虚拟人是个什么人？

（文 / 吴琪）

真人原体构造虚拟人数据

中科院自动化研究所的何光博士正在展示部分研究成果  

中国首例女虚拟人面世  

“虚拟人”的最初构想来源于美国科学家1989提出的“可视人计划”(Visible Human Project)，该计划设想用直观图像精确地显示人体解剖数据。首都医科大学罗述谦教授解释说，“可视人”想把人变得透明，“不是穿透的透，是躯干透明，各个器官组织可以从不同角度精确显现”。人体由100多万亿细胞组成，如果有了精确量化的计算机模型，便可为病因研究、疾病诊断与治疗等提供准确数据和科学依据。广州第一军医大学“数字化虚拟人体研究室”2月18日完成的就是虚拟人数据的采集。

据项目负责人、中国工程院院士、第一军医大学临床解剖学研究所所长钟世镇介绍，采集人体数据必须以真人为原形标本，对尸体冷冻切片后进行拍照扫描，再将扫描数据输入电脑里整合成三维人体结构。

“中国虚拟人女1号”的采集标本为年龄19岁、身高1.55米的广西女孩，去年在广东因食物中毒而急性死亡。广州科学家面对的技术难题是如何将尸体最大限度地切薄，钟院士介绍说，为使尸体切片具有更直观的视觉效果，还须进行“染色”处理，红色为动脉血管、蓝色是静脉血管、银白色表示神经、输尿管用黄色显示……

切割尸体三维重建

美国于1991年和1994年选取有代表性的男性和女性尸体进行冷冻刨切，男性尸体以1毫米的距离切割，女性尸体以0.3毫米的距离切割。中国希望做出更精细的人体数据，在冷藏尸体和选择刀具上下了一番工夫。

美国和韩国都是将尸体平躺冷藏，用明胶等加工后尸体背部容易变形。第一军医大学创造性地对尸体进行立式冷藏和立式切割，保真度高。

“为了选择合适的刀具，我们开始拿西瓜和兔子做实验。”钟院士告诉记者，他们派出工程师在广东、大连、哈尔滨等地寻找合适刀具。“人体的组织结构有软有硬，密度不一致，不容易做细致切分。”最后选取了哈尔滨某刀具厂特制的刀具。

在进行切割之前，研究人员用药物对尸体全身组织进行固定，再用明胶、朱砂和淀粉进行动脉显色和填充。动刀时，直立的尸体从冰库顶部推出，冰库上方的刀具每旋转一圈，就切出厚度仅为0.2毫米的人体切片。“每个人体切片比一张纸还薄”，所以切片很快就在空气中变成粉末，只能由一部600万像素的数码相机在顶部把每一个切片的横断面拍下来。于是，“虚拟人女1号”被切成了厚度为0.2毫米的8856片切片。

“广州将人体切成了片，我们再把片还原成人，不过是计算机里的人。”广州第一军医大学将采集的数据传送给首都医科大学，首都医科大学罗述谦教授的工作就是“将切片获得的数据集进行开发，在计算机里重建三维人体。”重建后的立体人生理结构不同于X光断层扫描所得的影像学信息，“我们建立的虚拟人是彩色影像，非常清晰，不仅看得到具体的骨骼和肌肉，连2毫米的细小血管也看得清。”3月8日，首都医科大学最终完成对“虚拟人女1号”整体形态的三维重建。虚拟人的精确数据将由中科院计算所进行公布。

中国个性化的数据集

田捷  

“建立这样一个标准人体的数据集对中国人非常有意义。”罗述谦介绍到，由于虚拟人的数据来源于真人，因此虚拟人具有民族、区域等遗传特征。美国在1994年和1998年分别建成的男性和女性虚拟人数据库为研究西方人种提供了依据。2001年1月，韩国启动了“可视化韩国人计划”，目前也已完成一个人体测试，建成第一例有关东方人种特征的人体数据。中国的“虚拟人女1号”则在切割精度等方面优于美韩。

