“数字人”在医学教学中的创新应用

曾祥宏

【摘要】医学教学的创新在于方法和教具，“数字人”的诞生，对医学教学创新具有划时代的意义。中国“数字人”的研究成功，将越来越精确模拟人体的各种功能和行为，尤其是在医学教学过程中，展示了全新的人体立体空间。“数字人”教学系统是医学教学中最新的、最方便的教学工具。

【关键词】数字人医学教学

【中图分类号】R319【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2013）27-0117-02

1“数字人”的研究现状

目前，我国经过10多年的努力，有近150个科研单位合作对人体数据集进行开发研究[1]，诞生了中国“数字人”。“数字人”也称“数字化虚拟人”，即在电脑里合成的三维人体详细结构，全部数据来自真实人体。

中国数字人研究是将人体解剖结构数字化和可视化[2]，即将按标准筛选出来的标本进行冷冻、测量获取的人体信息系统。在获取的中国数字人体断层切削照片的基础上,对中国数字人体断层切削照片进行了预处理,完成了中国男性数字人体生理系统主要器官和组织的分割、标识和命名;用高性能计算集群,对海量的分割数据进行并行快速三维结构重建,构建了国际上分辨率最高的人体三维解剖结构数据集[3-4](体素0.1mm×0.1mm×0.2mm)。

“数字人”的发展有4个阶段：“数字可视人”、“数字物理人”、“数字生理人”和“数字智能人”。

我国在血管灌注技术上有较强优势，因此体现在数字人的最大优势是除了具有更高的分辨率和人体标本更加标准之外，就是进行了血管灌注。

数字人技术具有重要的科学意义与广阔的市场前景[5]，随着图像获取和信息技术的进步，将越来越精确模拟人体的各种功能和行为，可在医学、航天、航空、国防、体育、影视、汽车、服装等与人直接相关领域中提供可视的、虚拟的演示和科学实验的技术平台。尤其在医学教学中，更具立体感、直观感。

2“数字人”在医学教学中的创新应用

医学教学的创新在于方法和教具，“数字人”的诞生，对医学教学创新具有划时代的意义。“中国数字人解剖系统”是由山东易创电子有限公司研发的教学软件，采用国内最新的数字人数据，建立了人体解剖学2300多个人体结构的三维结构模型，结构模型精准、完整，表面纹理真实；合成后的矢状面和冠状面结构图像清晰；目录和结构操作方便，并能进行双屏显示和立体显示，是人体解剖学教学的最新的、最方便的教学工具。在医学其他学科如病理学、影像学、外科学等都有较好的应用。本文以人体解剖学为例展示“数字人”在教学中的应用。

2.1“中国数字人解剖系统”在系统解剖学中的应用

“中国数字人解剖系统”软件根据系统解剖学教材目录和教学的需要，分为运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、脉管系统、神经系统、内分泌和感觉器官九大系统（附图1）。软件每个系统内容完整，根据系统解剖学教学大纲的要求，按不同章、节的器官顺序进行显示，也可以单独的显示某一器官的位置和毗邻。该系统软件可供临床医学、麻醉学、护理学、口腔医学、影像医学、药学、预防医学、医学检验等专业应用。

图2胸部解剖结构（局部解剖学）图3头部解剖结构（局部解剖学）

2.3“中国数字人解剖系统”在断层解剖学中的应用

“中国数字人解剖系统”软件根据断层解剖学教材目录和教学的需要，分为头部、颈部、胸部、腹部、盆部和会阴部、上肢、下肢和脊柱区（附图4）。有横断面、矢状面和冠状面共2300多个切面。断层的层间距最大为1mm，能够任意放大与缩小，分辨率为0.167mm×0.167mm/像素。断层精度男、女分别为0.1～1mm和0.1～0.5mm不等距，高于国外等距1mm的精度。该系统软件可供X线、CT、磁共振成像和B型超声波等专业的应用。

图4头部断层

（边界提取功能可清晰的在截面图中标志出解剖结构的边界）

3中国数字人系统在教学中的作用和优势

中国数字人系统既可以作为学生上解剖课的辅助教学系统应用，也可以安装于校园网上作为学生自学之用，特别是在当前解剖标本比较紧张的情况下这套系统的应用能有效节省尸体的用量，能够很好地帮助学生掌握人体解剖知识。

“中国数字人解剖系统”在教学中体现的优势主要为：①图像清晰、结构精准、表面纹理真实，特别对一些细小的结构能够清晰显示。②在点击每个器官时，该器官显示不同的颜色，便于授课时确认和学生自学。③对骨性结构的名词，点击名词标点时，就显示出该结构的部位。④在点击每个器官或名词时，屏幕的一角可显示该器官或名词的中、英文名词对照，并有发音，有利于学生专业外语的学习。⑤点击每个器官或名词时，屏幕上可显示该器官或名词注解。⑥可有效地缓解当前人体解剖标本来源紧缺的现状。⑦可用于临床医生进行模拟手术。⑧系统软件既可供人体解剖学课堂教学使用，也可供学生网络自学和临床医生参考。⑨目录和结构详细、完整，操作方便，并能进行双屏显示和立体显示，是目前国内现有唯一拥有中国人人体特征的完整数字人解剖系统。

参考文献

[1]李安安等《科学通报》，中国数字人2011.53(10)1189-1195.

[2]梁丹浙江大学硕士论文基于机器学习方法的彩色体数据可视化研究.

[3]刘文芳;宋哲等·现代中西医结合杂志基于CT扫描图像之颅底解剖结构三维重建2011年.04期.

[4]武力基于大鼠体素模型的体外辐射蒙特卡罗模拟·华中科技大学博士论文2008.

[5]钟世镇人民日报钟情“虚拟”世界·2005年08月12日.