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摘要：数字艺术设计是集现代数学、系统控制论、图形图像学、人工智能、通信技术、计算机软、硬件技术以及动画原理、电影艺术和艺术设计等最新成果的学科。数字艺术设计与医学科学结合。实现了和医学教学、科研、临床、护理和科普等方面有关的，二维的、三维的、四维的，静态的、动态的和动态交互的，虚拟现实、过去和未来的图形和图像，为近程的和远程的医学教学、临床、科研和科普都提供了有力的助手。
关键词：远程医疗；数字艺术设计；可视化；远程诊断；远程教育；远程治疗；设备远程维护
1.医学科学与数字艺术设计
医学与艺术的关系，是医学人文学研究的重要领域，MedicalArt、Medicine as an Art曾经是作为医学性质之争的焦点，有关医学是艺术还是科学的争论，是一个持续很久的课题，在西方医学哲学或医学人文学术领域如今还在讨论。其实医学本身既是科学又是艺术。然而，医学科学与艺术结合之路途似乎十分遥远，而且步履艰难，其中一个很重要的原因是表现手段的问题。其中手的绘画表现能力几乎难倒了所有的医生或学者，因为医生多半不会画画，而艺术家又很难理解医学科学或者医学家大脑之中的科学形象，而无法使之视觉化。
计算机的诞生，特别是微型计算机及其视觉艺术设计应用软件和设计规律的普及和大量使用——即数字艺术这门新兴学科的诞生。其展示世界、再现实物的能力，已让技法高超的艺术家和设计师们相形见绌。同时也给许多对于绘画造型表现能力望而却步的科学家、科技工作者、医生、医务工作者赋予了神来之笔。为科学与艺术、医学科学与艺术的结合架起了可以逾越的桥梁，而数字艺术设计正是这样一座桥梁。
人类历史的脚步已经迈入21世纪，这个世纪是建立在以电子计算机为平台的基础之上的，这是21世纪的重要的时代特征之一，在这样一个计算机时代对于医学科学也提出了新的要求，计算机技术对医学教育、医学科研、医学临床的冲击和影响已经势不可挡。随着计算机技术、互联网网络技术与医学科学的结合，远程诊断、远程治疗、远程手术以及远程护理这些原来不敢想象的内容，如今已经变成或者即将变成现实。但是远程医疗的一个最重要的环节是如何看到病人的病情和对病情进行诊断和治疗，于是远程医疗可视化的问题就摆在面前了。
1.1医学科学可视化的概念
我认为科学的可视化应该分为科学的科学可视化和科学的艺术可视化。医学科学的可视觉化包括：医学教学的可视化、医学科学研究的视觉化、医学诊断的可视化、医学治疗的可视化、医学护理的可视化和医学科学普及的可视化等。医学科学的科学可视化是指借助于医学科学仪器、实验设备，对于医学科学研究、实验、临床、教学或者科普过程的科学的可视化。例如：基于显微镜、透视机、B超机、多普勒彩超机、CT机、核磁共振成像仪和其他的一些观测和监测仪器设备等的可视化。医学科学的艺术可视化，是将那些危险的、距离远的、一般人无法观察的（如：脑溢血和心肌梗塞的形成和发病过程等等），或者是规律性的、定性的、无法用语言描述的（解剖学、病理学、病毒学）等一些医学科学现象用视觉艺术的形式直观地表示出来。
在医学中涉及到科学的艺术可视化的学科可能有诸如：解剖学、病理学、病毒学、法医学、外科学、眼科学、循环系统生理学、病理形态学、美容学等学科。医学科学的艺术可视化以其独特的艺术形式服务于医学领域，为医学临床、教学、科研和科普等领域提供良好的视觉可视化传达。在这期间，医学科学与科学的艺术可视化二者相得益彰。彼此良性循环。随着数字艺术设计的不断发展和提高。它已经扩展到医学的领域。
1.2数字艺术设计的定义
数字艺术设计是设计者根据需求进行的有目的地创造性的构思与计划，以及将这种构思与计划、以计算机为平台、由两维、三维和四维的图形、图像、文字、符号以及音频等要素构成的、按照数字艺术规律设计形成的静态的、动态的或动态交互的、再现现实或虚拟过去和未来的视听图形和图像艺术的过程和结果。
是具有独立审美价值的艺术形式和过程，是介于艺术与科学、艺术设计与计算机图形设计之间的边缘学科。作为结果形成了数字化的静态和动态的以及动态交互的、再现现实或虚拟过去与未来的数字造型艺术。
数字艺术设计分为两大类和九个子项。两大类是：以计算机为平台的静态艺术设计和动态艺术设计。九个子项是：两维静态艺术设计、两维动态艺术设计、三维静态艺术设计、三维动态艺术设计、视频艺术设计、数字游戏设计、数字音乐与音效、数字表演和虚拟现实设计等九个子项。
