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朴实的心声

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碎尸万段为哪般?

(2016-04-17 16:05:28) 下一个

古代最残酷的死刑是凌迟,刽子手用小刀把受刑者的身体割成数百至数千塊,俗称千刀万剐。被凌迟者不但不能全尸,就连斩首分尸两段亦不可得。凌迟早已被废止,然而二十多年前,一群美国科学家却突发奇想,要把死者的遗体“碎尸万段”。

1989年美国国家医学图书馆确立可视人计划。该计划应用信息技术,将死者遗体数以千计的横断面,以电脑整合成立体结构图像,从而为临床医学和生物学研究,提供形象真实的人体模型。可视人并不是真人,而是电脑合成的三维人体结构。科学家先选取一具尸体,将其冷冻,再用精密切削刀将尸体横向切削成薄片,并用数码相机和扫描仪对切面拍照分析,之后将数据输入电脑,由电脑合成三维立体的人体结构模型。

 

 

 

 

 

 

该计划的第一步是取得合适的遗体。生于1954年的约瑟夫 杰尼甘(Joseph Jernigan),1981年在德克萨斯杀害了一位老翁,被称为“冷面杀手”获判死刑。杰尼甘于1993年8月5日以毒物注射方式执行死刑,时年39岁。在牧师的感召下,他生前同意为科学研究和医学用途捐献遗体。

1994年,美国科罗拉多大学用杰尼甘的遗体,制成了世界上首例数字化可视人。杰尼甘的遗体被冷冻后切成薄片,切片厚度1毫米,共切了1878个横断面。每切片一次,学者们就用数码相机和扫描仪对切面拍照,总数据量为15 GB。科学家们同时还采集了横断面的磁共振影像(MRI)与计算机体层扫描(CT)影像。完成全部切片后,在电脑上将数据合成为三维立体人体。不过,这个世界首例男性可视人也存在不足之处。杰尼甘15岁时曾切除右睾丸,21岁时切除阑尾,38岁时拔过一颗牙齿,因而造成部分数据缺损。由于冷冻切片装置不够大,学者们不得不把尸体截成4段,造成3个横断面的数据缺失。然而瑕不掩瑜,由杰尼甘遗体制成的世界首例数字化可视人,堪称医学史上一项划时代创新。美国学者再接再厉,又于1995年制成第一套女性连续横断面图像,尸体为死于心肌梗塞的一位59岁白人女性。与男性可视人相比,女性可视人的切片厚度减小到0.33毫米,横断面相应增加为5190个。

读者可能会问:美国为什么要耗费巨资,把人的遗体碎尸万段,再制成数字化可视人?首先,可视人提供了系统、完整、细致的人体结构的基本数据和图像资料,对医学教学具有重要的推动作用。现有的解剖学知识是将人体剖切后进行观察和测量得来的,其最大缺陷是缺乏器官和细微结构在人体三维空间中的准确定位和测量数据,而这恰恰是现代临床诊断和治疗最需要的。有了数字化可视人,检索者可以观察人体任意横断面的MRI、CT扫描图像和彩色光学照片。数字化可视人具有数据共享性,全世界学者都可以用来它进行研究。美国可视人已经签订了1600多个获取数据集的授权合同,从高中到大学的解剖学课程都在使用这些图像。

数字化可视人对临床医学,特别是颅底外科、耳鼻咽喉科、眼科显微手术具有重要意义。现代外科学的发展趋势是局域化、小型化和显微化,一些细小血管和神经,由于显微外科的发展变得重要了。例如颅底是生命中枢所在,解剖结构极为复杂,由于对微细结构了解不够,颅底一直被视为手术禁区。数字化可视人提供了颅底细致而准确的结构图像,为颅底显微外科的开展创造了条件。数字化可视人还广泛应用在与人体结构相关的领域,如新药开发、航空、体育、汽车、建筑、机电制造乃至影视制作。

美国可视人数据集是在白种人身上采集的。由于种族差异,白种可视人数据集不一定完全适用于黄种人。2002年,中国大陆报告了首例中国可视人,中国可视人是一具35岁男性尸体,身高170厘米,体重65千克,生前健康,没有器质性病变或器官缺损。美国是将冷冻人体在常温下切片,而中国则是将冷冻人体在摄氏零下25度的低温下切片,这样取得的数据更准确。中国可视人的切片厚度,在头部和颈部为0.5毫米,其中解剖结构极为复杂的颅底部为0.1毫米,其他部位厚度为1.0 毫米,全身被切成2518片,断面图像分辨率达630万像素。

为了制作中国数字可视人,学者们建立了专门的低温实验室,其中的冷冻装置重达5吨,装有切削遗体用的立式数控铣床。尸体经血管灌注、明胶包埋处理后,放入摄氏零下70度的深低温冰槽冰冻。尸体平时“站立”在冷冻室里,需要切削时将其向上升起,在摄氏零下25度的低温中,用数控铣床从头到脚逐层切成薄片。每切一片,就用高清晰度数码相机拍摄切面。工作人员穿棉大衣戴毛皮帽,在零下25摄氏度的严寒中,分成四组每天连续二十小时不停机。经过三年多的艰苦努力,才最终得到整具尸体的连续横断面。科学家再把人体模型数据输入电脑分析,得到完整的人体结构数据集,最后在计算机上进行人体结构的三维重建和立体显示。

回顾数字化可视人的制作,我们既感佩科学家的大胆创新与艰辛劳动,也感念捐献遗体、促进科学发展造福人类的逝者。

(附图均取自网络)

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