中國為啥把人切成數千餘片？其中奧秘大有玄機！

中興事件使中國人中國自主手機晶元和系統方面的不足，喚醒大家對這一行業的關注和重視，告誡大家在這一領域我們應當知恥後勇，發奮圖強。然而我們也應當看到，我國在許多方面也造就了很多非凡的成就，但卻又鮮為人知：比如對於醫學研究領域而言有著重要作用的虛擬人。

什麼是虛擬人？

虛擬人又稱可視人體，其致力於創建詳細的人體橫截面照片數據集，並使用計算機建模技術，將各個截面重組在一起形成完整的可視化人體系統，通過軟體等進行重現。這些數據對於解剖學和生物醫學而言至關重要，運用獲得的數據和計算機輔助系統，科學家們可以精確地建立一個詳盡的人體模型——可視化虛擬人，並可在這一系統中進行新葯的開發、術前模擬、病理學、核生物影響以及生物物理學研究等一系列模擬實驗。這樣既可以減少臨床或臨場試驗對人體潛在的危害性，又可以節約成本。

腹部橫斷面圖（CVH男）顯示血管（下方）

虛擬人是哪個國家提出的？

全美國家醫學圖書館(NLM)在1986年首次提出此項計劃，並在1994年11月成功採集了男性人體數據，一年後採集完成了女性的數據。目前，美國正在開發具有物理和生物性能的新一代虛擬人。我國於2000年將其列入863計劃中，引導相關高校或院所進行相關方面的研究。第一軍醫大學經過三年的艱苦攻關，於2003年成功組建了我國首個可視化女性虛擬人信息平台，這標誌著我國正式成為繼美國和韓國之後的世界第三個擁有本國可視化人體數據樣本庫的國家。

在此之前，一軍大同時進行著我國首個虛擬人的數據採集工作。此虛擬人的精度在同級別中要更高，其原體為一男性，28歲，湖南人，身高1.66米，重約58公斤，從20位志願者中嚴格挑選而出。選用他作為數據採集樣本的原因是其身體健康，沒有任何傳染及代謝疾病，這是優於美韓兩國樣本之處：美國樣本生前曾做過多次手術，切除了右睾丸、闌尾，牙齒亦有缺失；韓國樣本為65歲老人，死於淋巴瘤，這對於數據的收集準確度和樣本製作精度都造成了相當大的影響。

製作虛擬人很難嗎？

整個過程非常的複雜與繁瑣，我們也應用了許多首創的全新技術。屍體首先要迅速進行初步的CT和MRI檢查，排除內部病變和病理特徵。其後挑選過的屍體要進行身高、體重和構型的測量。由於美國屍體解剖採取仰卧姿勢，使樣品背部壓迫嚴重，顯影中背部造影明顯故我國採用立式解剖法，並不斷按摩屍體背部肌肉數十小時，直至其放鬆達到自然狀態。其後切開皮膚與皮下組織至右側腹股溝韌帶的中點附近，再將右側股動脈縱向打開，在頭顱方向和尻尾方向各插入兩根管，灌入200毫升生理鹽水和12.5萬單位肝素，後注入11.5升5%福爾馬林。打開右側股靜脈排出兩升靜脈血。兩小時後用20%明膠溶液灌注股動脈，染成紅色，其後向顱內灌注，並縫合股骨切口，轉入-70攝氏度冰箱冷凍。

屍體將固定在專用冰塊介質中並用塑料棒進行基準定位，進行屍體剖切。剖切溫度保持在-25攝氏度以下，使用銑床從頭到腳趾逐層研磨每個身體切片，厚度在0.1到0.2毫米左右，較美國0.33毫米和韓國的0.2毫米相比有著質的飛躍。每個新鮮切片切出時將壓縮空氣清潔並噴洒無水乙醇，攝影機選擇合適角度進行拍照，並立即進行放射性顯影操作。最終削切出9000餘片人體橫切切片，即9000餘份樣本。

之後，在人體解剖學幾何模型階段，研究團隊採用了行進立方體演算法曲面渲染重建，實現了邊界面三角形嚙合，以提高抗鋸齒。利用OpenGL介面支持的圖形硬體加速技術實現了卷渲染的重建。研究團隊又開發可編程圖形加速器和適當可視化技術克服硬體局限帶來的實時渲染障礙，實現三維環境中數據集的實時可視化。最終實現了更高解析度的可視化人體模型。我國超級計算機算力的飛快提升已經成為世界一流水平，大大提高了運算速度與精度，使得模型更加真實和細膩。

雖然利用了相當多的新技術，但是研究還是有著不少困難。在解剖過程中，科學家們發現由於冷凍，許多神經等組織無法識別出，如周圍神經和淋巴系統等，由於切面上的顏色與其他組織相似，計算機也無法鑒別。其次是獲得的數據量非常龐大，一個資料庫的大小約60到100G左右，很難實現大規模推廣。

CVH女性的冠狀切片

虛擬人有哪些作用？

值得一提的是，在軍事領域，此項技術將發揮重要作用。在新型武器的研製中，只需要輸入相關數據，就能推演出其對人的傷害情況。其亦可用於預先手術推演，獲得最佳的救援方案在核、生物、化學等方面研究中，研究人員不必進入實驗場，甚至不必親自進行實驗，就能得到這些實驗對於人體的傷害數據，從而進一步研究應對辦法。據全球核物理權威期刊《Nuclear Technology》報道，中科院高精度女性輻射虛擬人相關研究已經取得新進展，對中國乃至亞洲人的核計量方面的評估具有深遠意義。

目前，我國正在對這一技術的第二和第三階段，即「數字物理、生理人」進行攻堅，相信在不久的將來，我們能夠看到更多的虛擬人面世，為我國科學領域做出貢獻。同時，也必須對自願捐獻自己進行科學研究的公民們致以敬意，是他們的奉獻推動了科研的進展。

作者: 大洋上的矛隼

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