数字化的虚拟人体和仿真人体模型的发展及医学应用

本文从系统论、信息论、认识论的角度出发,对虚拟人体和仿真人体的发展和医学应用提出了两者人体参数的同源性,虚拟和真实的映射性,对学科发展的带动性;提出了虚拟人体计划发展的五个结合。

中国人辐照仿真人体模型及人体器官数学模型

目的对人体器官进行模型化描述,以便对医疗照射中肿瘤靶体积和人体紧要器官剂量进行估算。方法建立人体三维坐标体系,在仿真人体模型中测得器官的位置、形状等信息,并据此建立各个器官的数学模型。结果在医疗照射中使用人体器官数学模型,提高了放射治疗质量控制的各项要素。结论在医疗照射中进行器官剂量估算和在体模中实测相结合将大大提高肿瘤的治疗效果,提高病人的生存质量。

CT辐射剂量检测仿真人体模的研制

目的:研制可普及临床使用,并可快速测得X线敏感器官组织所处位置辐射强度的仿真人体模。方法:研究人体X线辐射敏感器官组织,确定体模辐射感兴趣区域;建立数学模型并研究不同组织等效材料的技术特性;比对分析现有类型电离室探头的技术性能,综合相关因素选择合适探头;按照成人、儿童2种尺寸,根据敏感器官位置设计体模结构并进行验证实验。结果:设计的仿真人体模可以等效测量多器官的辐射剂量值,达到了预期目标。结论:该体模仿真程度高、检测探头拆卸简便、辐射剂量检测方便,为检测技术人员提供了一套方便的检测模具。

仿真人体肺中铀、镅、钚沉积量测定及影响因素研究

仿真人体模型肺中镅、钚、铀沉积量的测量是活体同等测量技术的对照基础。将肌肉组织、肺组织等效材料制成吸收片,用不同γ谱仪测量出其对241Am源不同特征X射线、γ射线(<60 keV)的吸收系数;选取241Am的59 keV特征峰并用γ能谱分析定量测定其放射性活度;利用工业CT获得人体模型肺检区肌肉组织、肺组织等效材料厚度及肋骨的间隙尺寸。全面分析了仿真人体模型肺中点沉积241Am测量系统的性能、水平、可靠性和准确度,研究了影响定量测量的因素和校正方法,检验了定量分析的可靠性,分析了测量误差的来源。

仿真人体体模在全身照射中剂量评估及监测的研究

利用仿真人体体模和热释光测量设备 ,在X射线全身照射治疗条件下 ,测量了人体各重要组织和器官的吸收剂量 ,获得了人体内剂量分布信息 ,对全身放射治疗中人体各组织和器官的实际受照剂量进行评估和监测。

探析我国仿真人体模型中的仿生技术

仿真人体模型是研究人-机-环境系统相互关系的重要桥梁和工具。仿真人体模型的发展是仿生技术不断发展的体现。首先提出了仿真人体模型所扮演的角色和应用领域;并以高速运载工具仿真人体模型、辐照仿真人体模型和医学训练仿真人体模型为例,对我国仿真人体模型中的仿生技术的应用从几何形体仿生、材料仿生、结构功能仿生、物质能量传递仿生和生物信息传感仿生五个方面进行了分析与总结;最后指出了我国仿真人体模型的未来发展方向。

中国成人仿真人体模型的参数研究

中国成人仿真人体模型必须符合中国成人人体的参数特性。为方便中国仿真人体模型的设计计算、加速中国仿真人体模型的发展进程,对其参数进行了研究:首先把中国成人仿真人体模型划分为15个环节,并收集中国成人的人体尺寸数据;再对人体各环节主要参数(包括长度、围径和体积)尺寸与身高、体重两个基本尺寸进行相关分析和回归分析,并建立以身高和体重两个基本尺寸为自变量、人体各环节主要参数尺寸为因变量的二元线性回归方程;最后对回归方程进行回归方程的显著性检验和回归系数的显著性检验,并结合实测值进行评价。

低剂量半身照射在仿真人体模型中的剂量分布

目的:研究低剂量60Coγ射线半身照射作为新的临床放射治疗方法的安全性。方法:采用仿真人体组织模型(体模)模拟人体,采取面对和背对放射源的两种照射方式,分别9、10和11 cGy60Coγ给予射线进行半身照射,监测体模各层面及重要靶器官的受照剂量,评价低剂量半身照射治疗方法的安全性。结果:在接受不同剂量60Coγ射线(9、10及11 cGy)照射时,面对及背对放射源两种照射方式中,体模的各个层面及敏感器官受照剂量均在安全范围内,各敏感器官背对放射源组受照射剂量较面对放射源组更低。结论:低剂量半身照射是安全可行的放射治疗方法,且背对放射源的照射方式更为安全。

