使用3D技术帮助人们理解冠状病毒 医学插画师解释了他们如何利用艺术和科学来帮助可视化一个前所未有的全球威胁。

医学插画师们每天都在将最新的研究成果转化为视觉效果，供非专业人员、教师、医学专家、制药商和科学家等各种观众观看。他们创造的图像使难以理解的生物过程变得更加具体。以比人类头发宽度小1000倍的冠状病毒（SARS-CoV-2）为例，世界各地的医学插画师们接受了挑战，展示病毒的外观和对人体的影响。

虽然他们的工作通常需要翻阅研究论文和分析数据，但医学插画师也依靠相当多的艺术许可来将这些复杂的事物可视化。多伦多密西沙加大学的副教授Nicholas Woolridge最近使用Cinema 4D制作了SARS-CoV-2病毒的3D动画和静态图片，该病毒会导致COVID-19。两者都可以在知识共享署名-无衍生品4.0国际许可下免费使用。

Woolridge曾长期担任多伦多大学医学科学研究所生物医学传播硕士项目主任，研究生物医学研究、教学和患者援助的视觉媒体开发。而多伦多大学密西沙加分校是加拿大唯一的医学插画项目所在地，在秋季他将教授有机建模和电影设计的研究生课程。

由于目前正在休研究假期，所以他一直在挑战自己的3D可视化项目，并对病毒产生了极大的关注和好奇。"我很高兴地看到，在它被普遍认识后的一个月内，科学家们已经弄清楚了构成病毒结构的一些主要分子。"他回忆说。他想创造一些能显示更多复杂性的东西，于是他使用SARS-CoV和SARS-CoV-2的实际蛋白质结构数据来制作既有趣又有吸引力的可视化效果。

"蛋白质的整体排列都是基于论文，但关于病毒内部包装的细节仍然是朦胧的，所以我用已知的东西做了一些最好的猜测，"他解释说。像其他使用C4D、Maya和其他3D软件的医学插画师一样，Woolridge使用ePMV插件将RCSB蛋白质数据库中的资产直接导入到Cinema 4D中。"这是一种膜结合的病毒，所以我从脂质双层中分离出脂质，并将它们作为小的、单独的元素带入Cinema 4D中，并使用MoGraph工具复制数万个它们来创建膜模型，"他继续说道。

Woolridge本可以只把自己的作品当作个人项目，但他真的很想把动画和插图公之于众，供任何人免费使用。于是，他与其他教师交谈后，发现该项目中的许多学生以及校友也想创作与病毒相关的作品。如今，他们为科学和卫生专业人员收集的视觉资源已经可以在生物医学传播项目的媒体资源页面上找到。

"看到插画界在这个前所未有的时刻挺身而出，真的很有趣，也很令人感动。"他说。"我们的角色始终是翻译那些原本非常难以理解的东西，即使是对于那些将医学插图作为思维工具的科学家来说也是如此。我们不知道的东西太多了，如果可视化能够帮助人们提出新的问题或改变行为，我们就是在做一个小小的贡献。"

屡获殊荣的医疗动画工作室MadMicrobe主要与医疗保健营销机构和制药公司合作，制作展示疾病如何发展或特定药物如何在体内发挥作用的动画。但当冠状病毒提供了一个独特的机会来视觉化一种不寻常的传染性疾病时，他们就投入到思考如何艺术化地完成这一任务。"同样的视觉效果在电视和网络上被反复播放，所以我们想把事情推向一个更电影化的领域，就像我们尝试用我们所有的工作来做一样，"MadMicrobe的联合创始人兼创意总监Joel Dubin说。

在与工作室的科学总监Veronica Falconieri Hays（同时也是一名认证医学插画师）协商后，Dubin和MadMicrobe的首席3D艺术家Andy Lefton使用Cinema 4D创建了两种不同的可视化的冠状病毒的样子。Dubin选择专注于准确地表现组成病毒的蛋白质及其RNA的内部结构，使用RCSB蛋白质数据库的数据，以及发布在不断更新的Google文档上的资源，供从事SARS-CoV-2项目的医学插画家使用。"即使使用所有这些数据，仍然有一定程度的风格化，因为作为艺术家，我们跨越了我们工作信息的准确性和艺术解释之间的界限，"Dubin说。

Falconieri Hays向他和Lefton展示了病毒的显微图像，揭示了病毒其实并不像媒体上经常描述的那样圆滑。"病毒的形状是非常有机和不规则的，所以我试图捕捉到这一点，并让尖峰蛋白的大小至少有些准确，因为它们的间距也不均匀。"杜宾说。在C4D中以球体为起点后，他用ePMV从蛋白质数据库中导入尖峰蛋白，并用随机效果器将它们克隆到病毒表面。"为了得到我想要的表面的外观，我在Arnold中使用了一个很好的功能，允许我使用MoGraph矩阵对象将一个顶点放置到模型的每个多边形上，然后在渲染时生成磷脂球体。这些球体在比例、位置和颜色上都有偏移，以获得额外的不规则感"。

Lefton对他的冠状病毒插图采取了更风格化的方法，从Cinema 4D中的一个球体开始，并使用X-Particle轨迹从它身上生长出来，然后使用样条网格生成将两者结合起来。"很多细节来自Redshift的Hair，我用它来分解表面，并给它一种膜的感觉，"他解释说。在Redshift中渲染，并在After Effects和Photoshop中进行颜色分级，Lefton将他的可视化描述为 "爱的劳动 "和对病毒的不同解释。

他说："从风格上看，病毒给人的感觉是混乱的，我想描绘出这一点。"他说，他有意将病毒视觉化，在保持电影感的同时，捕捉到了它的不祥之感和凶险之处。"与维罗妮卡合作，对我在病毒的科学性和理解每个参与元素的作用和比例方面有很大的帮助。"他继续说道。

虽然她经常为其他医学插画师担任科学顾问，但Falconieri Hays也是Falconieri Visuals的负责人，这是一家位于马里兰州的科学和医学插画及动画工作室。她使用Cinema 4D为研究、生物技术和制药行业的客户将微观和纳米尺度的故事可视化。她的技能特别独特，因为在获得医学插画学位后，她在研究实验室工作了一段时间，他们研究分子的3D形状。"我在那里获得了更深入的科学知识，当我试图在自己的工作中可视化某些东西或帮助他人时，这真的有助于我填补空白，"她解释说。

最近，她一直在与医学插图协会的同事们合作，为卫生专业人员和公众研究和可视化冠状病毒（SARS-CoV-2）的各个方面。在三月，她完成了自己绘制的病毒外部的尖峰蛋白插图，以帮助明确病毒是如何附着和感染的。她解释说，这种病毒和其他与SARS相关的病毒之间有一些差异，这可能有助于解释其传播的原因。

自从在Twitter上分享她的插图后，她收到了很多来自同事和科学家的积极反馈，包括一些个人留言。"甚至有一些科学家给我发信息，让我知道这对我很有帮助，这让我很满意。"她说。