数字医学：从虚拟到应用

见证者：中国工程院院士 钟世镇 
 
　　特色标本的启示

　　对我国数字人研究的起步，如果溯本探源，可以从南方医科大学（原第一军医大学）的人体标本陈列馆谈起。

　　在那个陈列馆中，有一批享誉国内外的特色标本，其中透剔玲珑、色彩斑斓，像珊瑚、似水晶的人体血管铸型标本，堪称是科学加艺术的精品。当我们接待一批信息科学专家参观时，他们赞叹之余，也会从自己专长的角度提示我们：有可能将立体感突出的标本，用计算机数字化技术加以三维重建。这些提示促使我们去查阅有关的学术信息。得知美国的国立医学图书馆（NLM）为了建立人体形态学资料的检索系统，提出“可视人计划”（Visible Human Project，VHP），并委托科罗拉多大学在1994~1995年，建立了两个数字化可视人的数据集。既然科技先进的国家已经开始了这个领域的研究，那么我们中国要不要搞？能不能搞？如何搞？当时，心中无底。当我们将这些科技前沿的信息向国家有关科技部门反映，并得到重视后，2001年和2003年的两次“香山科学会议”，专门研讨了“中国数字化虚拟人体的科技问题”和“中国数字化虚拟人体研究的发展和应用”。这两次里程碑式的香山科学会议，揭开了我国数字人研究的序幕，掀起了数字人研究的热潮。

　　由配合外科术式的标本制作，到与数字化技术结合的情况，也算是“无心插柳柳成荫”。作为人体解剖学工作者，我算有了好机遇，担任了那两次香山科学会议执行主席之一。会后，为了继续推动有关的学术交流，还让我担任了“中国数字人研究联络组”的组长，走上数字人研究之路。

　　数字人有优势也有差距

　　运用信息科学先进的计算机技术和网络技术，将人体结构数字化，在电脑屏幕上出现看得见的、能够远程传输、可以调控的虚拟人体形态称之为数字人；进一步将人体功能性信息赋加到这个人体形态框架上，经过虚拟现实技术的交叉融合，这个数字人将能模仿真人作出各种各样的反应。若设置有声音和力反馈的装置，还可以提供视、听、触等直观而又自然的实时感。因此，在以往的媒体报道中，又将数字化人的部分研究工作称之为“数字化可视人”或“数字化虚拟人”。

　　我国数字人研究在实践中遇到了许多具体问题与挑战。首先要建立复杂的人体结构数据集。这种数据集，美国人做了二例，韩国人也有了一例，已经为世界各国家开始引用。但从国家信息基础设施建设的战略考虑，我国不能没有自己的人体数据集。

　　如何解决这个问题？在2001年第174次香山科学会议后，当年“数字化虚拟人体若干关键技术”项目就列入了国家“863”计划。第三军医大学和第一军医大学分别得到国家自然科学基金委和国家“863计划”的支持，解决了经费、设备等问题。从此，“潮平两岸阔，风正一帆悬”。从2002年构建的中国人的男、女首批数据集开始，先后拿出了8套能代表中华民族特色的数据集，完成了我国数字人研究工作第一站的阶段性任务，并于2007年获得了国家科技进步二等奖。

　　2003年第208次香山科学会议给出的信息是，今后中国数字人研究的主要重心，将由“数字可视人”向“数字物理人”和“数字生理人”转移；由理论研究为主转向发展应用研究过渡。

　　概括而言，我国数字人研究，在关键技术和数据集构建这两个环节，既有特点，也取得了一定的优势。不过，在解决实际问题这个最重要的环节上，VHP数据集已被43个国家、1000多个研究机构引用，编制了大批应用软件。在这个现实面前，我国的数字人研究有很大的差距。

　　数字医学应用前景广泛

　　数字人在医学科学领域，有特别重大的开发应用前景。因此，我国医学界在这个学术领域，较早地掀起了一个研究高潮，并于2007年年底，由第三军医大学张绍祥教授主持召开了“全国首届数字医学学术研讨会”。会后成立了“中国数字医学研究联络组”，积极推动我国数字医学的研究。

　　医学数字化的起步，当推20世纪70年代的X-CT问世，早期率先实现了医学图像的数字化、可视化。随后接踵而至的MRI、DSA、PET、 SPECT等数字化图像及功能性显示技术陆续登场。迄今为止，医用数字化技术应用最多、覆盖面最大、仪器设备最精湛的，还是医院的影像专科。

　　数字技术除在影像领域取得飞速的发展外，目前已经被引入更为广泛的领域。例如在医院管理上，数字化技术能将医院各部门的资源进行灵活调配和平衡，以期达到最高效益，保证临床数据信息的高度共享。在医政管理上，对疫情通报、危害健康药品和食品监控，起到快速高效的威力。目前，现代化医院与数字化有关的高精尖仪器设备和科学化管理系统，所占比重日益增加；新开展的远程医疗、术式设计、手术导航、虚拟仿真、数字化医院管理等，展示了不少有价值的探索。

　　有望发展成为一门新学科

　　尽管目前我国数字人与数字医学的研究还处于很不成熟的起步阶段，但可以预示，与先进的信息科学技术融合后，其将会在医学、国防、竞技、影视、交通、航天航空、工业设计、艺术设计等多个领域，有广泛的应用发展前景。

　　按照科学技术发展的规律，信息科学与生命科学交叉领域的数字医学，有望发展成为一门新兴的分支学科。这个领域前途无量，但还有大量、艰辛的工作要做。

　　

　　作者简介  钟世镇是我国现代临床解剖学奠基人，南方医科大学临床解剖学研究所名誉所长，中国解剖学会名誉理事长；中国数字人研究联络组组长，中国数字医学研究联络组组长，是中国可视虚拟人研究的领军人物。