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目录 1

第一章 我国数字人研究发展概况 1

第一节 两次香山科学会议启动和推进数字人研究工作 1

一、第174次香山科学会议 2

二、第208次香山科学会议 4

第二节 我国有关研究工作的概况 18

一、迈出了步伐，掀起了研究热潮 18

二、明确科技问题，解决关键技术 19

三、构建了人体切片数据集 19

第三节 科学意义和应用前景 20

第四节 对人体数据集构建的对策和和建议 21

一、坚持“质量第一” 21

二、符合信息技术需求 21

三、注重应用发展前景 21

四、善于挖掘我国标本制作的技术储备 22

五、对后续研究工作的见解 27

第五节 数字人与科学数据共享 28

第二章 数字人的国际发展 31

第一节 解剖学——医学发展的基石 31

一、Visible Human Project（VHP）作为长期规划的提出 39

第二节 第一个数字解剖学和数字人的提出 39

二、为VHP规定的任务 40

三、VHP应用的规划 42

四、网络发展规划 43

第三节 VHP的启动和数据集的获取成功 43

一、VHP项目启动并获取两个数据集 43

二、获取VHP数据集的尸体选择和预处理 46

三、获取尸体的影像学数据 49

四、VHP的组织学数据集获取 57

一、可视胚胎项目VEP 66

第四节 数字人胚胎项目 66

二、虚拟人类胚胎项目DREM 71

第五节 可用于ESS培训的鼻旁窦精确模型 74

一、背景和前期准备 74

二、鼻旁窦精确模型Surg Ready 75

三、未来的研究 77

四、国际上同类的工作 78

第六节 基于VH数据集的体积动画 79

一、体积动画的基本技术 79

二、体积动画实现过程的实例剖析 82

三、建模和动画体积变形的统一处理方法 95

四、实现体积实时操作的软件编辑工具 114

第七节 可视人的突出进展——Voxel-Man 116

一、Voxel-Man脑部和颅骨3D解剖航行器 117

二、Voxel-Man三维内部器官和放射解剖学系统 126

三、Voxel-Man的应用 135

四、Voxel-Man的发展历程和可以借鉴的经验 159

一、蒙特卡罗虚拟仿真简介 169

第八节 红骨髓虚拟仿真模型（VIP-Man） 169

二、用于核医学剂量研究的人体模型的发展过程 170

三、原始图像与建造全身模型 171

四、全身模型的蒙特卡罗代码设计考虑 174

第九节 超越Visible Human的数字人计划以及其他国家的响应 175

一、美国虚拟人体计划 175

二、美国的数字人计划（DHP） 178

三、数字人在亚洲的发展 185

四、人类脑计划（HBP） 189

第一节 标本的预处理 193

一、标本的遴选 193

第三章 人体标本冷冻切削技术 193

二、标本的定型灌注 196

第二节 标本血管显示技术 197

一、灌注方法 197

二、填充剂及配制方法 199

第三节 血管灌注的预实验 210

一、中国数字人动脉灌注的实验研究 210

二、中国数字人动脉灌注浓度的选择 212

一、包埋方法和包埋材料 214

第四节 标本的包埋和定位 214

二、标本的定位 216

第五节 低温冷冻系统 217

第四章 标本断层切削装置和设备 220

第一节 断层切削系统 220

一、切削方式 220

二、铣削机床 221

三、铣削刀具 223

四、辅助工艺和设备 225

第二节 安全生产和数据采集者的劳动保护 227

一、固定 228

第三节 局部标本包埋切削方法 228

二、骨和含钙组织脱钙 231

三、洗涤和脱水 232

四、透明 235

五、透入和包埋 236

六、切片 242

一、标本的切削 255

二、图像的获取 255

第一节 断面图像数据采集系统 255

第五章 冷冻切削数据获取技术和数据集 255

第二节 数据的存储 256

一、数据的实时获取 256

二、图像文件格式的选择 257

三、数据的本地存储和备份 258

第三节 数据集的质量标准和控制 259

一、切削层距与像素的关系 259

二、断层颜色及控制 260

第四节 中国数字人原始数据集的图像格式和图像管理 261

一、图形图像文件格式 261

二、中国数字人原始数据集及图像管理 268

一、国际彩色联合会色彩管理系统 272

第五节 国际色彩管理系统和中国数字人数据集的色彩管理 272

