兩年前，當(dāng)國內(nèi)專家參加第１７４次香山科學(xué)會(huì)議、初步探討我國數(shù)字化虛擬人的時(shí)候，他們就我國該不該、能不能進(jìn)行數(shù)字化虛擬人研究仍是“心里沒有底”。 

    兩年后，他們有了明確的答案。９月９日至１２日，以“中國數(shù)字化虛擬人體研究的發(fā)展與應(yīng)用”為主題的第２０８次香山科學(xué)會(huì)議在京召開。四天來，與會(huì)專家再次就數(shù)字化虛擬人問題進(jìn)行專題研討。可以說，僅僅兩年間，我國數(shù)字化虛擬人研究從無到有，成績令人矚目。不過，與會(huì)專家也深知，我國數(shù)字化虛擬人研究僅剛起步，還需要付出大量努力去解決種種難題。 

    研究工作成績顯著 

    數(shù)字化虛擬人的意義在于實(shí)現(xiàn)了人體解剖信息的數(shù)字化，提高人體解剖可視化水平，開辟醫(yī)學(xué)研究的虛擬環(huán)境，并能作為高質(zhì)量、高水平基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)集，將人體解剖信息資源為全人類所共享，其研究結(jié)果可廣泛用于醫(yī)學(xué)、國防、航空航天、服裝、體育運(yùn)動(dòng)等領(lǐng)域。
 
    我國是世界第一人口大國，理應(yīng)擁有自己的數(shù)字化虛擬人，因此相關(guān)研究一開始就注重“中國特色”。據(jù)悉，國家“８６３”計(jì)劃對(duì)該研究予以支持，立項(xiàng)了“數(shù)字化虛擬人體若干關(guān)鍵技術(shù)”課題，其他許多研究機(jī)構(gòu)和地方部門也先后投入資金開展研究。數(shù)年間，我國的數(shù)字化虛擬人研究成績顯著。 

    在上海，上海中醫(yī)藥大學(xué)捷足先登，于２０００年和２００２年分別獲取男女各一套數(shù)據(jù)集，切片間距精度為１．７０ｍｍ和０．５７ｍｍ，斷面數(shù)目為男性１０５８片，女性３０２２片，數(shù)據(jù)總量為男性１０．０ＧＢ（ＧＢ為千兆字節(jié)），女性３０．０ＧＢ。 

    在廣州，第一軍醫(yī)大學(xué)形成了有自己特點(diǎn)的技術(shù)。２００３年２月，該校在數(shù)據(jù)集構(gòu)建方面完成了一例質(zhì)量比較高的中國女性數(shù)據(jù)集，切削間距精度０．２ｍｍ，共有８５５６個(gè)斷面，數(shù)據(jù)總量達(dá)１４９．７ＧＢ。利用此數(shù)據(jù)集，中科院計(jì)算所初步重構(gòu)出腹部的部分血管系統(tǒng)；首都醫(yī)科大學(xué)進(jìn)行了立體表面重構(gòu)，并分割出骨骼、子宮及附件等局部器官。２００３年５月，該校完成一例男性數(shù)據(jù)集，切片間距精度０．２ｍｍ，共９２３２個(gè)斷面，數(shù)據(jù)總量１６１．６ＧＢ。 

    在重慶，第三軍醫(yī)大學(xué)完成了男女各一套數(shù)據(jù)集，切片間距精度為１．０ｍｍ～０．１ｍｍ，斷面數(shù)目為男性２５１８片，女性為３６４０片，數(shù)據(jù)總量為男性９０．７ＧＢ，女性１３０ＧＢ。 

    此外，首都醫(yī)科大學(xué)、中科院自動(dòng)化所的算法研究和軟件開發(fā)，深圳大學(xué)的多光譜激發(fā)與探測(cè)技術(shù)，北京同仁醫(yī)院的數(shù)字耳建模，解放軍總醫(yī)院的數(shù)據(jù)共享等相關(guān)研究取得初步進(jìn)展，具有中國特色的中醫(yī)經(jīng)絡(luò)研究也開始與數(shù)字化虛擬人研究相結(jié)合。 

