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你不知道的山東“創造”丨探索人體密碼的中國“數字人”

2021

04/21
來源:

大眾網

作者:

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山東數字人科技股份公司位于濟南高新區,屬于國家高新技術企業、“雙軟”企業、山東省瞪羚企業、全國科普創作示范團隊。

  大眾網·海報新聞記者 滿倩倩 濟南報道

  在濟南市高新區,“藏”著一家毫不起眼的廠區,深入其中,才發現這家企業的厲害之處。

  公司展廳內,陳列著各類人體模型和電子設備。在顯示屏上輕輕一劃,就可以得到清晰、逼真、任意角度的人體橫斷面組織結構。這個就是中國最先進的“數字人”系統。

  這家取名為“數字人”的科技股份公司,專注于人體大數據研究及軟件應用開發。從2002年成立至今,公司的發展始于創新、致力于前沿,不斷創造著“數字人體技術”的研發奇跡。

  公司成功開發出國內首套“中國數字人解剖系統”“數字人臨床手術規劃系統”“高精度數字人虛擬解剖臺”,以及“數字人虛擬仿真教育系統”等系列創新性產品,并在國內四百多家醫學院校和醫師培訓中心得到應用,緩解了醫學發展過程中標本短缺、數字化不足等世界性難題。

  “數字人”是怎么做到的?近日,山東數字人科技股份有限公司(下文簡稱:數字人科技)董事長徐以發,向記者講述了企業的發展歷程。

山東數字人科技股份公司董事長 徐以發

  從無到有的技術攻關,中國“數字人”系統出口海外

  年近六十的徐以發,年輕時就讀于曲阜師范大學,讀的是物理專業。大學畢業后早年從教,在沂源一中當了十年的物理老師,后來又入職公務員,再后辭職下海,直到2002年創辦了山東易創電子有限公司,于2015年改制為數字人科技。

  一次機緣巧合,讓徐以發決心投入到中國“數字人”的開發中。

  “2007年,我遇到了中國解剖學會的張紹祥教授,當時他是第三軍醫大學的副校長,他向我介紹了正在做的中國‘數字人’這個研究項目,我們一拍即合。”徐以發介紹,“我們就協助他做中國‘數字人’的三維重建,致力于開發一套中國‘數字人’的解剖教學系統。”

  記者了解到,“數字人”這個項目是20世紀90年代美國最先推出的,該項目是把男女兩具真實的人體標本冰凍后,用細切的方法,將人體橫斷面數據一層一層采集好后輸入計算機進行重建。后來德國、韓國、瑞典等多個國家也開始模仿美國推出自己的“數字人”項目。

  2000年年初,中國開始啟動這個項目。2001年,以“中國數字化虛擬人體的科技問題”為主題的香山科學會議第174次學術討論在北京舉行,30多位專家認為,在可預見的未來,信息科學和生命科學將是世界科學發展中最活躍的兩個領域,數字化虛擬人體不僅會帶動深層研究的突破和創新,也會對科學及產業的發展帶來重大推動。隨后2002年,該項目在中科院“國家863計劃”立項。2008年,徐以發與第三軍醫大學合作,獲取了男女兩套完整人體斷層圖像數據,數字人研發全面啟動。

  “中國人口那么多,我們的人體數據不能光用美國人的數據,一定要做中國人的‘數字人’系統。”徐以發告訴記者,經過多年努力,一直到2012年公司才研發出第一個版本的中國“數字人”解剖教學系統。

  截至目前,這套產品升級到第六個版本,高清“數字人”產品已領先美國,出口到多個海外國家,甚至北美的代理商開始將中國的“數字人”系統銷售到美國。

公司市場部經理米澤向記者介紹“高清數字人虛擬解剖臺系統”,該產品的面世意味著公司在進入下一代“數字人”階段實現了革命性的突破。

  將想象變為現實,服務于醫學教育、臨床手術和生命科教

  “人體就是一個小宇宙,”徐以發說,“直到現在,有些人體結構和功能都還處在研究階段。有了‘數字人’,就能讓人體變得不再復雜、不再神秘。”

  采訪中,公司市場部經理米澤一邊演示一邊向記者介紹,“以前用標本、模型和掛圖等方式觀察實驗,現在通過‘數字人’系統可以實現人體橫切面任意角度的旋轉、縮放,這樣醫生或學生就可以反復訓練和觀察人體組織結構,從而可以在臨床上得到精準醫療。”

  “數字人”將想象變為現實,經歷了無數次的實踐檢驗。

  “高清人體橫斷層數據采集了,但是難在要將每一層上所有的人體結構準確辨識、分割出來,才能通過計算機進行重建。”米澤透露,“最初第三軍醫大學只能將人體切到3000多層,而現在能切到35000層,層厚上提高了10倍。在斷面分辨率上,原來數碼相機最高像素達到3000萬,現在用線掃描技術,一層數據就達到了12億像素,單張橫斷面大小就有2G多。和‘數字人’相比,CT、核磁共振等醫學設備在分辨率上根本無法比擬。一個人體全部數據采集下來需要將近半年時間,大約有150T的容量。”

  “這其中耗費的人力、物力、財力、時間、成本、技術攻關難度都是非常大的,所以我們的技術在全球是頂尖的。”米澤坦言,“數字人科技是濟南土生土長的企業,雖然規模不大,但無論是技術還是產品都是國際領先的,甚至原始數據是遠遠領先的。”

記者現場演示在虛擬的解剖實驗室中觀察人體解剖結構。

3D動畫動態呈現生命孕育的全過程

  做強主業創新發展,讓數字人服務精準醫療

  “數字人”的開發主要經歷了可視化、物理化、生理化三個階段。而公司的發展軌跡,是從數據采集一步步開拓出來的。

  徐以發向記者介紹,公司從數據采集的基礎上,做成了數字人體;為了讓數字人體更好用,公司又開發了軟硬件系統;為了讓系統能夠形成一個整體,公司又做了整體建設方案,最終為客戶提供一整套的使用、培訓產品建設方案。過去一年,公司成功晉級新三板精選層,成為首家山東證監局轄區過會企業,并入選山東省瞪羚企業。

  據了解,2015年,數字人科技與山東大學聯合建設了數據采集實驗室,目前數據采集的精度已經達到50微米層間距,完整采集了6個標本數據。2021年1月28日,歷經6年的努力,公司與山東大學共建的山東大學數字人研究院所研發的“高清數字人虛擬解剖臺系統”順利通過中國解剖學會鑒定委員會的評審鑒定。

  “這些龐大的人體數據庫,都是國家的寶貴財富,將來可以發揮更大的作用。”徐以發表示,下一步,公司將建立從成人到病人、從大人到兒童再到胚胎、從解剖結構到顯微結構、從解剖結構到醫學影像等多模態、多人體的大型數據庫。未來“數字人智能診斷平臺”“數字人云平臺”“臨床診斷與手術規劃系統”“臨床病例診療訓練系統”“臨床數字人系統”“數字人高清斷層CT/MR辨識系統”“臨床寄生蟲診斷系統”等多項產品即將推出。

  “盡管工作量巨大,甚至需要幾十年的時間,但我們會一直堅持下去。”徐以發說,“因為數字人為數字醫學而生。”

責任編輯:陳鳳祁

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