艺科融合视域下医学可视化研究

摘要：目的：医学可视化的受众逐渐从专业人士扩展至社会公众。传统意义上的医学可视化主要辅助医生进行诊断和治疗，随着信息传播范围的逐步拓大，公众逐渐成为医学可视化的目标群体。在这一过程中，医学可视化的视觉表达在科学传播与公众参与中发挥着重要作用。文章分析并探讨艺术设计、视觉化符号在推动医学信息普及、健康教育中的潜力与价值。方法：通过梳理医学可视化的历史演变、功能特点及艺术表现形式，结合案例，探讨不同历史阶段医学可视化的核心特征与传播方式，分析医学信息的视觉传达与设计创新在推动医学科普中的应用与作用。结果：医学可视化经历了从早期手绘插图到现代技术图像的转变，由面向专业人士发展为面向公众的信息可视化工具，通过数字媒体、动画、信息图形等方式，提升了医学信息的易读性和传播效率。医学信息通过艺术语言转译为更具吸引力和易于接受的形式，为健康教育和医学知识的普及提供了有效途径，同时促进了艺术、科学与医学的跨学科融合。结论：医学可视化的受众逐渐从专业领域扩展至公众，其传播方式从单纯技术工具向富有人文关怀的艺术表达演进，实现了“科普+”与“+科普”协同发展，推动了医学科普与艺术创新深度融合，为公共健康知识传播提供了重要支撑。

关键词：医学可视化；艺科融合；科普；数字媒体

中图分类号：R-05 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2024）18-0-03

医学可视化旨在将晦涩难懂的文字、数据或信息转译为可视可观的视觉元素，确保将医学信息无误地传达给公众，在医学信息的传播普及中起到了关键作用。在保证医学内容科学、准确的前提下，利用插画、动画、多媒体交互等可视化技术手段，帮助公众降低理解门槛。其中视觉效果的美观性、信息传递的清晰性以及医学专业的严谨性，构成了医学可视化的三大核心要素。而更具传播性的高质量插图和动画等有助于医疗健康工作者的观点表达和成果展示，实现学术界的长远发展和良性循环。

1 医学可视化的概念界定

科学可视化（Scientific Visualization）是可视化领域的重要研究方向之一。1987年，美国计算机科学家布鲁斯·麦考梅克在《科学计算中的可视化》中首次明确科学可视化的目标和范畴：科学可视化是利用计算机图形学生成视觉图像，旨在以直观的方式展现复杂且规模庞大的数字化形式，从而帮助人们更好地理解科学技术的概念或成果［1］。科学可视化通过图形化手段清晰准确地传递信息并实现有效沟通。要实现思想和概念的有效传达，美学与功能必须同步推进。通过直观呈现关键要素与特征，可以深入洞察那些稀疏且复杂的数据集，从而实现更为精确的解读。

医学可视化是可视化研究在医学领域的延伸与应用，其研究与实践涵盖多领域内容，包括解剖学模型构建、疾病机制模拟、手术导航辅助、医学教育图谱设计及科普信息图形化等。其应用既服务于医学专业领域，为临床决策与科研创新提供支持，也面向社会公众。医学可视化不仅是一种技术手段，更是跨学科的交融，融合了科学性、艺术性和人文关怀，以丰富的视觉语言降低医学知识的理解门槛，助力医学信息的高效传播与公众认知的提升，拉近科学与公众之间的距离。

2 医学可视化的主要形式

医学可视化根据形式、特征、用途可以分为医学插图、医学影像、医学信息、医学动画、与数字媒体结合的医学可视化。

2.1 医学插图

医学插画通过绘制图像实现医学知识的视觉化，主要用于展现人体解剖、器官功能、疾病症状等。其目的在于提供直观、精确的医学信息，便于医学学习与交流。

中国古代医学插图早在《黄帝内经》等经典中就已经出现，强调对人体结构和疾病的描述。《内境图》由五代道士烟萝子在公元944年以前所绘，是目前中国现存最早的人体解剖图，内容在许多方面与现代解剖学相符。清代王清任的《医林改错》为中国医学插图开创了新篇章，旨在纠正古人在解剖学和生理学上的一些错误。中国传统医学插图多采用写意手法，注重形态与功能的结合，体现了阴阳五行理论。人体解剖学的奠基人之一安德烈·维萨里曾强调，学习解剖学的唯一途径就是通过视觉。他在《人体构造》中通过展示难以用语言描述的插图，进一步阐明了这一观点：只有在看得见的情况下才能够学习［2］。19世纪，医学插画逐步发展并趋于成熟。外科医生与解剖学家约翰·贝尔的解剖图使医学插画在外科领域得到了实际应用。

