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中国少女怎样虚拟揭秘诞生内幕(一)

郝婧 中国新闻网 2003-03-19

  中新网3月19日电前不久,据媒体报道,以一名少女为“蓝本”的中国女性虚拟人已经诞生。中国少女是怎样被“虚拟”的?其作用究竟有多大?

  今天的科技日报对此进行了披露。报道称,中国21世纪是生物科学的世纪,因此发达国家牵头的“数字虚拟化人体”研究项目更成了焦点中的焦点。美国是这项恢弘计划的先行者,早在上个世纪80年代中后期即投入巨资开始“虚拟美国人”计划的研究,并于1994年和1996年相继推出一男一女两个虚拟人。作为亚洲的近邻,韩国、日本也相继启动了虚拟人体的研究计划。

  ――中国虚拟人计划应时而生

  中国的科学家再也坐不住了,虚拟人体的研究是关系到新世纪中国医学能否走到世界前列的大问题,涉及一系列基础科学问题和关键技术,这样一个极富挑战性的课题,怎能没有中国科学家的身影。同时还有一个原因也促使中国科学家决定建立具有中国人特性的虚拟人体。美国利用“可视人计划”数据集开发的1.8万多个解剖结构图谱在起步阶段就售价3.7万美元。基于图像处理的临床应用软件动辄数十万美元,如果中国没有自主版权的人体数据,仅图谱一项就会造成巨额外汇的流失。况且这些数据采自白人,不一定适合中国人的各项生理指标。

  开展中国虚拟人计划还要有先进的技术作支撑。目前中国在许多方面已有较多研究积累,在医学解剖学的研究中,除传统的组织与器官标本之外,在血管铸型等人体管道标本的制作等许多方面已达国际先进水平,加上中国现代化医学成像设备、高性能计算机和高速网络的应用,中国开展虚拟人体研究所必需的软硬件条件已经具备。

  ――香山会议的重大决定

  2001年11月以“中国数字化虚拟人体的科技问题”为主题的香山科学会议第174次学术讨论会在这样的形势下召开了。第一军医大学钟世镇院士、中科院计算所李华研究员和首都医科大学罗述谦教授担任执行主席,与会的42位中外专家热烈讨论中国的虚拟人体计划。会后,相关的“数字化虚拟人体若干关键技术”和“数字化虚拟中国人的数据集构与海量数据库系统”两项课题相继列入国家863项目,由中科院计算所、首都医科大学、华中科技大学和第一军医大学等4家单位协作攻关。

  至此,中国虚拟人计划进入了实质性阶段。此时正值2001年12月。

  在第一军医大学一间普通的研究室里,由中国工程院院士、第一军医大学钟世镇教授带领下的研究小组日夜奋战起来。按照香山会议确定的计划,中国虚拟人的切片厚度精确到0.1毫米(美国男女虚拟人分别是1.0、0.33毫米),并提出了新的设计和组装方案。与美国和韩国的“虚拟人”相比,中国将放弃对标本原型的卧姿固定切削,改为立姿固定切削。

  0.1毫米的切削精度是世界上少有的,给工作人员带来了问题,为了保证切片的厚度该采用哪种刀具呢?研究人员选中了哈尔滨刀具厂的产品。

  当研究小组向哈尔滨刀具厂订做特制刀具时,厂家却犯难了:他们的刀具广泛应用于机械加工(如钢材切割刀),但从来没有用来切过人体。钢材密度均匀,而人体有骨头、肌肉、皮肤等密度不同的软硬组织。这样复杂的切割对象刀具厂还是头一次遇见,厂家克服困难,精心为研究小组提供了三套刀具,回广州调试并“试用”。

  研究人员先拿一个西瓜“试刀”,将其切成薄薄的细片,见识了刀具的“软功”;再对新西兰大白兔进行切片试验,结果发现当兔子被急冻冷藏后肢体僵硬,切片效果不错,甚至可以达到0.02毫米的切削间距精度,这意味着人体的切片可以由预期的16600片增加到83000片。但由于受到计算机储存和运算能力的限制,研究小组决定还是按原计划的厚度切削。

  2002年4月一名28岁的湖南籍汉族健康男子死亡,没有任何传染病和代谢疾病,具有健康中国人的代表性。研究小组从20名自愿捐献遗体的志愿者中筛选出他作为中国虚拟人计划的尸体标本,取名为“中国虚拟人Ⅰ号”。而美国虚拟人原型曾在15岁时手术切除右睾丸,21岁时切除阑尾,38岁时拔过一颗牙。韩国虚拟人原型则是一位死于淋巴瘤的65岁老人。由于美韩均对尸体标本使用了过量福尔马林灌注,尸体都出现了不同程度的肿胀变形,采集的数据与原型都存在着偏差。我国虚拟人原型作为“标准中国人”,失真度小,更有应用价值。

  完成虚拟人的建构,第一步就是对标本进行切片处理。研究人员使用药物对其全身组织进行固定,使用明胶、朱砂、淀粉进行动脉的显色和填充,这就是由钟世镇院士提出的血管铸型技术――通过给尸体动脉灌注明胶、朱砂和淀粉,使动脉呈现红色,使之很容易和静脉区分。

  这一技术利用人体动静脉回流的原理:人死了动脉内的血管是空的,而静脉内填满了黑色的淤血。把红色的“塑料液体”灌注入动脉,那么人体所有动脉就会呈现出红色,而静脉是黑色的。一黑一红,在电脑读取切片数据时就很容易分辨出动脉和静脉了。这项技术绝对是世界独有的。美、韩现有虚拟人的血管动、静脉并没有区别出来,也就是说,他们在对虚拟人进行图像分隔时只能看到骨骼、肌肉和脏器,而无法分清动脉和静脉血管。就以外科手术上特别重要的动脉和静脉而言,美国的血管识别,目前仍依靠解剖学专家人为识别后,再用计算机图像勾边处理。这种依靠经验为主的识别方法,在准确度和科学性上难免存有缺陷。

     中国少女怎样虚拟揭秘诞生内幕(二)     http://popul.jqinfo.com/extend/fanss/1048058857.shtml

 


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