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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VEP66

第四节 数字人胚胎项目66

二、虚拟人类胚胎项目DREM71

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 Ready75

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-Man116

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ITK369

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 Med380

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 Guy514

二、JACK515

三、VLNET516

四、Poser518

五、Maya520

六、PeopleSize521

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