数字化虚拟人.ppt

数字化虚拟人研究进展 靳庆华 S200701006 研究背景 研究背景 研究背景 研究背景 研究背景 这些计划的侧重点有所不同，但都是用数字方法对人体进行模拟，可以统称为人体数字化虚拟。 1.从深度来说可以分为宏观、中观、微观三个层次，包括全身、局部、器官、组织、细胞、基因、分子等不同水平； 2.从性质来说可以分为形态和机能，机能又可以分为运动机能、感觉机能、免疫机能、疾病和创伤机能、药物作用机能、生理和病理机能等。 可视人计划 可视人计划是从形态角度精确地模拟人体的科学研究。虚拟人、生理人及数字人计划的研究都在相当程度上依赖于人体的解剖数据集。 可视人计划开展较早，取得了较为完整的数据，而相对而言其他的计划目前更多是对人体局部的和部分功能的模拟。 可视人计划 可视人计划 虚拟人计划 虚拟人计划 这个目标远远不止于将解剖结构可视化，而是要将物理学和生理学溶入平台以达到对不同的刺激反应可以自动预知，且结果以三维形式表示。这些刺激包括内外界生物的、化学的、物理的、心理的改变。 因此相对于可视人计划侧重于解剖结构的计算机可视化，虚拟人更强调人体功能的模拟。 在深度上不仅仅关注宏观也强调微观的结构和功能，包括了基因水平的研究。 虚拟人系统 生理人计划 生理人计划 数字人计划 数字人 科学意义和应用前景 科学意义和应用前景 科学意义和应用前景 科学意义和应用前景 科学意义和应用前景 科学意义和应用前景 科学意义和应用前景 数字化虚拟人的应用是很广泛的，以医学领域为例： 可以加速医学教育和医学研究的现代化，为教学与临床提供形象而真实的模型； 为疾病诊断、新药和新医疗手段的开发提供参考，促进形成新一代医疗高新技术产业； 对临床诊治方面，可以模拟肿瘤病灶生长或治愈过程； 还可以进行手术三维模拟、血流动力学模拟、药代动力学模拟等。 科学意义和应用前景 数字化虚拟人体的科学意义，在于将人体结构数字化与可视化，建立起能够为计算机处理的数学模型，使计算机的定量分析计算和精确模拟成为可能。 随着信息获取和处理技术的进步、数据采集精度的提高，将在越来越广泛和精确程度上模拟人体的功能和行为，这将为多学科研究与应用提供基础。 有效利用人的信息，开发多层次需求，将成为许多高新技术产业发展的关键因素。 研究和开发有完全自主权的数据集，建立起有中国民族特色的多层次数字化虚拟人体模型，将具有重大的科学技术意义和社会经济价值。 * * 研究背景 1 可视人计划 2 虚拟人计划 3 生理人计划 4 5 6 数字人计划 科学意义和应用前景 人体是由100多万亿个细胞组成的复杂系统。目前人类对自身的认识和了解还很不够，对疾病病因、疾病诊断和治疗方法的研究受到相关限制。 传统医药学的研究和教学依赖于大量动物和人体实验。 1.医学与信息和计算技术的结合产生计算医学和计算生物学的发展将改变上述情况。 2.医学临床实践中依赖经验判断的状况将被精确的定量描述和直观的图像显示所取代。 3.利用信息技术实现人体从微观到宏观的结构和机能的数字化、可视化，最终达到人体的整体精确模拟。 数字人计划 生理模型计划 可视人计划 基因组计划 2001年开始 1997年开始 1996年开始 1990-2002年 美国 韩国 中国 在美国国立医学图书馆的资助下,1994年11月,美国Colorado 大学健康科学中心完成了世界第一个可视人体计划 韩国于2000年完成了1例韩国男性可视人数据采集工作。 自1999年，由中科院、第一军医大学、首都医科大学、华中科技大学共同协作的课题组经过3年的努力,完成了第一例中国数字化可视人的研究。 右：通过医学图像和解剖数据，获取包括4条肌肉纤维的右侧肌肉semi-membranosus 模型，每个包括腱长度、肌肉长度、羽状角和肌瓣包裹。 图 左：女性尸体的全身CT 扫描，建立骨骼的表面模型； 中：解剖区域，展现立体摄影测量参考系统，利用彩色探针标记肌肉纤维的羽状角； 由美国橡树岭国家实验室在1996年提出的。1999年，在马里兰建立了虚拟人路标工作室。 虚拟人 所谓虚拟人是一个人类模拟工具，它可以提供一个平台以研究人类对于生物、化学或物理刺激的生物和物理反应。 由一个视频头盔和一个绿色的感应人组成。这个绿色的感应人能够对使用者的动作做出反应，而使用者通过视频头盔所看到并不是这个奇怪的绿家伙，而是一个仿真的虚拟人。发明人Michihiko Shoji希望这项技术能够被广泛应用于虚拟现实类的游戏中。 逼真的虚拟人 生理人计划是国际生理学协会发起的从生理和病理上量化理解和描述人体有机体，并以此改进人类健康的项目。 生理人 生理人计划重点在于编辑和提供一个中央数据库。这个数据库将许多实验室的试验信