    克服兩大瓶頸問題 

    從數(shù)字化虛擬人的藍(lán)圖中，“虛擬可視人”、“虛擬物理人”、“虛擬生理人”、“虛擬智能人”等是實(shí)現(xiàn)最理想“數(shù)字化虛擬人”的各個(gè)步驟。專家認(rèn)為，我國當(dāng)前僅在整個(gè)藍(lán)圖的第一步——“虛擬可視人”上剛剛邁出?！翱杉词乖谶@第一步上，我們做得仍然不夠好?！睍?huì)議執(zhí)行主席之一、第一軍醫(yī)大學(xué)鐘世鎮(zhèn)院士對(duì)記者這樣談到。據(jù)悉，圖像分割與海量數(shù)據(jù)處理是當(dāng)前我國數(shù)字化虛擬人研究中迫切要解決的兩大瓶頸問題。 

    鐘世鎮(zhèn)說：“從形態(tài)學(xué)上說，在醫(yī)學(xué)上有重大意義的周圍神經(jīng)系統(tǒng)、淋巴系統(tǒng)等與臨近的組織沒有明顯的區(qū)分，而如何順利地在獲取的圖像上將它們與周圍器官、組織‘分割’開來，則十分重要。雖然我們?nèi)〉昧肆钊瞬毮康臄?shù)據(jù)集，但在多方面還有欠缺，增大了后續(xù)圖像分割、配準(zhǔn)的難度?！睍?huì)議執(zhí)行主席之一、中科院計(jì)算所李華研究員在會(huì)上說：“２００２年，在美國科羅拉多舉行的第四次可視人會(huì)議上，可視人研究先驅(qū)Ｖｉｃｔｏｒ Ｓｐｉｔｚｅｒ認(rèn)為可視人研究的挑戰(zhàn)性問題就是分割、分割、再分割?！睂?duì)這一國際公認(rèn)的瓶頸問題，鐘院士認(rèn)為：“這太難了！特別是我們獲取的是彩色成像，不同于傳統(tǒng)的以灰度為特征的ＣＴ等成像，為了達(dá)到使彩色圖像分辨效果更好、更逼真的目的，我們的數(shù)據(jù)獲取水平必須大力提高?！?nbsp;

    海量數(shù)據(jù)處理是伴隨數(shù)字人研究要解決的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。有人常問是不是將人體材料切削得越薄越好。鐘世鎮(zhèn)認(rèn)為：“從理論上說，這是有可能的，因?yàn)榍衅g距的精度越高，將來賦加到這個(gè)框架上的信息參數(shù)就越精細(xì)，能表達(dá)的信息量就越大。可切削精度越高，圖像采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量越大，要配備的計(jì)算機(jī)的等級(jí)就越高?！睋?jù)悉，已有人將可視人數(shù)據(jù)集稱作“數(shù)據(jù)怪物”，以目前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集為例，當(dāng)０．２ｍｍ片層間距變?yōu)椋埃保恚黹g距時(shí)，數(shù)據(jù)量將由目前的近１５０Ｇ變?yōu)椋保玻裕ǎ保裕剑保埃保沧止?jié)）?！叭绱舜蟮臄?shù)據(jù)量使得后續(xù)開發(fā)只能在少數(shù)擁有海量存儲(chǔ)和超高速運(yùn)算計(jì)算機(jī)的單位進(jìn)行，這就導(dǎo)致研究成果難以推廣應(yīng)用，只得束之高閣?！?nbsp;

    未來工作質(zhì)量第一 

    鐘世鎮(zhèn)院士對(duì)記者說：“兩年來，大家的的確確是做了許多工作，這說明數(shù)字化虛擬人研究能滿足很多社會(huì)需求，中國數(shù)字化虛擬人研究理應(yīng)大力發(fā)展?！本蜕钊氚l(fā)展數(shù)字化虛擬人研究，他十分強(qiáng)調(diào)應(yīng)質(zhì)量第一。他結(jié)合自己的研究說：“人體切片數(shù)據(jù)集的構(gòu)建，應(yīng)特別注意質(zhì)量而不是數(shù)量。雖說‘巧婦難為無米之炊’，但有了米，而米的質(zhì)量太差，再優(yōu)秀的廚師也煮不出好飯來?！薄耙虼?，數(shù)據(jù)集獲取要在標(biāo)志點(diǎn)、分辨率、對(duì)比度、灰度值、顏色值等方面精益求精，為后續(xù)圖像配準(zhǔn)和分割技術(shù)做好準(zhǔn)備。比如，我們將血管灌注紅色物質(zhì)，如果凡是圖像上紅色區(qū)域就代表血管，那么圖像處理起來則就容易得多?！?nbsp;