数字艺术设计综合了现代数学、系统控制论、图形图像学、人工智能、计算机软硬件技术和动画原理、电影艺术和艺术设计等学科的最新成果。数字艺术设计与医学科学结合，实现了和医学临床、教学、科研和科普等领域等方面有关的、二维的、三维的、静态的、动态的医学科学与数字艺术设计紧密结合的、为医学教学、临床实习以及手术和科研都提供了有力的助手。
2.远程医学与数字艺术设计
在这里我们首先应该界定“远程”有多远。一个房间内的距离叫“远程”？隔开一个房间的距离叫“远程”？一个医院内的距离叫“远程”？两个城市之间的距离叫“远程”？两个国家之间的距离叫“远程”？我个人认为。只要是与患者直接有关的、却离开了患者一定距离的、借助于有线的和无线的线路、网络或仪器设备进行接触的和非接触式的医学教学、检查、诊断、治疗、手术和护理都可以是“远程”医学的领域。
当互联网普及、提速、容量加大之后，传输图像和影像的速度不再是问题的时候，基于互联网的远程医学教育、诊断、治疗、护理甚至是手术都已经成为和即将成为现实。基于数字艺术设计的可视化技术与艺术将对远程医学产生重要的影响。
2.1对于远程医学教育的影响--
在医学教学、实验和实习过程中，有些简单的、经常性的、或者有了实验结果、但是实验结果不便重复演示的（时间的原因、空间的原因、经济成本的原因等），可以利用数字二维、三维和四维的图形和图像艺术设计系统来进行实验效果的重复、模拟和直观演示，这也就是我们说到的医学科学的可觉化。数字二维、三维和四维的图形和图像艺术设计已广泛应用于教学辅助系统中，产生了多媒体的、互动的教学方式和教学效果。它可以使医学教学过程生动、形象、直观和易于理解，极大地提高了医学生的学生兴趣、教学效果、降低了成本并且改变了医学生的学习方式和学习效果。
例如：在医学院的解剖实验课上，由于尸体数量有限、学生人数太多以及解剖教室空间有限的问题，很难做到人人动手实施细致的、长时间的解剖实验，致使解剖讲学的直观性与讲学内容的生动性方面受到了限制。另外，由于尸体是死的、静态的，而人是活的，普通尸解做不到对人体、器官以及内部运动机理进行“真实”状态下的、动态的直观了解。
鉴于上述原因。我们可以利用数字艺术设计来绘制二维的、三维的和四维的、详细的医学地图——医学科学影像图形和图像。进行直观的、生动的，动态的或动态交互的、以及虚拟现实交互的演示、分析和感受，这样可以部分地取代解剖教学中、对于已经定性的医学生理学理论和解剖学知识讲解，而不必进行真实尸体的解剖就可以了解到应该了解到的基本知识。例如我今年所带的硕士毕业生所设计的“基于Kinect和Unity 3D的动态交互式人体虚拟解剖系统”就可以在一个很大的空间中。徒手实现人体的动态交互式虚拟解剖。这个系统既可以进行全身的从皮肤到肌肉、骨骼和内脏的解剖，也可以按照例如：循环系、呼吸系、消化系等系统进行解剖教学和展示（图1）。这套系统本身就是远程的、非接触的解剖教学。
同样，数字艺术设计也可以应用到病理学、病毒学等基础医学的教学之中。推而广之，借助这样的方法，对整个系统器官建立较为立体和直观的认识，从而按系统教学模式是对原有临床医学教育的再组合，可以是整体医学在医学教育中的体现与实践的有力助手。如果上述功能在医学院和医院的教学中都能够实现，那么，借助有线通讯、卫星无线通讯和互联网在医学远程教育教学中当然也可以实现了。这样就可以方便一些二、三线地区的医学院校的医学生和医院的医生进行专业知识的学习和水平的提升。
2.2对于远程医学诊断的影响
中医的诊断一般为“望诊、闻诊、问诊、切诊”，是中医诊断疾病的方法，叫做四诊。这些被西医诊断学所不齿的方法，现在我们可以借助于数字艺术设计去辅助完善这些过程。例如：“望诊”传统医书都是用文字描述，十分抽象。如果不经过大量的、多年的临床经验的积累，是无法实现“望诊”的。我的一个研究生家里是中医世家，她在学习古医术的基础上，在老中医的指导下，设计并实现了中医“望诊”交互学习系统，第一次把抽象的“望诊”、“具象化”（图2）。同样借助于将数字艺术设计与医学影像库、移动网络、智能手机、传感器、计算机数据库进行综合的分析和判断，形成相对科学的、面对面近程的和远程的中医“四诊”的诊断。
西医的诊断也有类似“望诊、闻诊、问诊、切诊”，但更多地是借助于医学科学仪器设备，例如：B超、彩超、心电、x光片、CT片、核磁片以及各种化验的结果。医生依据经验进行可视化的、综合的分析和诊断，这里的诊断可视化包括数据分析的可视化和影像学的可视化。现在我们可以借助于数字艺术设计、计算机图形图像学、人工智能自动读片（X光片。CT片、核磁片）系统进行近程的和远程的医学诊断。例如。随着计算机图形学的发展。运用CT或者FMRl获取的扫描数据，按照DlCOM标准格式（或其他格式），在符合要求的显示器上，呈现器官的三维形像，辅助医生从CT设备（或其他设备）中重现诊断设备产生的动态的器官影像。医生采用这类系统提供的多种智能型影像处理分析工具，按照自己的主观判定，识别潜在病灶，分析评估器官的病变，通过本系统辅助汇总成诊断报告，以提高医生的诊断效率。供共性的和个性的患者的远程诊断。例如：IQQA3D影像解读分析系统（图3）。