2.2 医学影像

19世纪与20世纪，显微镜的发明推动了组织学与细胞学的医学插图发展，摄影技术的运用使数字化医学成像得到进步。当代，医学成像技术如X光、CT、MRI等所获得的图像，使医生能够更直观地理解复杂的解剖结构与疾病过程，多用于临床诊断、疾病监测和治疗评估。二维切片或三维重建技术展示人体内部结构或病变情况，具有较高的精确度、真实性和诊断价值。

2.3 医学信息图形设计

信息设计作为一种有效的信息呈现与传播形式，旨在通过优化数据表达方式，使其更具可理解性和传播性，因而在各领域广泛应用。而医学信息图形设计将信息与图形相结合，通过可视化的方式展现数据、信息和知识，核心目标在于以简明直观的形式传播内容。借助图形的表现力，将复杂的医学数据、研究成果和健康信息转化为易于理解与传播的图形或动态形式，从而实现高效的信息传达［3］。

近代护理学的奠基人弗洛伦斯·南丁格尔于1858年通过玫瑰花瓣状图，直观展示了斯库塔里医院改革后死亡人数逐月下降的情况。这种将复杂数据可视化的方式有效加深了公众对医疗改革效果的理解，推动了医学统计学的发展。德国信息图形设计的先驱、妇产科医生弗里茨·卡恩在1926年采用比喻和图形化手段，呈现了人体各个系统是如何协同工作的。

2.4 医学动画

在参与、理解和记忆方面，视频学习法相较于基于文字的学习方法更加高效。医学动画能将抽象的医学概念和复杂的生物学过程具象化，通过生动的动态表现帮助受众更好地理解复杂的医学知识。医学动画通常具有较强的表现力和教育性，广泛应用于医学教育、科普传播和患者教育等领域。

2.5 与数字媒体结合的医学可视化

网页、移动端应用、混合现实、虚拟现实、增强现实等手段为医学信息的普与传播提供了多样的渠道。融合艺术与科学，能够增强医学信息的可视性、可读性与易懂性，为探索跨学科的融合提供新的视角。

3 医学可视化的多维表达

医学可视化的多维特点，如科学性、精确性、专业性、艺术性、普及性等，可以在一个坐标轴系统中进行表达，从以严谨的科学知识为主的专业书籍到兼具艺术性和人文关怀的艺术作品，不同的医学可视化形式在这些维度的组合上呈现出多样性［4］。

偏向科学性、精确性、专业性的医学可视化作品通常为医学专业书籍，如解剖学教材、医学研究文献等。这些作品旨在传递准确的医学信息，强调其真实性和科学性，插图的细节精确，图示严格按照医学标准绘制，以确保医学生、医生等专业人员能够获取清晰、可靠的信息。

过于强调医学中的理性存在会提高公众解读信息的门槛，从而降低其科普属性，因此《DK科普大全》等科普类书籍、插图、动画在准确传达科学信息的基础上，加入更具视觉吸引力的设计和更通俗易懂的语言，以帮助非专业受众理解复杂的医学概念。Nature（自然）、Science（《科学》）、Cell（《细胞》）的封面通常采用极具视觉冲击力的图像，以传达复杂的医学概念和科研成果。这些封面图像不仅仅是对论文内容的简明概括，更是将复杂的生物学和医学信息转化为易于理解和吸引人注意的视觉表达，从而增强研究成果的传播影响力。

偏向艺术性和人文性表达的可视化作品多见于以医学、科学为主题的艺术创作中，通过艺术手法表现医学概念、疾病状态等，往往重视情感传递与哲学思考。这类作品通过抽象的形式展现生命、疾病与健康的复杂关系，引发受众的情感共鸣，如以医学为主题的绘画、雕塑或多媒体艺术装置等。在实际的设计实践中，艺术家、设计师与科学家跨界合作，探索科学信息的艺术化表达，这不仅有助于加深公众对医学知识的理解，还能激发公众的学习兴趣。在推动医学可视化和科学传播的过程中，注重艺术性与人文性的表达方式，是实现有效科普的重要途径。