    同時(shí)，鐘世鎮(zhèn)也建議，數(shù)據(jù)集構(gòu)建應(yīng)注重應(yīng)用發(fā)展前景。例如在醫(yī)學(xué)上，應(yīng)解決醫(yī)學(xué)教育或臨床的科學(xué)問題；在航天航空上，應(yīng)能替代宇航員做特殊環(huán)境下的安全防護(hù)測(cè)試；體育運(yùn)動(dòng)上，應(yīng)能模擬高難度的競(jìng)技訓(xùn)練等。 

    鐘院士說：“我國在數(shù)字化虛擬人領(lǐng)域起步較晚，與國際先進(jìn)水平還有很大的差距。這要求我們的研究應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，切忌浮躁冒進(jìn)，切忌動(dòng)輒就說自己的工作達(dá)到國際領(lǐng)先。事實(shí)上，我們有諸多的難題迫切需要解決?！睋?jù)悉，在美國得克薩斯大學(xué)研制的腦組織切片機(jī)已達(dá)２５０ｎｍ的切片精度，該校實(shí)驗(yàn)鼠腦重量為３８６毫克，但圖像的分辨率最近已經(jīng)達(dá)到４０８０×４０８０，由此獲得的鼠腦的數(shù)據(jù)達(dá)２７Ｔ，代表著目前的先進(jìn)水平。此外，韓國、日本等國也紛紛開展相關(guān)研究。 

    尋求更廣泛的合作隊(duì)伍 

    會(huì)議執(zhí)行主席之一、首都醫(yī)科大學(xué)羅述謙教授在其報(bào)告中，談到數(shù)字化虛擬人研究主要關(guān)鍵科學(xué)問題可分為兩方面：一是如何建立一個(gè)包含人體解剖全面信息的高分辨、高精度、高保真數(shù)據(jù)集。另一個(gè)是如何解決虛擬人數(shù)據(jù)集與個(gè)體解剖之間的對(duì)應(yīng)和比較?？梢哉f，數(shù)字化虛擬人研究是一項(xiàng)復(fù)雜、巨大的系統(tǒng)工程，需要眾多學(xué)科的相互合作和支持。 

    據(jù)了解，國內(nèi)的多學(xué)科合作早已開始。就前面提到的圖像分割難題，深圳大學(xué)的牛憨笨院士等已著手利用多光譜技術(shù)解決該難題。牛院士告訴記者，他所從事的多光譜研究試圖在圖像“物理分割”和活體“功能成像”上尋求突破。就海量數(shù)據(jù)處理難題，中科院計(jì)算所林宗楷研究員等已開始網(wǎng)格計(jì)算方法的研究，他設(shè)想“利用網(wǎng)格技術(shù)，將虛擬人數(shù)據(jù)統(tǒng)一調(diào)配，統(tǒng)一使用”。 

    雖然有了初步多學(xué)科合作基礎(chǔ)，但在此次香山科學(xué)會(huì)議上，各方面專家不約而同地認(rèn)為，數(shù)字化虛擬人研究應(yīng)當(dāng)尋求更廣泛的合作隊(duì)伍，包括設(shè)立活動(dòng)組織等，以取得國家的支持和更多行業(yè)專家的加入。鐘世鎮(zhèn)認(rèn)為：“從學(xué)科合作和交叉中，很容易取長補(bǔ)短，通過交流，為自己的研究找到創(chuàng)新性思路?！迸：┍空J(rèn)為：“在下一步合作研究中，合作非常重要，不過應(yīng)將明確、正確的科學(xué)問題提煉出來?！绷_述謙說：“通過各方面的努力，中國數(shù)字化虛擬人數(shù)據(jù)集從無到有，非常有前景，但以后的研究要避免浮夸?！崩钊A認(rèn)為該研究應(yīng)積極加入國家級(jí)數(shù)據(jù)共享計(jì)劃中去，讓取得的研究成果在共享中發(fā)揮更大的作用。/**/