辐照仿真人体模型三维建模及装配原理与方法

辐照仿真人体模型是放射治疗和空间辐照研究的重要装备,实现其数字化建模,提高制造精度和仿真程度是仿真假人研究的重点和难点之一。以"成都剂量体模"(CDP)的序列CT切片集为源数据,运用MATLAB软件,通过图像预处理、图像提取等数字图像处理技术获得人体器官的点云数据;在CATIA软件Digitized Shape Editor模块中处理点云数据得到肝脏、肺、肾和胃等主要器官和组织的三维实体模型;以人体骨骼为基础建立人体器官装配坐标系;根据器官的"局部坐标系原点"、"标志点"和"特征点"与人体骨骼的相对位置,确定器官在人体器官装配坐标系中的坐标;利用Pro/E软件完成人体主要器官(异形体零件)装配。实验证明利用该方法建立的三维辐照仿真假人数字化模型与CDP具有较高的等效程度,为人体参数化设计奠定了理论基础,能够满足辐照仿真假人数字化生产的要求。

CT检查时仿真人体模型眼晶体、甲状腺与睾丸的X线吸收剂量及防护措施

用ＳＭＮ－Ｉ型仿真男性人体模型，按照医院常规要求模拟患者接受ＣＴ扫描检查，测定ＣＴ扫描时眼晶体、甲状腺、睾丸的屏蔽前、后Ｘ线辐射剂量。结果：距离ＣＴ扫描部位较近的上述重要器官屏蔽前后Ｘ线辐射剂量差异显著。表明ＣＴ检查时有必要对距离ＣＴ扫描部位较近的重要器官采取防护措施。

医学影像仿真人体模型及其临床应用

仿真人体模型是根据人体参数,用与人体组织具有相同或相近散射和吸收系数的“组织等效材料”制成的具有骨骼、肌肉、脏器的人体模型。它包括数字化虚拟人体模型、物理实体模型和二者结合的物理数学模型等3种类型。仿真体模在临床工作中应用广泛,可用于确定CT扫描方式及最佳扫描方案、优化患者的辐射剂量、设备评价及质量控制以及用于血管成像和对比剂注射方案研究。仿真体模模拟人体参数能避免不必要的辐射危害,未来在CT图像质控、设备评价、方案研究等方面前景十分可观。

东方智能化仿真人体模型参数的分析计算

对研制的东方智能化仿真人体体模内脏器官依据已建好的数学模型在Solidworks中建模,并依此对其主要内脏器官的惯性参数运用SolidWorks中的质量特性进行了计算和分析,该方法将先进的CAD技术与生物力学分析相结合,所得的结果为仿真人体模型的进一步研制提供了动力学分析的基础。

仿真人体模型中的仿生技术

仿真人体模型也称假人，是研究人-机-环境系统相互关系的重要桥梁和工具，其发展是仿生技术不断发展的体现。以高速运载工具仿真人体模型、辐照仿真人体模型和医学训练仿真人体模型为例，对我国仿真人体模型中的仿生技术的应用从几何形体仿生、材料仿生、结构功能仿生、物质能量传递仿生和生物信息传感仿生五个方面进行了分析与总结。仿生技术是一门综合学科，必须加强各学科之间的合作，才能促进我国仿真人体模型的更进一步发展。随着仿生技术的发展，未来我国的仿真人体模型将朝着更高的仿生性、多用化和智能化等方向发展。

人体虚拟仿真解剖软件在解剖学教学中的应用研究

在当前的医学教育体系中,人体解剖学作为一门基础而关键的学科,对于医学生和护理人员的教育培养发挥着不可或缺的作用。该学科包含的知识点广泛而复杂,内容往往显得枯燥,学习和掌握的难度较大。加之学校中可供教学使用的实物标本资源越来越少,传统的教学方法显然已无法满足现代医学教育的需求。得益于信息技术的发展,人体虚拟仿真解剖软件作为一种创新的教学工具,正逐步在医学教育领域得到推广和应用。它为人体解剖学的教学实践带来了新的机遇,同时,采用虚实结合的混合式教学模式,为医学教育的改革提供了新的视角和策略。

