虚拟生理人体建模与仿真关键技术研究进展

本文总结了我国虚拟生理人体研究及医学应用所面临的重大机遇与挑战,围绕医学、基础生物学、数学、物理与计算机等多学科在虚拟生理人体领域的交叉研究,对多维度生理学与病理学信号数据的定量获取、器官生理与药理微观尺度建模、器官几何物理与宏观生理建模仿真、基于虚拟生理人体的医疗器械研发应用等方面所取得的主要进展和成就进行了综述,在此基础上,凝炼了该领域未来5~10年的重大关键科学问题,探讨了相关前沿研究方向的发展目标,提出了科学基金的资助战略建议。

个性化虚拟手术研究综述

基于虚拟人体的虚拟手术是虚拟现实、人工智能、生物医学、现代医学等多学科交叉的国际前沿技术。高质量的个性化虚拟手术需构建人体组织器官可交互的几何、物理和生理模型,仿真复杂手术过程,评价手术仿真操作对实际手术技能提升的作用。虚拟手术技术涉及多模态医学影像智能分析处理、个性化人体器官混合建模、复杂手术现象交互仿真、手术仿真评价等一系列前沿科学技术问题,可服务于手术机器人研发、远程协作手术、医疗器械研发等前沿领域技术的发展。未来,继续深入研究突破人体器官多维度多粒度虚实映射理论、个性化人体器官多尺度生理建模方法、人体器官生理信息模型库构建、智能三维虚拟人体交互仿真算法框架等关键技术问题,对提高我国虚拟人体领域的源头创新能力具有积极意义,对推动手术研究与转化的模式创新具有重要价值。