人體是由一百多萬億個細(xì)胞組成的復(fù)雜整體，僅人的神經(jīng)系統(tǒng)就約有1000億個神經(jīng)元,，而且由細(xì)胞構(gòu)成的組織器官間的相互作用,，人體與外界環(huán)境的沖突與和諧，這些極為復(fù)雜的變化對于人類自身至今還是一個充滿未知的神秘世界,。

　　1895年德國科學(xué)家倫琴在一次實(shí)驗(yàn)中偶然看到了射線下妻子的手骨,，這是人類有史以來第一次透過皮膚看到自身內(nèi)部，由此揭開了人類利用以X線為代表的透視工具探索人體內(nèi)部奧秘的序幕,。

　　今天科學(xué)家們掌握的透視工具越來越多,，但是仍然無法滿足人類更為全面了解自身的渴望?？茖W(xué)家們?yōu)榇怂龅娜颗Χ荚谥赶蛲粋€問題,，究竟利用什么樣的手段能重建可以真實(shí)的反應(yīng)人類生理機(jī)能活動的虛擬人體。

　　1989年美國人在這個領(lǐng)域率先跨出了關(guān)鍵性的一步,，他們設(shè)想：能否將人體標(biāo)本通過計(jì)算機(jī)技術(shù)轉(zhuǎn)換成人體數(shù)據(jù)集,，能夠讓使用者象檢索圖書資料那樣方便的查詢、獲取人體信息,。這個項(xiàng)目由美國國立醫(yī)學(xué)圖書館發(fā)起,，計(jì)劃的名字通俗易懂而且充滿想象力，它被正式命名為：虛擬人類計(jì)劃,。這個大膽的設(shè)想在當(dāng)時一度引起醫(yī)學(xué)界的懷疑,。要采集這些數(shù)據(jù)必須先將人體標(biāo)本切成薄片，并用數(shù)碼相機(jī)和掃描儀對切面進(jìn)行拍照,、掃描,，之后將數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)里合成三維的立體模型，其中的精心程度與龐大的工作量可想而知,。1991年和1994年研究小組分別選擇了男女各一具尸體作為標(biāo)本獲取了完整的人體數(shù)據(jù),，這些數(shù)據(jù)稱為V.H.P.數(shù)據(jù)集。在1989年到1994年的五年里,，美國人把虛擬人類的構(gòu)想推進(jìn)到了試驗(yàn)階段,，這意味著美國“虛擬人”技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了可視程度。

　　虛擬人類自己這顯然是一個大膽的設(shè)想，而當(dāng)人們通過理性分析發(fā)現(xiàn)“虛擬人”絕不是另外一種克隆時,，“虛擬人”研究就必然成為一項(xiàng)激動人心的重大科研項(xiàng)目,。

　　1996年在美國國防部非致命武器委員會的積極支持下，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室牽頭醞釀“虛擬人”創(chuàng)新計(jì)劃,。在他們的構(gòu)想中,，“虛擬人”應(yīng)該能夠模擬人體在外界物理刺激下的反應(yīng)，他會象真人一樣骨頭會斷,、血管會出血,，有專家稱之為：虛擬物理人。如果說虛擬可視人還僅僅是一個可供人們觀看的人體模型,，虛擬物理人則使得這個模型有史以來第一次對外界刺激有了反應(yīng),。在科學(xué)家的計(jì)劃中它不再是一個靜止的標(biāo)本，人類將在計(jì)算機(jī)建造的虛擬世界中看到另一個自己在呼吸,、走動,，更會通過模擬各種環(huán)境的變化，探測人體極限,。這個計(jì)劃的目標(biāo)已經(jīng)非常接近科學(xué)家一直夢想的虛擬人類,。

　　由于構(gòu)成“虛擬人”的數(shù)據(jù)來源于自然人，因而“虛擬人”具有民族,、區(qū)域等特征,，東方人的特點(diǎn)明顯的與歐美人不同，因此中國建立具有自已國家人種特征的數(shù)字化人體模型成為填補(bǔ)空白的問題,。

　　美國“虛擬人”研究小組在2000年就已經(jīng)建立了人體主要器官的三維模型,，中國的“虛擬人”計(jì)劃要在技術(shù)上占領(lǐng)哪個制高點(diǎn)？人體內(nèi)的血管系統(tǒng)可以分為四級,，數(shù)量達(dá)到上千萬條,，手術(shù)時醫(yī)生往往需要更為完整、微觀的血管地圖,，以制定安全的手術(shù)方案。長期以來盡管醫(yī)學(xué)專家嘗試了很多辦法,，但是這些大大小小錯綜復(fù)雜的血管網(wǎng)絡(luò)的具體形態(tài)分布仍然充滿未知,，因此怎樣將人體血管系統(tǒng)通過不同顏色準(zhǔn)確區(qū)分出來，成為一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的課題,。

