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虚拟人体研究与医学图像处理方法学
根据美国可视人计划及可视韩国人的经验和存在的问题,结合我们的自身工作,提出中国虚拟人体计划设计的医学图像处理方法学设想.
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虚拟现实及其在现代医学中的应用
虚拟现实是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术,它已经被广泛地应用于许多领域;而虚拟现实技术和现代医学技术两者之间的融合,使得虚拟现实对生物医学领域产生了巨大影响.本文在简述虚拟现实技术的基础上,从虚拟手术、虚拟医学教育、虚拟药物开发、虚拟人(器官)、虚拟现实精神疗法以及虚拟的远程医疗系统等几个方面介绍了虚拟现实在医学上的应用.
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构建中国女虚拟人一号的初步探索
连续解剖切片图像的三维重建和显示,是一种重要的形态学研究方法.三维重建过程中,首先要对连续切片图像进行配准,为三维显示奠定基础.基于真实人体解剖的数字化虚拟人体研究结合医学科学与计算机技术构建一个像真人一样的计算机模型,在数字解剖、手术计划与培训和很多非医学方面有广泛的应用价值.本文以中国第一例女虚拟人的三维重建为例,介绍了连续解剖切片图像三维重建过程.
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手太阴肺经在虚拟人体上的可视化研究
目的:显示手太阴肺经在虚拟人上的体表循行路线.方法:通过定义腧穴为控制点,并适当插值,合成骨架曲线,实现面绘制,重建经脉管状模型.结果:重建后的经脉模型视觉效果好,并可以显示手太阴肺经循行路线上不同层次的解剖结构.结论:初步实现了手太阴肺经在虚拟人体上的可视化显示,为构筑经络研究平台提供了数据载体.
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数字人体下肢筋膜重建经线与经络线形态学相似性的计算机化研究
目的 利用计算机自动标识与三维重建技术,探索人体下肢筋膜类间隙结缔组织与经络经线形态位置相似性的证据及规律.方法 获取虚拟中国人男1号(VCH-MI)数据集,截取左腿区域,利用计算机软件,首先提取肌肉信号,完成去噪处理;然后通过边缘检测,求出肌肉轮廓点的凸包;后完成对间隙结缔组织的标记,并对标记的间隙结缔组织利用3D-Doctor软件进行三维重建. 结果通过对虚拟人体下肢间隙结缔组织计算机自动识别标记,并对标记的间隙结缔组织进行三维重建,得到了与传统中医经络图谱描述相似的重建虚拟经线. 结论本实验结果说明,南方医科大学人体解剖学教研室和中山大学科学计算与计算机应用研究所合作开发的将虚拟人体数据集应用于经络研究的计算机工具,可对虚拟人体下肢间隙结缔组织进行自动识别标记,并三维重建出虚拟筋膜经线,在一定程度上避免了筋膜重建手工识别过程中产生的人为因素误差,对于研究人体筋膜类间隙结缔组织与经络是否存在形态位置相关性有重要意义.
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中国第1例数字化女虚拟人的三维重建
基于真实人体解剖的数字化虚拟人体研究结合医学科学与计算机技术构建一个像真人一样的计算机模型,在数字解剖、手术计划与培训和很多非医学领域有广泛应用价值.本文简要介绍中国第一例女虚拟人的三维重建过程并给出部分三维重建图像结果.
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从“虚拟人”到“数字医学”
2011年5月21日,中华医学会数字医学分会在第三军医大学举办隆重的成立大会.该学会的成立,标志着在钟世镇院士倡导下,以解剖学为基础的“虚拟人”发展到“数字医学”,数字医学成为生命科学、工程学与计算机科学交叉的新兴学科.
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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。后，对现有的分布式VR系统做了一个简要的介绍。
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用于生物力学分析的交互式肌肉骨骼模拟系统
进入21世纪,生物力学的发展也开始了一个新的纪元,这个革新的契机是由"虚拟人"概念带来的.虚拟人是一个人体器官结构的整合系统,它解释了"参考人"的不同解剖结构、生理功能和行为特征.它通过模型的建立及计算,创造生物力学模拟分析及实验的标准功能环境.近几年,随着科学技术的发展,衍生了一个生物科学和工程学的交叉领域.在这个领域中,生物工程师、电脑科学家和医师们在包括药学教育、基础研究和临床护理等方面开展了紧密合作,成为挑战"虚拟人"概念的先驱者,使得虚拟人成为可能,而不再是一个空想的概念.
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中医虚拟人的构建方法及态势
随着科学技术的进步,人类对自身的认识也越来越深入、越来越全面,建造虚拟人(Virtual Human)的设想也越来越成为现实了.从1989年美国国立医学图书馆发起可视人计划(Visible Human Project)到2000年为止,美国人已建立了全身骨骼、肌肉和心脏等器官的三维模型,其主要设想是将人类基因组计划、人体机能建模和可视人计划等研究结果结合起来,进行虚拟人的建造.随后,韩国、日本和欧洲各国也展开各自的虚拟人计划.2001年,我国开始进行中国数字化虚拟人体计划方面的研究.目前已经取得不少可喜成果,并将于2003年提供"中国虚拟人Ⅰ号"数据集.[1]
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基于Mimics软件虚拟人膝关节三维图像融合实验
背景:国内外已有学者利用不同的方法对人体膝关节进行三维建模,根据各自研究侧重点不同,在方法和终效果上各有不同.目的:根据不同模态中膝关节影像的特点,将膝关节建模结果进行配准、融合,为进一步生物力学研究提供一种方便的方法.方法:采用Mimics V 10.0软件根据膝关节在CT和MR断层图像的特点,选择不同分割算法进行膝关节解剖组织分割,并对不同的分割图像进行三维重建.结果与结论:基于逆向工程原理,利用虚拟人膝关节连续CT断面图像分别重建出膝关节的骨性结构如股骨、胫骨、腓骨、髌骨;并利用膝关节的连续MRI断面图像重建出半月板、髌韧带、内侧副韧带、前交叉韧带、后交叉韧带等结构,并成功对上述结构进行融合,融合后的三维膝关节模型可以任意角度或单独观察,并可以进行体视学测量.说明通过不同模态图像融合的方法可以建立膝关节的三维模型,为计算机辅助膝关节损伤康复研究奠定基础.