PET/CT中CT仿真人体模型的图像质量与辐射剂量关系的研究

目的 以仿真人体模型为实验对象，研究PET/CT中CT图像质量与辐射剂量的关系，为保证图像质量同时降低受检者的辐射剂量提供数据依据。方法 用美国GE Discovery ST型 PET/CT，对仿真人体模型（Model RS-550）进行扫描。CT采集条件：管电压120 kV，管电流30-250 mA范围内11种固定值及自动管电流，螺距（pitch）分别为0.938、1.375、1.75，模拟临床PET/CT的全身扫描方式对仿真人体模型进行扫描。对图像进行分析，计算腹部主要器官的噪声、信噪比及质量因数。结果 噪声随有效剂量的增加而降低，有效剂量〈15 mSv时，噪声变化幅度较大；〉15 mSv时，噪声变化缓慢。信噪比、对比信噪比随有效剂量增加而增加。相同的有效剂量时，质量因数与扫描方案相关。自动管电流模式下的所有指标，均优于固定管电流采集模式。结论在CT图像质量达到一定程度后，进一步增加有效剂量，图像质量提高有限。根据不同的临床需求在保证一定图像质量的前提下，选择适当的CT扫描方案，降低受检者的有效剂量。

人体力学行为的计算机仿真的发展及其展望

人体运动仿真是由生物力学,计算机图形学,机器人学等学科交叉而形成新兴的研究方向,在许多领域都有着重大的理论和实用价值,本文将总结人体运动的建模与仿真方法,提出一种基于力信息传递的建模方法,并进一步讨论了其未来发展的趋势。

家具排钻作业工效的人体仿真分析

目前我国家具企业的排钻作业大部分处于半机械化状态,工人因付出大量体力劳动很容易出现作业疲劳和作业效率低等问题。通过对排钻岗位工人作业姿势的生物力学特性进行仿真分析研究,得出弯腰和半蹲姿势是引起工人上下料作业时腰部、脚踝和臀部疲劳的典型姿势。并通过作业优化研究,最终达到降低排钻作业的人体疲劳度,优化作业动作,提高生产效率的目的。

复杂系统仿真与人体仿真探讨

系统仿真是为复杂系统的组成建立模型,对系统功能的实现进行可视化的研究,是基于系统认识的模型化表示。通过对仿真演示结果评估与分析得到的结论,再与系统模型表达的系统知识进行重合性、再现性比较研究。在生理系统中人体系统仿真研究分为医学人体仿真研究和应用人体仿真研究。由人体切片数据重建的人体构造三维图像,是在计算机虚拟空间中对人体解剖数据的可视化;下一阶段的医学人体仿真研究工作是建立各种器官系统的附加相应的物理性、生理性等参数的仿真模型模块,在仿真集成环境中进行仿真,并对仿真研究结果加以评估和分析。

基于人体仿真的家具包装取板过程作业功效分析

取板是家具包装过程中必不可少且体力负荷较大的一项作业过程,为了提高包装效率和减轻作业疲劳,对取板过程进行优化研究是很有必要的。笔者利用人体仿真技术对家具包装作业的取板件过程进行了生物力学的分析,对作业姿势进行优化后,对辅助作业工具也进行了优化设计。再采用MOD法对改进前后取板动作进行对比分析,研究结果表明包装取板作业,利用自行设计的推车进行取板作业,将取板时间减少了51.7%。此外,通过改善取板作业姿势,降低了腰椎、膝盖和踝关节压力,有效减少了人体损伤。

基于OPENGL的三维人体运动仿真

研究虚拟人体运动仿真动画技术是计算机动画设计中极重要的课题,构建简化虚拟的人体几何模型,利用计算机图形学知识,针对人体几何建模复杂,逼真度、控制性差的问题,先优化设计人体仿真运动相应的数学模型,建立人体运动系统坐标系后,采用Denavic—Hartenberg法,建立虚拟人体分层结构运动链的空间关节坐标系统。在3DS MAX下进行逼真几何建模,把模型转化为OpenGL程序,运用Visual C++6.0和OpenGL为编程工具,实现虚拟人体关节运动控制。结果表明,建模逼真,优化的几何模型在软件下容易控制,整体效果好,增强了虚拟人体运动的真实感和动作效果,很好地实现了虚拟人体行走。