1例男性冰冻切片数据,运用切片图像处理软件CryoSegmentation提取出骨轮廓线,分别建立骨皮质、骨松质线模型和有限元模型。骨与软骨选用SOLID92四面体十节点单元,韧带采用2D索单元LINK10,分别赋予材料属性。结果 按骶髂关节为融合状态进行模型计算,应力主要集中部位是椎骨前面、骶髂关节面及周边、髂骨弓、坐骨大切迹、髋臼侧缘以及股骨颈;骶髂关节面应力主要集中在耳状面周缘,最大位移发生在L3;融合状态下各韧带所承拉力都较小。结论 基于冰冻切片的建模方法可获取更为精确的人体解剖结构信息,包含软组织条件的骨盆有限元模型的建立是基于CT和MRI有限元建模方法的重要补充。     

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。     

对数字医学基本概念和内涵的理解与认识

论述了数字医学产生与发展的背景与形成过程,在此基础上探讨了数字医学的基本概念与内涵。认为：数字医学是信息社会发展进程中应运而生的新兴学科,它是医学与信息学、电子学、生物学、管理学、机械工程学、工程物理学等诸多学科相交叉的前沿科学：数字医学应用技术涉及信息技术、数字技术、通信技术、微电子技术、新材料技术、先进制造技术等多种高新技术,这些技术与医学相结合,形成了以数字化技术为核心的数字医疗检测技术、数字医疗诊断技术、数字医疗治疗技术、数字医疗监控技术和数字医疗康复技术等,它们全方位渗透到基础医学、临床医学、预防医学、康复医学等各个学科,使传统医学理论方法、工作模式和运行机制等都发生了翻天覆地的变化,并将医学推进到一个前所未有的新高度。     

数字化人体建模及其应用

数字化人体是应用现代信息技术,将人体结构和功能数字化、可视化,并建立能被计算机处理的数字模型.介绍了数字化人体的定义、发展阶段及数字化人体建模的研究目的、研究内容、研究框架及研究策略等,从人体的形态建模和知识建模两方面简述了人体数字化建模的研究进展和研究成果,总结了数字化人体模型在数字医学中的应用,并展望了其发展趋势.     

3D功能模型在口腔正畸中的应用现状与研究进展

在正畸临床工作中,牙颌模型是患者初始信息和疗程记录的良好载体,也是诊断分析的重要资料。在治疗过程中,可通过研究模型来了解当前的治疗情况及矫治进展,并及时调整治疗方案,达到最佳疗效。石膏模型存在固化时间长、边缘不清楚、取模变性等缺点,难以快速准确地测量数据并对治疗结果的预测存在一定的局限性。伴随着科学技术的不断发展,石膏模型已很难满足正畸医师的需求。3D功能模型技术的发展为数字化时代下的正畸治疗带来了巨大变化。3D功能模型技术广泛应用于数字化建档、三维诊断及治疗方案的辅助设计、正畸矫治、正畸材料设备制造、科研教学等。3D功能模型技术应用带动了口腔正畸的发展,该文就3D功能模型在口腔正畸领域的应用进行综述。     

基于数字的中医药信息资源目录构建研究

网络信息时代中医药信息资源的获取,已从传统的文献资源更多地转化为大量动态的数字资源形式,数字目录学也成为新的研究和发展方向。阐述了近年来国内外数字目录学的研究概况,以及中医药信息资源目录学的研究意义、价值,分析了中医药网络信息资源和中医药文献信息资源的现状和特点,探讨构建中医药信息资源数字目录体系的方法,以促进我国数字目录学的发展及中医药数字资源的建设。     

数字人与数字医学研究现状及展望

“数字人”与数字医学研究,涉及医学、信息学、电子学、机械工程学和计算机科学等众多学科,是数字技术与医学科学相结合的新型前沿交叉学科。介绍了我国“数字人”研究的发展历程,阐述数字人研究与应用目的、作用及意义。描述数字医学研究与应用现状,展望数字人与数字医学研究和发展前景。     

数码中医初探

当今世界,数字技术的成熟和实用化日益改变着我们的生活,人类将会进入一个全新的数字世界。中医作为中华民族的国粹,在认识和使用数的基础上,遵循数的规律发展创新。本文通过对数码技术与人体穴位的相通性、天体运行轨迹与人体经络轨迹相同性的研究,尝试用数字解读人体,解读中医,解读《黄帝内经》,定义人体穴位和经络,用数码中医解读人体经络和穴位的客观存在及运行规律,使中医与西医有机结合,以此创新和发展中国的传统中医理论。     

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。     

基于中医体质与序参量的健康系统模型研究及应用

从系统科学的角度来说,人体是一个复杂的系统,人体健康系统是人体系统的子系统。系统科学注重整体,从宏观层面研究系统的运行规律,这与中医学唯象理论在方法论上是一致的,因此系统科学相关理论可运用于中医理论体系下的人体健康系统的研究。本文介绍了近代系统科学理论之一的协同学及其支配原理和序参量;通过分析中医体质与序参量的关系,指出中医体质是人体健康系统的序参量;运用协同学原理构建基于中医体质的人体健康系统的数学模型结构,解释体质可分论、体病相关论和体质可调论,为建立中医体质学与近代系统科学之间的联系,建立人体健康系统模型提供新的思路。