负责虚拟人数据采集的钟世镇院士说：“数据集尚在研究之中，就被很多机构‘盯’上了。”在数据集构建过程中，已有10多家境内外的科研单位或机构向第一军医大学表示，希望能共享虚拟人数据。香港中文大学需要以“中国虚拟人女1号”来替代现有的外国虚拟人数据。北京同仁医院耳鼻喉研究所正打算利用女虚拟人数集进行虚拟鼻腔漫游手术(内窥镜手术)。厦门大学准备进行眼球虚拟。

记者3月7日到首都医科大学采访时，正好碰到前来“探望”虚拟人的中国中医医院副院长刘保延。他希望对虚拟人进行叠加工作，将中医里人体经络线的各个穴位在虚拟人身上标识出来，让中医的调理机制可视化。“以前中医让人觉得很神秘，比如说一个人右侧牙疼，我们会取他左侧虎口的合谷穴扎针灸，一般人觉得很难理解。我们搞专业的也不能把其中道理说明白。如果有了虚拟人，我们就能看到在合谷穴扎针，其他穴位会有什么反应，中医就可以‘看得到摸得着’了。”

负责前期数据采集的钟院士一再强调虚拟人数据集的建立“仅是基础性的”，“接下来的工作主要靠电脑专家，谁要用谁开发”。“虚拟人在医疗、航天、军事、汽车、服装方面都有用处，关键要把数据转化为知识，真正运用起来。”

第一军医大学也将继续进行虚拟人数据采集，预计今年年底推出中国虚拟人的男1号。钟院士告诉记者：“我们做的工作只是开了个头，中国有13亿人口，有那么多的少数民族，医学上又有那么多分类，我们需要更有针对性的数据。”

下一步是活体功能研究

中科院自动化研究所的田捷教授刚从第四界国际虚拟人学术会议上返回，带回了“虚拟人”研究的最新国际动态。他特别强调目前中国的虚拟人研究只是一个开始，美国已经从器官过渡到神经、血管等更精细的研究，而且实现了科学数据共享，人们可以从互联网上高速下载海量数据。

三联生活周刊：据了解，美国在虚拟人研究方面国际领先，您能介绍一下美国的相关研究情况吗？

田捷：美国在1994年和1998年分别建成了男性和女性虚拟人数据库。现在他们已经不满足于解剖一级的数据采集，转向做活体功能信息采集。尸体切片是建立切片级(解剖级)的数据集，活体研究则是做功能级的数据集，去年他们又开始进行分子细胞级的数据集研究。

三联生活周刊：美国的两个虚拟人数据集都是在上世纪末采集的，现在采集手段更先进了，它为什么没有继续做其他人体切割？活体研究有哪些意义？

田捷：因为尸体研究只能提供人在死亡状态的数据，只有活体的人才能进行新陈代谢，我们才能看到他的早期病变，了解他的认知活动。现在我们为肿瘤病人做化疗，只能通过定性的描述告诉他“你的病好了”或者是“好了一大半”。如果我们能够了解他在不同时期病变特征，就可以告诉他“你的病好了30%或是50%”，诊断更加量化和可视化。

英国已经开始进行人的情感研究，科学家想了解人在看到喜欢的人和讨厌的人照片时，大脑和其他器官会有什么不同的反应。这些反应会用非常科学、清晰的图像表现出来，对认知人的情感、思维、心理都大有帮助。

功能研究的一个重要课题是脑激活研究，科学现在还无法精确地解释大脑每一部分的具体功能。对活体进行研究，我们就可以知道大脑哪些区域掌管听力，哪些区域掌管语言，甚至可以具体到每个手指运动由大脑的哪些区域控制。

三联生活周刊：美国在虚拟人应用上达到了什么水平？

田捷：美国已经运用虚拟人进行医学教育和模拟手术了。一些偏远地区的医生可以通过共享虚拟人数据集了解先进的医疗手段。模拟手术则可以大大降低手术风险，比如美国前段时间做了一例成功的连体婴儿分离手术，对两个婴儿进行头颅分离。由于事先通过模拟手术研究了手术刀该怎么进入、血管怎么分开，所以避免了不必要的失误。