從兩萬七千個(gè)切片構(gòu)建虛擬人類：人體數(shù)字化的今天與未來

原標(biāo)題：從兩萬七千個(gè)切片構(gòu)建虛擬人類：人體數(shù)字化的今天與未來

人體究竟有多奇妙？ 在4.5平方米的皮膚下，我們擁有300萬個(gè)汗腺，1600萬個(gè)毛囊。我們的心臟如同永動(dòng)機(jī)一樣，不斷地收縮舒張運(yùn)送血液。

我們知道學(xué)界一直致力于大腦數(shù)字化的研究，那么人體的數(shù)字化是否同樣也擁有價(jià)值呢？我們能否將每一根肌腱、神經(jīng)甚至所有細(xì)胞都模擬出來，去探索人體生長和衰老的奧秘？

相比神經(jīng)元數(shù)量難以計(jì)數(shù)的復(fù)雜大腦，人體的數(shù)字化似乎沒有那么困難。那么今天我們的人體數(shù)字化已經(jīng)走到了哪一步？又能夠發(fā)揮出哪些作用呢？

基本來說，人體數(shù)字化分為三步，第一步是物理上的數(shù)字化，第二步是生理上的數(shù)字化，第三步則是智能上的數(shù)字化。

物理上的數(shù)字化，是將人體結(jié)構(gòu)在電腦中合成三維圖案，細(xì)致到還原出每一處骨骼和器官，在電腦中調(diào)用查看時(shí)，就如同真的在解剖尸體一樣。

生理上的數(shù)字化，則是追蹤人體的各種提升數(shù)據(jù)，從心率、體溫再到血壓血糖等等，嚴(yán)格記錄下人體功能應(yīng)用的生理反應(yīng)，如此以來可以讓人體在數(shù)字世界中“活起來”。

至于智能上的數(shù)字化，概念就和模擬大腦十分接近了，主要是為了弄明白人類意識(shí)的運(yùn)作方式。

有了以上幾步后，就可以對(duì)真實(shí)人體進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)多源數(shù)據(jù)采集，并通過幾何、物理、生理和智能建模后，構(gòu)建的數(shù)字化人體。

當(dāng)人體被切成兩萬七千片

目前來說，人體數(shù)字化正進(jìn)行到第一步和第二步，第三步則相對(duì)遙遠(yuǎn)。

首先我們可以來看看，物理上的人體數(shù)字化是如何實(shí)現(xiàn)的。

說來有些恐怖，物理上的人體數(shù)字化，是通過對(duì)人類遺體冷凍后切片再掃描而實(shí)現(xiàn)的，也只有這樣，才能將人體精準(zhǔn)的還原成數(shù)字圖像。

從全球來看，美國是率先開啟這一計(jì)劃的國家。從1986年開始籌備，直到13年后的1993年，一位男性死刑犯參與了這項(xiàng)計(jì)劃。當(dāng)時(shí)關(guān)于遺體的身份和自愿性，都引起了很大爭議。1994年，一位死于心臟病的女性又參與了這項(xiàng)計(jì)劃，關(guān)于其自愿與否，至今仍然成謎。

這兩具遺體分別被切割成了1毫米和0.33毫米的切片，并且被記錄成了CT、磁共振成像和解剖圖像，向全球4000所醫(yī)療結(jié)構(gòu)開放數(shù)據(jù)。

在物理人體數(shù)字化中，最著名的志愿者是一位名為蘇珊·波特的女性，她在2000年得知自己罹患癌癥后，便主動(dòng)聯(lián)系了相關(guān)機(jī)構(gòu)，稱愿意捐贈(zèng)出自己的遺體。此后在15年的時(shí)間中，她參觀未來將處理自己的手術(shù)刀和切割器，甚至還與參與計(jì)劃的醫(yī)學(xué)生們打成一片。在2015年去世時(shí)，物理人體數(shù)字化的技術(shù)也已經(jīng)獲得了長足的進(jìn)步，蘇珊的遺體被切割成了27000片，是至今最為精細(xì)的處理方式。如今醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)正在對(duì)蘇珊的各個(gè)組織、器官、血管等進(jìn)行描繪標(biāo)注，未來將開放出更多細(xì)節(jié)化數(shù)字人體數(shù)據(jù)。

