揭開“元宇宙醫(yī)學(xué)”面紗

文/本刊記者 郭瀟雅

將患者從真實(shí)世界拉入到自然逼真的虛擬世界中，進(jìn)行人機(jī)聯(lián)動(dòng)的醫(yī)療服務(wù)，這便是元宇宙醫(yī)學(xué)，你期待嗎？

“元宇宙”這個(gè)在2021年火遍全球的熱詞，如今也延伸到了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。2022年2月19日，全球首個(gè)“元宇宙醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)暨聯(lián)盟”（IAMM）在上海成立。據(jù)悉，此前元宇宙已經(jīng)與第三代半導(dǎo)體、6G通信、量子計(jì)算和新一代信息技術(shù)融合應(yīng)用等新技術(shù)，寫入了《上海市電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》。

對(duì)于“元宇宙”這個(gè)詞，很多人只知其名，不知其意。復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院呼吸科教授、元宇宙醫(yī)學(xué)創(chuàng)立大會(huì)主席白春學(xué)介紹，元宇宙最初源自美國(guó)數(shù)學(xué)家Vernor Vinge教授于1981年出版的小說(shuō)《真名實(shí)姓》，創(chuàng)造性構(gòu)建了一個(gè)通過(guò)腦機(jī)接口進(jìn)入并獲得感官體驗(yàn)的虛擬世界。隨后，美國(guó)科幻大師Neal Stephenson在小說(shuō)《雪崩》中正式提出這一概念，描述了互聯(lián)網(wǎng)人通過(guò)化身（Avatar），和平行于現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)世界感知交互?？梢哉f(shuō)，元宇宙是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR)眼鏡上的互聯(lián)網(wǎng)，是將要普及的下一代移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)，是基于數(shù)字技術(shù)構(gòu)建的一種“人以數(shù)字身份參與”的虛實(shí)融合“三元數(shù)字世界”。

而“元宇宙醫(yī)學(xué)”則是在白春學(xué)牽頭的《元宇宙醫(yī)學(xué)專家共識(shí)》中，首次將其定義為“通過(guò)AR技術(shù)實(shí)施的物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)”，通過(guò)虛實(shí)融合、人機(jī)融合和虛實(shí)聯(lián)動(dòng)技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)全面感知、可靠傳輸和智能處理技術(shù)的策略，全時(shí)空地指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)不足的醫(yī)生解決醫(yī)學(xué)問題，以便聯(lián)動(dòng)、高效、精準(zhǔn)、同質(zhì)化地提高醫(yī)療服務(wù)和大健康水平。

物聯(lián)健康新契機(jī)，

直面名家零距離，

虛實(shí)聯(lián)動(dòng)加質(zhì)控，

人機(jī)觸合誰(shuí)能敵。

白春學(xué)為元宇宙醫(yī)學(xué)作詩(shī)一首。

深耕醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)

中國(guó)地大物博、幅員遼闊，各地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平差距較大，導(dǎo)致醫(yī)療資源分布極不均衡。由于大小醫(yī)院之間優(yōu)質(zhì)資源和醫(yī)師經(jīng)驗(yàn)的差異，使小醫(yī)院存在高端設(shè)備覆蓋率低、技術(shù)掌握度低和患者認(rèn)可度低的現(xiàn)狀，大量患者涌到大城市的大醫(yī)院求醫(yī)問藥，又引發(fā)“看名醫(yī)難、入名院難”的困境。同時(shí)，由于大醫(yī)院專家面對(duì)的患者太多，還存在診療時(shí)“預(yù)防差、保健差、管理差和康復(fù)差”等問題。為解決這些痛點(diǎn)，互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。而白春學(xué)正是在我國(guó)提出“物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)”概念的第一人。

在10多年前，還處于“移動(dòng)時(shí)代”的大背景下，對(duì)于醫(yī)療與信息的首次結(jié)合，市面上有的人叫遠(yuǎn)程醫(yī)療，有的人叫移動(dòng)醫(yī)療，有的人直接叫“mobile health”。白春學(xué)回憶，他之所以不叫“移動(dòng)醫(yī)療”而定義為“物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)”，是因?yàn)橐苿?dòng)醫(yī)療只是一個(gè)可靠傳輸?shù)奶匦?，既沒有感知又沒有智能處理，但物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)包括全面感知、可靠存儲(chǔ)、智能處理，是三級(jí)聯(lián)動(dòng)的智慧醫(yī)療體系，在臨床研究上會(huì)更加具有優(yōu)勢(shì)，能真正做到真實(shí)世界研究，而移動(dòng)“mobile”做不到。

2009年，白春學(xué)率先研發(fā)出了基于手機(jī)的無(wú)線傳感肺功能儀，美國(guó)胸科學(xué)會(huì)（ATS）會(huì)刊名人錄為此專題報(bào)道并認(rèn)可了“物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)”。隨后幾年中，他還開展了慢性氣道疾病、睡眠呼吸暫停和肺結(jié)節(jié)的診治實(shí)踐。在EU-China IoT Advisory Group中，白春學(xué)作為中國(guó)唯一的醫(yī)學(xué)專家，參編了《中國(guó)歐盟物聯(lián)網(wǎng)合作白皮書》。