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中国人颅脑数字化研究
目的:探讨虚拟人体的研究方法和手段.方法: 选择一无器质性病变中年男性颅脑标本,采用冰冻刨削切片技术,间隔1mm作断层切片,经扫描仪、普通相机和数码相机摘取图像输入计算机,用自编软件处理平台重建颅脑三维结构.结果:完成颅脑图像数据的采集工作,断面图像清晰;组建数据库,重建结构可任意放大或缩小,单独或叠加显示,并可任意角度旋转等.结论: 初步组建中国人颅脑数据库.
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"互联网+时代"亟待解决的针灸学术难题与数字化发展浅析
通过对"互联网+时代"亟待解决的针灸学术难题、针灸学术发展遇到的瓶颈进行了简单的梳理,对针灸数字化的时代背景进行了剖析,展望了针灸数字化在今后的发展方向,并总结了针灸数字化的重要意义,一是促进针灸专业教学;二是符合中医药文化宣传与知识普及的需求;三是对中医药传统知识的保护与挖掘;四是推动针灸走出去,实施"一带一路"战略.
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冷冻连续切片重建数字人腰髓
目的:探讨数字人脊髓数字化问题,建立一种实用的脊髓三维重建方法.方法:对人腰髓节段的连续冷冻切片直接贴片,进行Luxol Fast Blue染色,采集切片图像并进行图像拼接,Photoshop 7.0软件对图像进行"图像灰度化"、"反相"、"对比度调整"、"图像缩小"等后处理,3D-DOCTOR 4.0软件进行表面重建和体重建.结果:重建出人腰髓节段及其内部的灰质结构具有立体感,并可在计算机上进行自由观察和测量.结论:利用人腰髓连续切片可以进行人体脊髓的三维重建.
关键词： 虚拟人 连续切片 表面重建 luxol fast blue 3D-DOCTOR -
中国力学虚拟人
中国力学虚拟人是国家自然科学基金重点项目.它是一个人体骨肌系统参数化几何模型,通过输入人体参数,可以转换为具体研究对象的骨肌系统模型;通过运动捕捉系统,可以将测量得到的人体运动转换为骨肌系统模型的运动;通过运动、动力学分析和肌肉力计算,可以得到一个行为过程中的关节力和肌肉力;它同时是人体全身骨肌系统的有限元模型,可以做全身骨骼或局部骨骼的有限元分析.该项目将开发一个大型软件,支撑上述计算工作.它将在医学、医疗器械设计、人机工程学、体育与艺术科学、人身事故分析等广泛领域获得应用.骨肌系统建模的基本参数取自中国可视化人的研究成果.
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医用生物力学参数的数字化与数字医学
目的 了解医用生物力学研究中,各种科技参数进行数字化处理的必要性、可行性和迫切性;阐明国内外数字人和数字医学研究的发展过程;展望数字医学今后的发展前景.方法 收集了数字人和数字医学各阶段发展资料;分析了这一领域的科研工作优点和存在的问题.结果 整理了国内外数字人研究发展简要资料,提出了数字医学今后发展的主要方向和应重视的事项.结论 数字化可以提高医用生物力学科研的质量和效率,数字医学有重大发展前景.
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医学影像后处理在医学教学中应用的研究
首先介绍了当前医学教育模型的分类,结合我们开发的医学数字影像后处理系统,详细描述了该系统在医学教学中的应用,在此基础上实现了虚拟医学影像实验室的原型,讨论了它创建虚拟可视、物理和生理人中作用.结果表明我们的影像后处理系统可以很好的模拟现实的教学和实验环境,提高教学和研究的效果.
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数字化虚拟人体穴位三维重建数据库的建立与应用
数字化虚拟人技术的进步催生了一门新的学科--数字针灸学,数字针灸学利用三维数字化展示的虚拟人体,展现针灸学的奥妙.利用数据库技术、计算机技术和网络技术可以实现数字针灸的多方面应用.LAMP技术是当今网络数据库事实上的标准,将LAMP技术应用于数字针灸学是一种有益的尝试.
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高新技术在医学领域的应用
就21世纪高新技术在医学领域的应用情况作一阐述.
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数字人体--一个新的医学研究平台
人体是由100多万亿细胞组成的复杂整体.目前人类对自身的认识和了解还远远不够,对疾病病因的研究,疾病的诊断和治疗方法的研究,以及人体与环境的复杂的交互关系的研究等,也由于缺少精确量化的计算模型而受到限制.因此,利用信息技术与生物技术相结合,实现人体从微观到宏观,从结构到机能的数字化、可视化,建立能够对人体整体进行精确模拟的数字人体,已成为医学生物学及人体相关学科发展的迫切需要.