每天記錄自己身上150項(xiàng)數(shù)據(jù)，會(huì)獲得更好的生活體驗(yàn)嗎？

相比之下，生理性的人體數(shù)字化進(jìn)展還不夠成熟，大多數(shù)時(shí)候是由移動(dòng)健康創(chuàng)業(yè)公司主導(dǎo)。

加利福尼亞大學(xué)的教授Larry Smarr就是一位人體數(shù)字化記錄支持者，他每天在腰帶上佩戴配建，記錄自己在不同狀態(tài)下的心跳、血壓、運(yùn)動(dòng)量等等150項(xiàng)數(shù)據(jù)。除此之外，他每個(gè)月還會(huì)記錄一次自己的血液指標(biāo)和腸道菌落數(shù)據(jù)。

綜合這些數(shù)據(jù)，Larry Smarr認(rèn)為自己可以通過計(jì)算的方式對(duì)自己生活狀態(tài)進(jìn)行量化，如同建立起汽車的儀表盤，好知道什么時(shí)候應(yīng)該“保養(yǎng)汽車”了。

更有甚者，一位來自奧克蘭的創(chuàng)業(yè)者從十五年前就開始記錄自己的人體體征狀況，甚至連第一次接吻時(shí)的心率狀態(tài)都忠實(shí)紀(jì)錄。

據(jù)皮尤研究中心的調(diào)查顯示，有75%使用手環(huán)等體征記錄設(shè)備的人，都愿意與其他人分享自身的數(shù)據(jù)。蘋果曾經(jīng)推出的ResearchKit，也主張全球多款帕金森、糖尿病、心臟病等等應(yīng)用的用戶分享數(shù)據(jù)用作研究。ResearchKit僅僅上線三天，就有超過4.1萬人自愿參與數(shù)據(jù)分享。

雖然用戶本身不介意數(shù)據(jù)分享，但這一過程本身在法律的合理性方面較為敏感，并且耗時(shí)很長。同時(shí)也有科學(xué)家稱，這樣時(shí)時(shí)刻刻記錄自身體征數(shù)據(jù)，很容易造成神經(jīng)敏感形成疑病癥狀況，不知道是依靠自己生理上的自然反應(yīng)來判斷健康狀況，還是依賴設(shè)備上的數(shù)據(jù)。

人體數(shù)字化帶來的未來醫(yī)學(xué)世界

人體的數(shù)字化究竟有什么作用？

從物理角度來說，人體數(shù)字化完美解決了醫(yī)學(xué)解剖資源的不足。解剖遺體本身就是一個(gè)不可逆的過程，在醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)、醫(yī)科學(xué)校中非常緊缺。而有了數(shù)字化的人體，解剖再“復(fù)原”的過程可以被無限重復(fù)。尤其是未來結(jié)合上VR、AR技術(shù)，這些用數(shù)據(jù)構(gòu)成的人體可以在教學(xué)和科研的過程中發(fā)揮更多作用?；蛟S醫(yī)學(xué)生不再需要圍在實(shí)驗(yàn)室里，在世界各地就可以通過VR眼鏡進(jìn)行遠(yuǎn)程科研工作和學(xué)習(xí)。

而從生理角度來說，人體數(shù)字化則可以在藥物、治療方式等等的實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮作用。通過對(duì)人體體征數(shù)據(jù)的記錄，可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)將生活方式與身體狀況進(jìn)行映射，將睡眠、運(yùn)動(dòng)量等等與身體健康的關(guān)系進(jìn)行映射，從而給出合理的生活方式指導(dǎo)。

如果能夠?qū)崿F(xiàn)分子細(xì)胞層次的物理模擬，更是可以進(jìn)行藥物的虛擬實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)驗(yàn)，大幅度降低藥物研發(fā)周期，也可以減少對(duì)人體試藥需要。

當(dāng)然，人體數(shù)字化意味著海量數(shù)據(jù)的處理和傳輸，這一切也要建立在機(jī)器學(xué)習(xí)、5G傳輸、云平臺(tái)等等技術(shù)的支持之上。

相比更復(fù)雜的大腦模擬，人體數(shù)字化已經(jīng)走在了路上。相信不久之后，那些為人體數(shù)字化無私貢獻(xiàn)遺體和數(shù)據(jù)的人，就能在人類醫(yī)學(xué)發(fā)展歷史上發(fā)揮出更多價(jià)值。

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