二、中国数字人数据集的色彩管理 273

第六节 数字解剖学在研究其他生物结构中的应用 275

第六章 生物塑化技术 279

第一节 生物塑化技术概述 279

第二节 生物塑化高分子多聚物 281

一、硅橡胶 281

第三节 标本固定 282

二、环氧树脂 282

三、聚酯共聚体 282

一、动脉防腐处理前大体标本的姿势整理 283

二、眼球和脑的固定 283

三、动脉防腐处理 283

第四节 脱水及脱脂 284

一、常用脱水脱脂剂 284

二、丙酮冷冻置换脱水脱脂 286

一、浸渗的准备 287

二、真空压力的调节 287

第五节 真空浸渗与定型 287

三、整理、定型 288

第六节 硬化 289

一、硅橡胶技术的硬化处理 289

二、环氧树脂技术的硬化处理 289

三、聚酯共聚体技术的硬化处理 289

第七节 断层塑化技术 290

一、断层硅橡胶技术 290

二、聚酯共聚体技术 291

第八节 塑化标本的保存 292

第七章 图像处理的理论和技术 294

第一节 数字人图像处理概况 294

第二节 结合采集的数据集进行图像处理研究 295

一、图像分割方法研究 296

二、医学图像配准技术研究 297

三、图像处理与三维重建软件开发与研制 297

第三节 面向应用开展器官切片的重建研究 299

第四节 建立“数字人体坐标系统”研究人体复杂变形方法 300

第五节 中国数字人计划与现代计算医学的关系 302

一、格式转换及压缩 303

第六节 对VCH数据集的图像处理 303

二、图像增强 304

三、图像配准 305

四、三维重建 305

第八章 人体器官的分割和浏览 307

第一节 人体器官的分割 307

一、基于MRI和CT数据集的数字人体交互式3D分割 307

二、基于彩色相片体数据集的3D分割 314

三、器官的真实感绘制 316

一、基于知识模型的人体器官浏览 324

第二节 数字人数据的浏览 324

二、基于网络的数字人数据的浏览 332

第九章 生理功能的数字化模拟 350

第一节 概述 350

第二节 血液循环系统的数学模型 351

一、心脏模型 351

二、血管模型的基本结构和方程 356

三、肺循环模型 359

一、房室模型的概念 360

二、脑的葡萄糖代谢动力学模型 360

第三节 物质代谢的动力学模型 360

三、心脏的葡萄糖代谢动力学模型 362

四、骨骼肌及其他器官或组织 363

五、全身模型 363

六、无损检测和最优采样 364

第十章 医学影像处理与分析技术 368

第一节 集成化医学影像处理与分析算法研发平台 368

一、VTK和ITK 369

二、MITK的整体设计 370

三、MITK的关键技术实现 373

四、应用实例 378

第二节 三维医学影像处理与分析系统3D Med 380

一、相关工作 380

二、3D Med的Plugin整体框架的实现 384

三、应用实例 388

第十一章 数字物理人建模技术 392

第一节 有限元建模的基本概念和方法 392

一、有限元仿真与有限元建模 392

二、有限元建模对象与目的 393

三、有限元建模的基本步骤 394

四、有限元建模的主要数据来源 395

五、有限元建模的主要方法 395

第二节 有限元建模应用实例 396

一、颈前路蝶形钢板的力学性能评价 396

二、腰椎小关节接触模型的有限元分析 398

三、股骨—胫骨复合体模型在人体体重冲击下的运动力学响应研究 398

四、激光三维扫描系统重建下颌骨 402

第三节 人体物理参数的测定 403

一、骨骼材料性质测量 403

二、软骨材料性质测量 404

三、软组织材料性质测量 405

第十二章 组织精细结构信息的光学获取技术 408

第一节 数字人体研究中对高分辨数据获取技术的需求 408

第二节 OCT的历史背景 409

第三节 OCT的成像原理与特点 410

一、OCT成像原理 410

二、OCT成像特点 411

第四节 OCT系统的一种简单实现 412

第五节 图像重建结果 413

第六节 讨论 417

第十三章 脑功能研究数字化有关技术 420

第一节 多通道记录技术简介 420

一、多通道记录系统的组成 420

二、神经元群活动数据的采集 422

三、神经元群活动数据的分析 423

四、神经元群同步放电记录技术的优越性 425

第二节 多通道记录技术的应用 426