这些都离不开可视化，通过数字艺术设计结合计算机图形形成的这些内容，借助移动网络、智能手机、平板电脑，加之于医学影像库、计算机数据库参考对照比对等，对于西医的上述检验结果进行综合的分析和判断，形成面对面的、近程的和远程的、相对更加科学的西医学的诊断。同时，借助于数字艺术设计与医疗设备、结合有线、无线和INT网，可以实现远程、个性化的诊疗进入千家万户。
3.对于医学远程治疗的影响
随着计算机技术的提高与普及，借助计算机控制的显微手术器械和遥控显微手术器械。结合计算机硬件技术和软件技术、计算机图形学、数字艺术设计与医学科学相结合，推动医学教学的现代化、科学化，以及外科手术术前的“虚拟可视化”的训练，在我国的医学院或者医院中建立一个全新的、介于临床医学教学之后、临床手术实践之前的“数字虚拟医学部”，或者在医院的外科设立“数字虚拟手术研究部”，目前应该提到日程之上来了。
在医学院设立的“数字虚拟医学部”中，高年级的医学生在指导医师的监督和指导下，为虚拟的患者——可以是真实的人体模型、或者是人体器官模型和运用虚拟现实技术和数字三维动态艺术设计的虚拟人体和人体器官相结合。实施虚拟手术（这个过程很像利用飞行模拟器训练飞行员的过程），通过这样反复练习的训练过程，将相关的手术做得十分熟练。之后，再到真实的环境中对真人实施手术，这样即使是首次手术的医生也可以是一个经验丰富的医生，这样可以尽量地提高医学生外科手术的熟练程度，缩短从一个医学生到医生的时间过程。减少患者对实习医生的恐惧，提升手术的成功机率，使患者受惠并得到较好的照顾。
在医院里，在外科设立的“数字虚拟手术研究部”中，结合现在开始使用的计算机控制手术器械（显微手术器械），将重大的手术结合真实的人体模型、或者是虚拟现实技术和数字三维动态艺术设计的虚拟人体和人体器官影像相结合，来规划和设计手术。通过目镜和显微手术器械，将整个复杂的手术过程实施虚拟实景的模拟，把手术过程中的可能遇到的问题和困难，进行先期的“真实的”模拟和熟悉，并进行反复练习。同时，如果将两台这样的设备连在一起。其中一台由老师操控的话，老师就可以在模拟手术的过程中对学生的手术过程加以近程的或者远程的指导。这样模拟的结果可以提高手术的成功率、减少对患者的伤害。增进患者的治愈度。
今后，随着科学和计算机技术的进步，三维立体显示器、三维目镜、头盔、数据手套、增强现实等立体影像显示和观察设备及相关的计算机装置以及互联网的逐渐普及和应用，无论在近程的和远程的虚拟手术中观看到立体仿真度更高的视觉效果和沉浸度极高的“触觉”体验，这种虚拟的真实感会更加接近于真实手术的实际（图4）。
4.对医疗设备的远程组装、使用、维护与维修的可视化
现在的医疗设备科技含量越来越高，很多设备非常昂贵，组装、操作和维护十分复杂。目前医疗设备的使用说明书多是文字和黑白插图的，文字说明繁多，并不直观，阅读理解和学习十分困难。一旦误操作，造成的损失——无论是患者的、还是对设备都是难以承担的，所以上述过程的预先培训作用和意义重大。但是如果只是以文字和口述进行培训。效果十分有限。尤其在异地和远程更加不便。于是，基于数字艺术设计的可视化医疗设备的安装、使用、维护和维修成为强有力的助手。
例如。我带的一个学生进行的“螺旋CT机可视化设计与实现”项目就是此类。这样的一个可视化设计可以实现以下作用：可以作为供技术人员参考安装螺旋CT机的装机说明；可以作为医院医生使用螺旋CT机的可视化使用说明；可以作为使用螺旋CT机的医生向病人解释诊病原理的直观说明；当然还可以作为医疗器械生产厂家为自己的产品进行科学的、可视化宣传推广的利器（图5）。基于数字艺术设计的可视化，可以起到提高工作效率、避免其中因操作不当造成的零件损伤、降低工作成本、节约工作时间、提高医疗设备使用效率、延长使用寿命的作用。
基于数字艺术设计医疗设备的可视化，还可以起到向患者介绍病例的病理和病因的作用，便于医患沟通，帮助病人了解诊断、治疗、恢复和疗养的过程。同时还利于面向普通大众进行医学学设备和诊疗手段的科普的作用，同时可以实现基于这些设备的远程护理的作用。上述这些内容都是既可以面对面，更便于远程化的。
综上所述，借助数字艺术设计、计算机科学和医学科学，探索二者在远程医疗领域相结合之路。前途将是无限光明的。