虚拟人帮助手术和产品设计

 作者:莫遛     |      日期:2017-06-02 20:27:52
作者:Tom Simonite(图片来源:Tim Marler /爱荷华大学)研究人员正在使用具有错综复杂的解剖学和生理学的极其逼真的“虚拟人类”来预测手术结果并测试原型设备研究人员表示,复杂的虚拟测试科目可以改善医疗程序,并有助于降低产品设计成本根据美国加利福尼亚州斯坦福大学的生物力学研究员Scott Delp的说法,具有精确建模的骨骼,肌肉和神经的虚拟人可以帮助外科医生预测手术的效果 Delp本周在美国旧金山举行的年度实验生物学会议上展示了他实验室创建的计算机化人类的详细信息 “我们建立人体系统的计算模型,试图反映自然运动,”德尔普告诉新科学家这些模型是通过利用人体形态和功能的广泛科学资料来制作的 “医学图像是身体形态的良好来源但生理学,功能,更具挑战性,“他补充道为了使模型尽可能逼真,Delp的小组记录了由测试对象在不同练习中由特定人体肌肉产生的力他们还从其他研究人员进行的实验中获取数据,包括调查神经与肌肉交流和协调的方式 “这些模型整合了一整套不同的实验数据,”Delp说 “它们可以作为一种工具来询问并尝试回答很多新问题”在Delp实验室开发的最新虚拟人物是个性化的,以匹配真实的人 - 他的团队创建了脑瘫患儿的模型,其动作是受病情影响导致脑瘫的儿童脑损伤会影响肌肉控制,导致肌肉发育异常以及行走和其他运动的问题手术可以重新排列骨骼和肌肉,使行走更容易,但很难准确预测每个手术过程的结果 “使用医学扫描,我们可以在手术前将模型调整到个体受试者,”Delp解释说 “我们看看孩子们之后如何能够移动并将其与我们认为会发生的事情进行比较 - 这样我们就可以看出我们出了什么问题并做出了改进”模型有朝一日可以让外科医生预测如何Delp说,有效的不同手术程序将是 “虚拟模型的优势是巨大的,”美国爱荷华大学的计算机图形研究员蒂姆马勒表示赞同,他在同一次会议上展示了他自己的虚拟人的细节,名为“桑托斯” Marler的项目结合了解剖学和生理学数据,创造了一个能够测试工业和军事设备人体工程学的虚拟人 “我们已经模拟了整个身体的所有主要肌肉 - 它们缠绕骨骼的方式 - 并且正在开发一种实时模拟全身肌肉疲劳的方法,”Marler说 “就生理学而言,我们能够预测能量消耗,心率,应变指数,体温,摄氧量和呼吸率”这意味着桑托斯对力量和耐力有内在的限制,影响其运动和行为与大多数3D计算机角色不同,桑托斯不会总是以相同的方式移动,但会对疲劳做出反应,或者用沉重的背包装载 “模拟可用于解决现实问题,例如如何逃离坠毁的直升机或如何通过军用车辆的紧急舱口退出,”马勒说 “现实世界的测试费用昂贵且时间密集,但我们可以将桑托斯放在车内并回答有关座椅的舒适程度,拉杆或拉杆的难度等问题”美国工程公司卡特彼勒已在Santos项目上投入资金,希望这将降低设计昂贵的采矿机械的成本据Marler说,美国陆军士兵系统中心,也被称为Natick,也计划征得桑托斯的帮助 “Natick希望了解新装甲设计对运动的影响以及完成各种任务,例如跑步,潜入地面和瞄准,