4 艺科融合的医学信息呈现

在艺科融合大背景下，艺术性的表现手法为医学可视化提供了更丰富的表达方式。借助先进的数字技术，医学信息能够以更直观的形式呈现，包括三维模型、交互式展示、虚拟现实等。这种数字化手段使医学信息更易被理解，有助于打破专业知识壁垒，使医学科普更具吸引力。与传统的医学可视化不同，艺科融合下的医学可视化不仅注重信息的精准性，还强调通过艺术化的表现方式激发受众的情感共鸣。艺术表达形式使医学信息不再是难以被大众读懂的数据，而是通过图像、色彩、声音等媒介传达情感和意义。艺术的引入为医学信息注入了更多情感和审美元素。通过艺术的表达，医学信息不再只是冰冷的事实，而是能与受众产生更深刻的共鸣。不同的艺术形式、呈现媒介能够赋予医学信息更生动的表现形式，避免说教式的信息传递，使之更贴近人们的日常生活，有助于打破科学与公众之间的沟通壁垒，提升公众的兴趣和参与度，消除部分公众对医学话题的抗拒情绪，提升公众对医学健康知识的关注和认知。

在学科交叉视角下，医学信息数字化与艺术化的结合提供了新的思考方式。医学专业的严谨性与艺术的创造性相互碰撞，产生了更加富有创意的成果。国际外科博物馆系列展览中的作品包括基于解剖视频的静帧、复印件、打印输出图像的手绘复刻版，以及模仿镜片和眼球模型的玻璃制品。《玻璃体》陈列于现代展厅和光学历史展厅，这一作品呈现了眼睛的老化过程及其对视力的影响，尤其是“飞蚊症”现象，深入探讨了人是如何通过眼球这一窗口感知和解释周围世界的。它与博物馆永久收藏的眼科学相关文物形成了“对话”，通过艺术手法重现了眼球内部的微妙变化，使受众对眼球解剖学和视觉现象有了更深入的理解。

数字艺术家雷菲克·阿纳多尔在《空间感：分子结构》中结合数字化与艺术，为医学信息的表达开辟了全新的视角。阿纳多尔与专业的研究院协调员、科学家合作，利用大规模多模态MRI数据，结合机器学习算法，创造出一个完全沉浸式的增强3D脑模型，使受众能够清晰直观地看到人体内部的微观世界。这种跨学科的尝试不仅打破了医学和艺术之间的界限，还为受众提供了一种全新的理解方式，使医学信息不再只是冷冰冰的科学数据，而是具有生动表现力和情感共鸣的艺术体验。

科学传播实验室（Science Communication Lab，SCL）的医学可视化作品致力于通过数字媒体和互动技术，将复杂的医学研究和相关信息转化为易于公众理解的形式，通过视觉化和多感官体验，促进公众对疾病的认知与预防。在《淋巴系统》中，科学家收集并系统化了病变淋巴系统的组织，用户可以筛选和比较3名患者的不同疾病类型，SCL对病变部位进行分色的强调，艺术化的处理提取增强了信息的可读性。

艺术家、科学家对医学信息进行艺术化转译，艺术和医学的结合能使医学可视化呈现形式更加多元化和动态化，赋予医学可视化更大的创意空间和更多的表达手段。将医学信息更加直观、有趣地展现在公众面前，提升公众对医学信息的认知和兴趣，不仅可以吸引专业领域的从业人员，还能够吸引非专业人士，使更多人能够参与到医学知识的学习和交流中。这种跨学科的融合不仅促进了艺术与科学、医学与设计等领域的交流与合作，还促进了新思维和新方法的产生。

5 结语

医学可视化将复杂的医学信息转化为易于理解、美观的形式，有效提高了公众的医学素养。医学可视化拓展了医学研究成果社会应用的广度与深度，促进了公众对复杂医学知识的理解和掌握。在医学科普工作中，艺术的融合参与使医学可视化在遵循医学信息的科学性、严谨性与准确性的同时兼具艺术性与人文关怀，以美感消除恐惧感，使医学信息更容易为公众所接受。同时，与数字媒体相结合的医学可视化为推动医学知识普及和健康教育开辟了新的路径，在满足公众健康需求和促进医学研究转化中起到了重要作用。

参考文献：

［1］ McCormick B H. Visualization in scientific computing［J］. Acm Sigbio Newsletter， 1988， 10 （1）： 15-21.

［2］ 刘济全.医学对象的可视化研究［D］.杭州：浙江大学，2002.

［3］ 陈皓.“功能·流程·形式”三位一体的图形叙事：基于三大原则的信息图形设计研究［J］.美术大观，2020（11）：122-123.

［4］ 段志光.医学健康领域的人文范式转变［J］.医学与哲学，2023，44（11）：1-6.