人體是由一百多萬億個細胞組成的復雜整體，僅人的神經(jīng)系統(tǒng)就約有1000億個神經(jīng)元，而且由細胞構成的組織器官間的相互作用，人體與外界環(huán)境的沖突與和諧，這些極為復雜的變化對于人類自身至今還是一個充滿未知的神秘世界。

　　1895年德國科學家倫琴在一次實驗中偶然看到了射線下妻子的手骨，這是人類有史以來第一次透過皮膚看到自身內(nèi)部，由此揭開了人類利用以X線為代表的透視工具探索人體內(nèi)部奧秘的序幕。

　　今天科學家們掌握的透視工具越來越多，但是仍然無法滿足人類更為全面了解自身的渴望。科學家們?yōu)榇怂龅娜颗Χ荚谥赶蛲粋€問題，究竟利用什么樣的手段能重建可以真實的反應人類生理機能活動的虛擬人體。

　　1989年美國人在這個領域率先跨出了關鍵性的一步，他們設想：能否將人體標本通過計算機技術轉換成人體數(shù)據(jù)集，能夠讓使用者象檢索圖書資料那樣方便的查詢、獲取人體信息。這個項目由美國國立醫(yī)學圖書館發(fā)起，計劃的名字通俗易懂而且充滿想象力，它被正式命名為：虛擬人類計劃。這個大膽的設想在當時一度引起醫(yī)學界的懷疑。要采集這些數(shù)據(jù)必須先將人體標本切成薄片，并用數(shù)碼相機和掃描儀對切面進行拍照、掃描，之后將數(shù)據(jù)在計算機里合成三維的立體模型，其中的精心程度與龐大的工作量可想而知。1991年和1994年研究小組分別選擇了男女各一具尸體作為標本獲取了完整的人體數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)稱為V.H.P.數(shù)據(jù)集。在1989年到1994年的五年里，美國人把虛擬人類的構想推進到了試驗階段，這意味著美國“虛擬人”技術已經(jīng)達到了可視程度。

　　虛擬人類自己這顯然是一個大膽的設想，而當人們通過理性分析發(fā)現(xiàn)“虛擬人”絕不是另外一種克隆時，“虛擬人”研究就必然成為一項激動人心的重大科研項目。

　　1996年在美國國防部非致命武器委員會的積極支持下，橡樹嶺國家實驗室牽頭醞釀“虛擬人”創(chuàng)新計劃。在他們的構想中，“虛擬人”應該能夠模擬人體在外界物理刺激下的反應，他會象真人一樣骨頭會斷、血管會出血，有專家稱之為：虛擬物理人。如果說虛擬可視人還僅僅是一個可供人們觀看的人體模型，虛擬物理人則使得這個模型有史以來第一次對外界刺激有了反應。在科學家的計劃中它不再是一個靜止的標本，人類將在計算機建造的虛擬世界中看到另一個自己在呼吸、走動，更會通過模擬各種環(huán)境的變化，探測人體極限。這個計劃的目標已經(jīng)非常接近科學家一直夢想的虛擬人類。

　　由于構成“虛擬人”的數(shù)據(jù)來源于自然人，因而“虛擬人”具有民族、區(qū)域等特征，東方人的特點明顯的與歐美人不同，因此中國建立具有自已國家人種特征的數(shù)字化人體模型成為填補空白的問題。

　　美國“虛擬人”研究小組在2000年就已經(jīng)建立了人體主要器官的三維模型，中國的“虛擬人”計劃要在技術上占領哪個制高點？人體內(nèi)的血管系統(tǒng)可以分為四級，數(shù)量達到上千萬條，手術時醫(yī)生往往需要更為完整、微觀的血管地圖，以制定安全的手術方案。長期以來盡管醫(yī)學專家嘗試了很多辦法，但是這些大大小小錯綜復雜的血管網(wǎng)絡的具體形態(tài)分布仍然充滿未知，因此怎樣將人體血管系統(tǒng)通過不同顏色準確區(qū)分出來，成為一項具有挑戰(zhàn)性的課題。

　　從1996年開始，美國“虛擬人”研究小組就面向全球征集建立血管模型的解決方案，但是其中的關鍵問題一直沒有獲得解決，而鐘世鎮(zhèn)院士獨有的血管鑄型技術為中國人在這個領域有所突破提供了可能。由此中國“虛擬人”項目的關鍵技術被正式確定為攻克血管模型。2001年11月舉行的第174次香山科學會議被認為是中國數(shù)字“虛擬人”研究的開篇。中科院李華博士、第一軍醫(yī)大學鐘世鎮(zhèn)院士、首都醫(yī)科大學羅述謙教授等人向國家提出了研究中國“虛擬人”的設想，很快“虛擬人”技術研究被列入國家863項目。

　　2002年12月，廣西一名19歲的女孩因不慎誤食毒蘑菇引起食物中毒死于廣州，家屬同意捐獻其遺體。經(jīng)過科學家們仔細檢查與評估，最終決定以她作為人體標本采集數(shù)據(jù)。中國第一例“虛擬人”——虛擬人女一號數(shù)據(jù)開始采集。中國第一例“虛擬人”數(shù)據(jù)采集，每片標本的切削間距為0.2mm，對每片標本進行拍攝平均需要3分鐘，為保證切削連續(xù)性，工作人員要在低溫環(huán)境下晝夜輪換持續(xù)工作，整個切削過程持續(xù)了一個月。2003年2月16日虛擬人女一號完成圖像采集。中國第一例虛擬人體數(shù)據(jù)采集共獲得8556張斷層圖片，每片間距0.2mm，總數(shù)據(jù)量149.7GB，切片數(shù)據(jù)被存成計算機可以識別的數(shù)字信息，進行數(shù)據(jù)處理。羅述謙教授領導著一個研究小組，海量數(shù)據(jù)匯集到這里，他們面對的問題就是將近萬張二維圖片在計算機里合成，并將其數(shù)字化變?yōu)槿S立體人。要完成這個工作，首先要解決的是數(shù)據(jù)的精確配準問題，所謂配準就是把這8556層對齊，因為切削加工時間比較長，前后有一個多月的時間，由于機械加工的一些晃動，數(shù)碼相機的移動，以及照明的不一致性，因此就造成一些斷層圖像有相對左右位移和上下位移，如果不能有效地校正這些位移的話，重建出來的這個人體周圍就是虛的。將8556張圖片中大大小小上千個器官組織一一對準，是一個要付出極大耐心的工作。盡管可以利用專門的軟件作為工具，要完成這樣的任務對于負責模型重建的工作人員仍然是一項極大的挑戰(zhàn)。

　　大腦是人體最為重要的生命器官，人體許多疾病的發(fā)生、發(fā)展與大腦深度的核團密切相關，長期以來大腦核團的具體形態(tài)與結構一直是一個謎。研究人員希望通過“虛擬人”技術將這些大腦核團準確標識出來，為臨床醫(yī)學家提供更為精確的三維圖譜。

　　人體三維模型建立的精確與否直接關系到“虛擬人”數(shù)據(jù)集的應用價值。血管模型的精確重建為將來臨床上的進一步應用奠定了基礎。同時李華博士的小組還進行了另一項具有挑戰(zhàn)性的工作，他們嘗試對人體最為復雜的神經(jīng)組織進行重建。從2003年虛擬人女一號數(shù)據(jù)集采集完成以來，經(jīng)過近一年多的努力，基本完成了人體標本大部分器官組織的重建工作。