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“利用數(shù)字化人體的研究成果，結(jié)合大數(shù)據(jù)與人工智能，綜合在臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用就使得疾病的診斷更準(zhǔn)確，治療更精確。”

——國(guó)際數(shù)字醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)主席張紹祥

張紹祥：第三軍醫(yī)大學(xué)前副校長(zhǎng)、數(shù)字醫(yī)學(xué)教研室主任、教授、博士生導(dǎo)師、少將軍銜。現(xiàn)任國(guó)際數(shù)字醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)（ISDM）主席、中國(guó)解剖學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、中華醫(yī)學(xué)會(huì)數(shù)字醫(yī)學(xué)分會(huì)名譽(yù)主任委員。

16年前，數(shù)字醫(yī)療還是個(gè)鮮有人知的概念時(shí)，張紹祥教授就在中國(guó)數(shù)字人體研究學(xué)科帶頭人鐘世鎮(zhèn)院士引領(lǐng)下研究“數(shù)字虛擬人”。

“數(shù)字虛擬人”指的是人體的數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)的采集必須要來(lái)自真實(shí)的人體，并利用機(jī)床將人體切成0．1－0．2毫米的切片，再通過(guò)數(shù)碼掃描設(shè)備對(duì)切片拍照分析，然后將獲取的數(shù)據(jù)，再利用電腦三維重建的方式，還原人體完整的結(jié)構(gòu)信息。

2007年的時(shí)候，張紹祥教授掛帥的中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)“數(shù)字化可視人體研究課題組”，完成以完整的中國(guó)人體解剖斷層數(shù)據(jù)為依據(jù)重建的數(shù)字化人體解剖產(chǎn)品，其中包含男女兩套完整人體斷層圖像數(shù)據(jù)，并具備典型的中國(guó)人體質(zhì)特征。

中國(guó)是美、韓之后，全球第三個(gè)研究“人體可視化”的國(guó)家。截至目前，中國(guó)也是數(shù)字化人體成果中數(shù)據(jù)集最多（已有10余例數(shù)字化人體數(shù)據(jù)集，美韓目前僅完成兩例）、質(zhì)量最高、應(yīng)用最好的國(guó)家。

“全國(guó)數(shù)字醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)成立以來(lái)發(fā)展非常迅速，特別是在科學(xué)研究和臨床應(yīng)用兩個(gè)方面。”張紹祥教授告訴《多肽鏈》，數(shù)字醫(yī)學(xué)技術(shù)正在改變著傳統(tǒng)疾病二維診療模式。

以數(shù)字化人體研究為引導(dǎo)的數(shù)字醫(yī)學(xué)能為患者帶來(lái)更加微創(chuàng)、精準(zhǔn)、安全的醫(yī)療體驗(yàn)。尤其是三維可視化、3D打印、大數(shù)據(jù)及人工智能等多種數(shù)字化手段，不斷在醫(yī)學(xué)研究方面取得進(jìn)展。如在3D打印骨科復(fù)雜畸形的矯治等領(lǐng)域，中國(guó)處于世界前列。

2016年，國(guó)際數(shù)字醫(yī)學(xué)學(xué)會(huì)（ISDM）在南京成立，張紹祥教授被推舉為首屆學(xué)會(huì)主席。這也標(biāo)志著在國(guó)際數(shù)字醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，中國(guó)作為引領(lǐng)者的地位獲得世界范圍內(nèi)的認(rèn)同。

“數(shù)字虛擬人”的臨床價(jià)值

數(shù)字醫(yī)療在臨床手術(shù)中，首先能夠在可視化的系統(tǒng)上建立實(shí)體的模型和框架。把患者的影像資料和數(shù)字人體的資料進(jìn)行融合，就可以準(zhǔn)確看到病灶周圍的人體解剖結(jié)構(gòu)。

因此，用數(shù)字醫(yī)學(xué)手段來(lái)解決肝癌、胰腺癌、頭部腫瘤的診斷與臨床治療等方面，可以幫助醫(yī)生對(duì)患者制定出更為準(zhǔn)確的手術(shù)方案，使術(shù)后結(jié)果更確定，避免手術(shù)誤判。

“等于在計(jì)算機(jī)上建立立體的人體模型中，實(shí)際做一遍手術(shù)。如果病情極為復(fù)雜，我們也更可以通過(guò)硅膠等物質(zhì)進(jìn)行3D模型打印，在情況一樣的部位同樣做一臺(tái)手術(shù)。”

張紹祥告訴《多肽鏈》，這套數(shù)字化人體的操作系統(tǒng)已經(jīng)在臨床上開(kāi)始應(yīng)用并取得了明顯的效果。“以前不敢切的腫瘤現(xiàn)在可以切了，不敢打開(kāi)的手術(shù)禁區(qū)，通過(guò)可視化的辦法打開(kāi)了”。

比如，肝癌手術(shù)，在肝切除之前通過(guò)病人的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，再跟“數(shù)字虛擬人”（正常的數(shù)字化人體數(shù)據(jù)）進(jìn)行比較，能使影像顯示不清楚的地方得以補(bǔ)充。