一、在感觉研究中的应用 426

二、在运动研究中的应用 426

三、脑-机交互作用接口 428

四、在行为控制研究中的应用 429

第十四章 断层影像解剖学研究 433

第一节 断层影像解剖学的发展历史 433

第二节 断层影像解剖学的研究现状和前景展望 435

一、结合影像诊断绘制人体断层解剖学图谱 435

二、脑 438

三、头部 443

四、颈部 445

五、胸部 445

六、腹部 447

八、脊柱 450

七、盆部及会阴 450

九、四肢 451

十、断层影像解剖学前景展望 453

第三节 断层影像解剖学常用研究方法 455

一、冰冻切片技术 455

二、生物塑化技术 455

三、火棉胶切片技术 455

六、超声成像 456

七、X线计算机断层成像 456

五、激光共聚焦技术 456

四、计算机图像三维重建 456

八、磁共振成像 457

九、单光子发射计算机断层显像 458

十、正电子发射计算机断层显像 458

十一、内禀光学成像 459

第四节 数字人影像数据的获取 459

一、美国可视人计划影像数据的获取 459

二、中国数字人影像数据的获取 462

一、臂丛神经研究概况 468

第十五章 数字人在医学临床的初步应用 468

第一节 人体臂丛神经三维重建研究 468

二、臂丛神经三维重建研究 469

第二节 肝脏的三维重建 475

一、微观水平的三维结构 476

二、宏观水平的三维结构 480

第三节 虚拟眼的临床应用 484

一、眼球生理切片图像 484

二、活体数据 486

一、艺术与设计概念的延伸 491

第一节 艺术与设计对数字人研究的诉求 491

第十六章 面向艺术与设计的数字人技术 491

二、面向艺术与设计的数字人特点 493

三、应用及分类 495

第二节 主要研究内容与进展 497

一、核心框架 497

二、人体建模 498

三、运动控制 502

四、多功能感知与情感计算 505

五、人群仿真 507

一、VRML中数字人的表示 509

第三节 国际标准的支持 509

二、MPEG-4中数字人的表示 511

第四节 典型技术系统 514

一、DI Guy 514

二、JACK 515

三、VLNET 516

四、Poser 518

五、Maya 520

六、PeopleSize 521

一、服装领域的应用 523

第五节 典型应用 523

二、文化遗产保护领域的应用 525

三、舞蹈编排中的应用 526

四、人机工程设计中的应用 527

第十七章 数字人在祖国医学研究中的结合和应用 545

第一节 腧穴学的传统研究方法 545

一、现代医学方法 545

二、物理学方法 546

三、系统科学方法 546

一、腧穴解剖结构配布的研究 547

第二节 穴位解剖定位的研究 547

二、危险穴位的研究 549

第三节 数字人与针灸穴位的研究 554

一、数字人技术运用 554

二、针灸穴位数字人研究内容 556

第四节 数字人在腧穴研究中的意义 557

一、针灸学表达思想的萌芽与发展 558

二、数字针灸学发展是必然趋势 558

三、数字针灸学有广阔前景 559

四、穴位三维可视化研究的方法 561

一、中医学概念显示方式的探索 579

第五节 中医知识库的构建 579

二、针灸腧穴三维影像浏览器 582

三、虚拟中医诊疗技术 592

第六节 筋膜学和经络穴位的有关研究 594

一、筋膜学与经络穴位的关系 594

二、筋膜学与经络机理的探讨 597

三、针灸穴位和经络的本质探讨 599

四、自体监控系统（筋膜学）所涉及的科学问题 600

一、螺旋CT三维重建技术 606

第十八章 数字耳鼻咽喉学研究进展 606

第一节 数字影像技术在耳鼻咽喉科的临床应用 606

二、仿真内镜技术 608

三、影像导航技术 611

第二节 颞骨组织切片解剖结构三维重建技术 612

第三节 数字耳鼻咽喉科学研究现状 613

一、数字人简介 613

二、仿真技术与手术模拟 615

第一节 温故知新——现代临床解剖学发展的借鉴 623

第十九章 数字解剖学——新的分支学科 623

一、显微外科解剖学 624

二、临床解剖生物力学 624

三、断层影像解剖学 624

四、组织工程 625

五、微创外科解剖学 625

第二节 数字解剖学构想初现曙光 626

一、可视人的有关工作 626

二、物理人的初步探索 629

三、新学科建设任重道远 631