项目背景：
数字教育正踏步而来，相比理论知识的泛在化智能化学习而言，涉及到大型仪器设备的数字教育实践体系的构建和实施，对于技术开发和教育从业者都难度很大。具体到涉及设备昂贵、封闭且有放射危害等特点的医学影像工程师和技师培养，批量化规范化实践环节无法开展的痛点问题一直未能解决。
项目内容：
本项目率先发明了基于还原论思想（模块构建法）的成像机理建模仿真方法，参照真机系统，综合考虑硬件、样品、方法和环境等多因素，对复杂系统解构成子模块后建模，再重构实现原始数据模拟采集，构建了系列医学影像计算成像模型；其次，基于机理逆推法发明了医学影像物理数字人，作为孪生系统模拟样品（三维空间+九种物理信息），保证了模拟计算图像的逼真度；第三，发明了基于运动变换矩阵的视觉虚拟人和物理数字人的空间坐标映射方法，解决了前者任意摆位和后者精准随动的关键问题，还原了真机不同摆位、扫描野、倾斜断面对应的图像跟随变化，系统故障、环境干扰和操作失误会体现为图像伪影。并可与真机互连，高效低成本地解决上述痛点，在高端医工交叉人才实践培养、考核和现职技师规培有着重要应用价值，在数字化智能化医学研究方面也有着广泛应用潜力。在该项目基础上，可结合生成式大模型并结合系统自有语料库，研发智能助手，包括相关知识的开放式自由问答、智能操作提示以及智能评价功能。
图1 技术框架
图2 CT数字孪生成像系统界面图
项目总结：
该项目高效低成本的解决了医学影像领域批量实践无法开展的现实问题，规避了辐射危害，获卓越教育“最佳实践”；在医学影像虚拟扫描、病情发展时序研究、样本增广等有应用研究潜力；对其它复杂系统数字孪生化有示范性，获“元宇宙发展卓越贡献奖”。
该项目获中国仿真学会、中华医学会影像技术分会专家鉴定意见：“国内首创”、“创新性强，具有技术先进性和实用价值”。系统功能/性能均优于国际同类技术，中国科学院上海文献所水平查新结论：“具有新颖性，总体水平达到国际先进”，获中国产学研合作促进会创新成果优秀奖。
授权发明专利20项，软著36项，实用新型专利2项，发表学术论文30篇（包括CSBJ、系统仿真学报、波谱学杂志等计算仿真领域权威期刊）。仿真实验纳入国家规划教材等各类教材8本； 新冠期间60余所高校56万人次免费线上实验。该成果系统选为国家/省/校级医学影像技术专业技能竞赛平台、医学影像技术联盟和高校毕业前技能考核平台和现职技师规培平台。获工信部仿真创新大赛国赛一等奖3项。成果转化企业-上海培云教育科技有限公司连续三年获上海市科委中小企业科技创新项目资助，为获得3次及以上资助的80家中小企业之一。近三年产品销售额1500万元，节支8220万元，为用户总节省设备费超12亿元。
团队介绍：
知识产权情况：（可列与该成果相关的知识产权及应用情况等）仅列10项。
序号 | 知识产权类别 | 授权号 | 名 称 |
1 | 发明专利 | CN107037385B | 数字MRI图谱的构建方法及设备 |
2 | 发明专利 | CN108511043B | 基于数值模拟的X-CT虚拟数据采集及图像重建方法及系统 |
3 | 发明专利 | CN112666194B | 一种虚拟数字DR图像的生成方法及DR虚拟仿真仪器 |
4 | 发明专利 | CN112201104B | 一种数值计算的放射测量仿真方法及系统 |
5 | 发明专利 | CN107037385B | 基于数值计算的正电子断层成像仿真方法及系统 |
6 | 发明专利 | CN108511043B | 一种DR/CT数字物体构建方法和系统 |
7 | 发明专利 | CN108520088B | 基于数值模拟技术的仿真核磁共振弛豫谱分析方法及分析系统 |
8 | 发明专利 | C N108710092B | 基于数值模拟技术的仿真核磁共振波谱分析方法及分析系统 |
9 | 发明专利 | CN113379860B | 基于数字物体的带标记物的医学影像数据生成方法和系统 |
10 | 软件著作权36项 | 2015SR006499 | MRI虚拟数据采集与图像重建软件（V2.0） |
商业化前景：
技术已由上海培云教育科技有限公司进行产品化和市场推广。目前产品为领域唯一产品。近三年销售额1500万元。目前正拓展大型医院的现职技师规培工作。总体市场规模20亿元。
成功案例/产品：
目前产品已进入美国麻省大学、复旦大学、四川大学华西医院、吉林大学、华东师范大学、厦门大学、河北医科大学、江西中医药大学、山东第一医科大学、牡丹江医科大学等国内外60余家高校和医院使用。
联系方式：
华东师范大学技术转移中心 rchen@re.ecnu.edu.cn
课题组邮箱地址：hzwang@phy.ecnu.edu.cn