　　從1996年開始,，美國“虛擬人”研究小組就面向全球征集建立血管模型的解決方案，但是其中的關(guān)鍵問題一直沒有獲得解決,，而鐘世鎮(zhèn)院士獨(dú)有的血管鑄型技術(shù)為中國人在這個領(lǐng)域有所突破提供了可能,。由此中國“虛擬人”項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)被正式確定為攻克血管模型。2001年11月舉行的第174次香山科學(xué)會議被認(rèn)為是中國數(shù)字“虛擬人”研究的開篇,。中科院李華博士,、第一軍醫(yī)大學(xué)鐘世鎮(zhèn)院士,、首都醫(yī)科大學(xué)羅述謙教授等人向國家提出了研究中國“虛擬人”的設(shè)想，很快“虛擬人”技術(shù)研究被列入國家863項(xiàng)目,。

　　2002年12月,，廣西一名19歲的女孩因不慎誤食毒蘑菇引起食物中毒死于廣州，家屬同意捐獻(xiàn)其遺體,。經(jīng)過科學(xué)家們仔細(xì)檢查與評估,，最終決定以她作為人體標(biāo)本采集數(shù)據(jù)。中國第一例“虛擬人”——虛擬人女一號數(shù)據(jù)開始采集,。中國第一例“虛擬人”數(shù)據(jù)采集,，每片標(biāo)本的切削間距為0.2mm，對每片標(biāo)本進(jìn)行拍攝平均需要3分鐘,，為保證切削連續(xù)性,，工作人員要在低溫環(huán)境下晝夜輪換持續(xù)工作，整個切削過程持續(xù)了一個月,。2003年2月16日虛擬人女一號完成圖像采集,。中國第一例虛擬人體數(shù)據(jù)采集共獲得8556張斷層圖片，每片間距0.2mm,，總數(shù)據(jù)量149.7GB,，切片數(shù)據(jù)被存成計(jì)算機(jī)可以識別的數(shù)字信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,。羅述謙教授領(lǐng)導(dǎo)著一個研究小組,，海量數(shù)據(jù)匯集到這里，他們面對的問題就是將近萬張二維圖片在計(jì)算機(jī)里合成,，并將其數(shù)字化變?yōu)槿S立體人,。要完成這個工作，首先要解決的是數(shù)據(jù)的精確配準(zhǔn)問題,，所謂配準(zhǔn)就是把這8556層對齊,，因?yàn)榍邢骷庸r間比較長，前后有一個多月的時間,，由于機(jī)械加工的一些晃動,，數(shù)碼相機(jī)的移動，以及照明的不一致性,，因此就造成一些斷層圖像有相對左右位移和上下位移,，如果不能有效地校正這些位移的話，重建出來的這個人體周圍就是虛的,。將8556張圖片中大大小小上千個器官組織一一對準(zhǔn),，是一個要付出極大耐心的工作。盡管可以利用專門的軟件作為工具，要完成這樣的任務(wù)對于負(fù)責(zé)模型重建的工作人員仍然是一項(xiàng)極大的挑戰(zhàn),。

　　大腦是人體最為重要的生命器官,，人體許多疾病的發(fā)生、發(fā)展與大腦深度的核團(tuán)密切相關(guān),，長期以來大腦核團(tuán)的具體形態(tài)與結(jié)構(gòu)一直是一個謎,。研究人員希望通過“虛擬人”技術(shù)將這些大腦核團(tuán)準(zhǔn)確標(biāo)識出來，為臨床醫(yī)學(xué)家提供更為精確的三維圖譜,。

　　人體三維模型建立的精確與否直接關(guān)系到“虛擬人”數(shù)據(jù)集的應(yīng)用價值,。血管模型的精確重建為將來臨床上的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。同時李華博士的小組還進(jìn)行了另一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的工作,，他們嘗試對人體最為復(fù)雜的神經(jīng)組織進(jìn)行重建,。從2003年虛擬人女一號數(shù)據(jù)集采集完成以來，經(jīng)過近一年多的努力,，基本完成了人體標(biāo)本大部分器官組織的重建工作,。