它是国内解剖学界“男1号”!正式诞生前曾被冷冻切割8952片

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  不久前,“2021年广东省创伤救治科研中心暨省医学3D打印应用转化工程技术研究中心年会”召开。会场上,一位坐在前排的老者引起了大家的注意。这位老人,就是96岁的钟世镇院士。

  严格来说,与其将它称之为“人”,不如说它是一个数据集,即一种通过电脑合成的三维人体结构。这些“数字人”没有感情,也没有思想。它只是在现代信息技术的基础上,实现了人体从分子到细胞、组织、器官和整体层次的精确模拟。并且,它所涵盖的生物数据,都来自真实的人体。

  这个,得追溯到20世纪80年代末——1989年,美国国立医学图书馆发起了一项“可视人”计划。计划中,他们试图对人体的截面图像进行采集。随后,美国的科学家们通过对志愿者尸体进行截面切割,先后获得了一男一女两组光学照片数据,以及CT和核磁共振断层扫描图像,并依据这些图像的原始数据,开发出大量的应用软件。这就是“数字人”的雏形。

  这个数据采集方法听起来虽然“残忍”,但由此创造出的“数字人”却成为现代人体解剖学的又一次源头性创新。它甚至开辟出了一个新的学科:数字解剖学,对未来影响深远。

  也正是因为“数字人”意义深远,2001年,在人体解剖学颇负盛名的钟世镇正式开始承担国家原“863”计划的“数字人研究”项目。那一年,他76岁。

  就拿我国该领域最具代表性的成果——“中国数字人男1号”来说。为了完成它,钟世镇所带领的课题组,可是花了不少心思。

  “中国数字人男1号”并不是我国尝试制作的第一个“数字人”,但在项目启动之初,钟世镇和课题组定下了一个目标:他们要做出一个“亚毫米级磨削”且技术不输美国、韩国的“数字人”。

  经过慎重对比,团队成员们在20多具自愿捐献的遗体中,挑选出一具28岁的健康男性遗体。随后,他们便开始按照程序,对冷冻后的标本尸体进行切割。

  公开数据显示,“中国数字人男1号”一共被切割成8952片,其平均横切面的厚度基本维持在0.2毫米左右,部分横切面比这个还要薄。每切下一片,课题组都会用高效数码相机和扫描仪对截面进行拍照,然后将其转化为数据录入电脑。而“中国数字人男1号”所用的高效数码相机像素能达到2200万,图像分辨率为4040×5880,是世界上0.2毫米虚拟人切削中分辨率最高的数据集。

  随后,课题组对上传至电脑的近20万张图片进行集中处理,花费了大量时间和精力,才完成了数字人海量数据集的构建与管理工作,建立了第一套高分辨率人体生理系统三维解剖结构数据集。

  尽管美国、韩国建立“数字人”的时间早于我国,但他们当时所做的“数字人”切片只能看到骨骼和肌肉,并不能分清人体的动脉、静脉血管。而在“中国数字人男1号”的构建过程中,钟世镇特意采用了自己研发的血管铸型技术,第一次让“数字人”实现了“有血有肉”。这样,在后续的应用中,医生就可以清楚地看到“数字人”身上的血管走向,对手术模拟等实验意义非常大。

  因为“数字人”的本质就是人体各类信息的数据集,在进行一些特定的药物实验或手术模拟时,只要把药物等影响数据输入程序,“数字人”就会做出相应的反应,对疾病诊断、新药开发、医疗手段开发提供参考。

  同时,“数字人”还可以代替科研人员进行一些高危实验,如汽车碰撞实验等,大大降低实验过程中对人体潜在的安全隐患。

  相关专家指出,“数字人”的研究发展,严格来说需要经历4个阶段:数字可视人、数字物理人、数字生理人、数字智能人。

  并且,尽管“中国数字人男1号”成功呈现出完整的人体血管体系,但人体的神经、淋巴系统等却因为它们和周围组织的颜色差不多,很难在尸体切面上做区分。

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