因此，醫(yī)生就能在臨床的術(shù)前討論、制定更完善的手術(shù)方案上，真正做到心里有“數(shù)”。

當(dāng)然，“數(shù)字虛擬人”臨床應(yīng)用的基礎(chǔ)是足夠量級(jí)的數(shù)據(jù)采集。人體本身就是個(gè)大數(shù)據(jù)中心，內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，研究過(guò)程中要做成一萬(wàn)多個(gè)切片，而且均為圖像數(shù)據(jù)。

上萬(wàn)份切片的圖像數(shù)據(jù)組合起來(lái)相當(dāng)與一個(gè)T級(jí)以上的數(shù)據(jù)容量，才有可能完成單個(gè)人體的數(shù)據(jù)采集。并且隨著數(shù)據(jù)量越龐大，所分析的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就越細(xì)致，這對(duì)于臨床指導(dǎo)才能更精確。

雖然，“數(shù)字虛擬人”最難的是在數(shù)據(jù)收集上，但若數(shù)據(jù)積累到一定量級(jí)，那么其應(yīng)用成本就會(huì)大大降低，而醫(yī)生臨床手術(shù)成功率就會(huì)越高。

“目前，中國(guó)與國(guó)際相應(yīng)的研究處于同一水平線上，但在部分領(lǐng)域，我們將會(huì)從并跑到領(lǐng)跑，因?yàn)槲覀兊尼t(yī)生多、病例多，這為我們的科研提供了一個(gè)很好的空間”，張紹祥說(shuō)。

可視見(jiàn)的腫瘤邊界

在醫(yī)療領(lǐng)域，3D成像技術(shù)能為醫(yī)生實(shí)現(xiàn)3D人體器官可視化，輔助解決復(fù)雜的診斷難題。

3D成像技術(shù)通過(guò)對(duì)物體進(jìn)行三維掃描、電腦建模和渲染后，即可通過(guò)鏡片、虛擬頭盔等媒介呈現(xiàn)出三維虛擬圖像。

相比平面投影成像，3D成像技術(shù)能呈現(xiàn)更全面的物體，與三維成像產(chǎn)生交互體驗(yàn)，進(jìn)而更好的協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行診斷。

“以精準(zhǔn)放療舉例，當(dāng)前在臨床上腫瘤的放射治療當(dāng)中存在的主要問(wèn)題是，勾畫放療計(jì)劃的靶區(qū)，勾畫的過(guò)程中可能醫(yī)生不了解其內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)，使其勾畫不夠準(zhǔn)確；勾畫放射靶區(qū)是一項(xiàng)非常費(fèi)神的工作，若醫(yī)生精力不濟(jì)勾畫錯(cuò)誤，最終治療的效果就會(huì)受到影響。”

在張紹祥看來(lái)，若對(duì)這些部位通過(guò)三維重建、圖像識(shí)別、靶區(qū)自動(dòng)跟蹤，最終進(jìn)行靶區(qū)的勾畫，然后來(lái)進(jìn)行腫瘤放療計(jì)劃的制定，那么效果就會(huì)大為改進(jìn)。

通過(guò)對(duì)以前成百上千套數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和學(xué)習(xí)獲得的大數(shù)據(jù)，來(lái)提高靶區(qū)勾畫的效率，校正靶區(qū)的信息，最終通過(guò)臨床勾畫以后，能夠在可視化的狀態(tài)下立體呈現(xiàn)腫瘤的邊界。

進(jìn)而，在制定放療計(jì)劃的時(shí)候，按照腫瘤外形邊界的大小來(lái)調(diào)整腫瘤放射的范圍，在不同的角度射線通過(guò)一系列技術(shù)能夠使得出來(lái)的放射線照射劑量，腫瘤中心部位最高，邊緣部分最少，最后達(dá)到最大的正常結(jié)構(gòu)的保護(hù)，最大劑量靶區(qū)的照射以達(dá)到最佳治療效果。

此外，在患者數(shù)據(jù)采集上，其實(shí)僅需要CT與磁共振的成像以及臨床的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)字人體的可視化三維立體系統(tǒng)中，然后把病人局部的CT圖像跟正常人體的模型進(jìn)行融合，找出腫瘤所在的部位以及周圍器官的解剖關(guān)系，就能得出一個(gè)清晰的視圖。

此項(xiàng)應(yīng)用對(duì)于精準(zhǔn)醫(yī)療起到大大推進(jìn)作用，因?yàn)獒t(yī)學(xué)的精準(zhǔn)程度代表著技術(shù)能力，人體分析越精準(zhǔn)，就能讓臨床手術(shù)的成功率提高。

張紹祥篤定隨著3D成像技術(shù)的成熟應(yīng)用以及數(shù)字醫(yī)學(xué)創(chuàng)新發(fā)展，將會(huì)為人類醫(yī)療技術(shù)帶來(lái)革命性的變化。

本文為多肽鏈｜多肽學(xué)社原創(chuàng)

作者｜叢名龍