一顆單細(xì)胞的受精卵，經(jīng)過56天細(xì)胞增殖、分化、類聚、組織分化等細(xì)胞生物學(xué)過程，形成了人體的各種器官原基，具備了人體的結(jié)構(gòu)雛形，并初具人體外形。這一過程是如何發(fā)生的?如果形象地展現(xiàn)出這一胚胎發(fā)育過程?

在濟(jì)南高新區(qū)天辰路1188號(hào)，山東數(shù)字人科技股份有限公司(以下簡稱“數(shù)字人公司”)研發(fā)的“人體胚胎學(xué)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了上述效果。近日，山東省工業(yè)和信息化廳公布2021年山東創(chuàng)新工業(yè)產(chǎn)品名單，數(shù)字人公司的“數(shù)字人解剖/臨床手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)”榜上有名。

這是一套什么樣的系統(tǒng)?

將人體“數(shù)字化”，中國技術(shù)改寫歷史

所謂“數(shù)字人”，是指將人體的組織形態(tài)結(jié)構(gòu)、物理、生理功能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，從而能夠在計(jì)算機(jī)上任意觀察人體的組織形態(tài)結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于人體的“活地圖”。

科技日報(bào)記者了解到，將數(shù)字人體技術(shù)廣泛應(yīng)用于教學(xué)和臨床，長期以來，該技術(shù)為國外壟斷。如今，上述系統(tǒng)改寫了歷史。

在數(shù)字人公司，技術(shù)人員向拜訪者展示了中國最先進(jìn)的高清“數(shù)字人”解剖教學(xué)系統(tǒng)，用手輕輕一劃屏幕，就可以得到清晰、逼真、任意角度的人體橫斷面組織結(jié)構(gòu)，每個(gè)人體的小“零件”都可以拆分組合，復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、血脈網(wǎng)絡(luò)變得非常清晰。

數(shù)字人公司營銷總監(jiān)米澤向記者介紹：“這一代的高清‘數(shù)字人’項(xiàng)目，我們的采集精度就達(dá)到了12億像素的這樣的一個(gè)概念。那么也就是說我們?nèi)梭w每0.1毫米一層去采集，就是1毫米采集10層人體的橫斷面的數(shù)據(jù)，那么假如說一個(gè)人1米7的話，就要采集17000層，那么每一層數(shù)據(jù)量都是一個(gè)十分龐大的概念。”

對于上述系統(tǒng)，外界并不陌生。

兩年前，在教育部“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0啟動(dòng)大會(huì)上，由山東大學(xué)、陸軍軍醫(yī)大學(xué)和山東數(shù)字人科技股份有限公司聯(lián)合完成的“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”作為新醫(yī)科建設(shè)成果在大會(huì)現(xiàn)場隆重展出。

據(jù)中國解剖學(xué)會(huì)副理事長、山東大學(xué)數(shù)字人研究院院長劉樹偉教授介紹，這套“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”以真實(shí)中國人體斷層影像數(shù)據(jù)為依據(jù)研發(fā)而成，分為系統(tǒng)解剖學(xué)、局部解剖學(xué)、斷層解剖學(xué)、解剖學(xué)微課和自主學(xué)習(xí)五個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)實(shí)與虛擬的對比結(jié)合，可對人體9大系統(tǒng)5000多個(gè)解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行斷層和三維觀察，極大地方便了教師進(jìn)行數(shù)字化授課和學(xué)生課前、課中、課后自主學(xué)習(xí)，引領(lǐng)了人體解剖學(xué)教學(xué)改革乃至醫(yī)學(xué)教育信息化的發(fā)展方向。

產(chǎn)學(xué)研合作書寫經(jīng)典案例，“數(shù)字人”欲走向全球

數(shù)字人公司及其“拳頭產(chǎn)品”的成長壯大，是產(chǎn)學(xué)研合力的結(jié)果。

據(jù)了解，數(shù)字人公司是一家專注于數(shù)字醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的軟件開發(fā)企業(yè)，利用自身在斷層圖像分割、三維重建與可視化處理、系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)等方面的技術(shù)創(chuàng)新和積累，從事“數(shù)字人體技術(shù)”的研發(fā)及應(yīng)用推廣。

2015年，數(shù)字人公司獲得500萬元山東省重大專項(xiàng)資金的支持，與山東大學(xué)共建了數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)室，除“數(shù)字人”解剖教學(xué)系統(tǒng)外，還研發(fā)出“數(shù)字人臨床手術(shù)規(guī)劃系統(tǒng)”、“數(shù)字人虛擬仿真教育系統(tǒng)”等系列創(chuàng)新性產(chǎn)品。同時(shí)，利用VR技術(shù)、3D打印技術(shù)和光電技術(shù)衍生出了更多配套產(chǎn)品。

記者了解到，在打破了國外壟斷之后，這套高清“數(shù)字人”系統(tǒng)開始走向國際市場，今年將在北美、北歐、中亞、東亞等區(qū)域?qū)崿F(xiàn)布局。

據(jù)介紹，中國在2001年立項(xiàng)“數(shù)字人”項(xiàng)目，中科院聯(lián)合眾多國內(nèi)頂尖醫(yī)學(xué)院校共同技術(shù)攻關(guān)。數(shù)字人公司在2008年加入研發(fā)團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)中國“數(shù)字人”的三維重建，于2015年開發(fā)出中國“數(shù)字人”解剖教學(xué)系統(tǒng)，打破國外“數(shù)字人”技術(shù)壟斷。產(chǎn)品一經(jīng)面世，就在全國400多家醫(yī)學(xué)院校和醫(yī)師培訓(xùn)中心得到應(yīng)用。

在進(jìn)行人體解剖結(jié)構(gòu)的時(shí)候，通過高清數(shù)字人身上就完全可以去進(jìn)行虛擬的解剖學(xué)習(xí)了，做虛擬的手術(shù)訓(xùn)練，這樣可以更加精準(zhǔn)地去培訓(xùn)臨床的醫(yī)生。

面對未來，數(shù)字人公司創(chuàng)始人徐以發(fā)表示，我們將繼續(xù)按照數(shù)據(jù)創(chuàng)新加技術(shù)創(chuàng)新的雙驅(qū)動(dòng)模式，建立一套從正常人到各種疾病，從成人到兒童到胚胎，以及從解剖結(jié)構(gòu)到影響結(jié)構(gòu)的這么一套人體大的數(shù)據(jù)庫，真正地實(shí)現(xiàn)“數(shù)字人”的可視化、物理化、生物化和智能化。(記者 王延斌 通訊員 田珊)