2014—2016年，白春學(xué)連續(xù)出版了三部中文物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)相關(guān)專著，而且與Christoph Thuemmler教授一同主編英文專著:《e-Health 4.0》，尤其是在《實(shí)用物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)》一書中，大膽進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，根據(jù)自己的學(xué)術(shù)沉淀，適宜技術(shù)和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，提出了三級(jí)聯(lián)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)架構(gòu)，獲得了業(yè)內(nèi)的高度認(rèn)可。以理論為基礎(chǔ)，白春學(xué)開展了“物聯(lián)網(wǎng)肺功能智能輔助管理慢阻肺”的臨床工作，應(yīng)用“物聯(lián)網(wǎng)肺功能+臨床信息+CT影像”，通過(guò)智能處理信息來(lái)管理患者，并通過(guò)大數(shù)據(jù)訓(xùn)練，結(jié)合便攜式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，給每一個(gè)患者精確的日常生活指導(dǎo)和適當(dāng)?shù)幕顒?dòng)規(guī)劃，加速病情緩解，提高生存質(zhì)量。

此外，白春學(xué)建立了多家和物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)相關(guān)的掛靠和兼職單位，如全球首個(gè)云端物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室、上海呼吸物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究中心等。他還被聘為“健康中國(guó)-互聯(lián)網(wǎng)電視平臺(tái)”首席專家和《Clinical e-Health》英文雜志主編。

不過(guò)，在物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)的臨床實(shí)踐中，白春學(xué)發(fā)現(xiàn)仍然遺留著一些無(wú)法解決的問題，比如無(wú)法請(qǐng)專家身臨其境地進(jìn)行科普教育和專業(yè)講座；無(wú)法隨時(shí)隨地請(qǐng)專家指導(dǎo)云端醫(yī)生的診療工作；無(wú)法全時(shí)空控制臨床醫(yī)療質(zhì)量，無(wú)法改善臨床醫(yī)生之間“手工業(yè)作坊式”診療水平等。究其原因，不僅與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)本身的限制有關(guān)，更與經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生很難滿足超過(guò)數(shù)百倍于己的需求有關(guān)。要想解決這些難題，需要更完善的技術(shù)平臺(tái)。白春學(xué)了解到，基于元宇宙相關(guān)新技術(shù)，可以很好地解決這些問題。

可喜的是，在醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域深耕十余年的白春學(xué)，引進(jìn)并培養(yǎng)了大批醫(yī)工結(jié)合的復(fù)合型人才，為元宇宙醫(yī)學(xué)的開天辟地奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

并非空談新概念

“元宇宙醫(yī)學(xué)無(wú)非是玩玩概念、只是個(gè)噱頭，有名無(wú)實(shí)?！薄八椭悄茚t(yī)學(xué)應(yīng)該沒啥區(qū)別，屬于智能醫(yī)學(xué)范疇，還是應(yīng)該叫智能醫(yī)學(xué)?！薄艾F(xiàn)在是數(shù)字化時(shí)代，是不是應(yīng)該叫數(shù)字醫(yī)療而非元宇宙醫(yī)學(xué)？”元宇宙醫(yī)學(xué)剛一提出，“內(nèi)卷”的聲音就相繼而來(lái)。在記者采訪中，有些專家表達(dá)了自己的質(zhì)疑。

如果只有概念而沒有技術(shù)和實(shí)踐，且不以產(chǎn)出作為目的，那么元宇宙醫(yī)學(xué)便如上所說(shuō)，只是個(gè)噱頭，甚至可以說(shuō)是“學(xué)術(shù)上的耍流氓”。不過(guò)據(jù)記者了解，白春學(xué)原本可以在2018年甚至更早的時(shí)候，就提出元宇宙醫(yī)學(xué)概念和進(jìn)行相應(yīng)的研究，但由于當(dāng)時(shí)虛實(shí)聯(lián)動(dòng)和人機(jī)融合等技術(shù)還不成熟，所以一直等到了現(xiàn)在才提出元宇宙醫(yī)學(xué)。

2月19日，全球首個(gè)“元宇宙醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)暨聯(lián)盟”（IAMM）在上海成立。

白春學(xué)告訴記者，元宇宙醫(yī)學(xué)包括的技術(shù)有全息構(gòu)建、全息仿真、虛實(shí)融合與虛實(shí)聯(lián)動(dòng)技術(shù)。其中，全息構(gòu)建又稱“多維信息”或“立體信息”，其來(lái)源是多渠道、多視角、多方位的，也包含了系統(tǒng)所有信息的模型，具體表現(xiàn)為系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)不僅有各設(shè)備的工作信息、數(shù)據(jù)傳遞信息、系統(tǒng)交互信息，更包含了影響系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)。全息仿真則有新的功能，可直接通過(guò)Unity Editor進(jìn)行原型設(shè)計(jì)、調(diào)試和迭代，無(wú)須為冗長(zhǎng)的模型構(gòu)建和部署所困擾。初步研究表明，全息仿真在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域大有可為，可以解決物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)中專家無(wú)法全時(shí)空服務(wù)的問題。

2018年，為了驗(yàn)證這些技術(shù)的成熟度，白春學(xué)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)專門設(shè)計(jì)研發(fā)了一臺(tái)元宇宙醫(yī)學(xué)原型機(jī)雛形——BRM一體機(jī)，并于同年11月17日在廈門召開的ISRD會(huì)議上，啟動(dòng)了全球多中心AR輔助物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)項(xiàng)目，開創(chuàng)了國(guó)際首個(gè)元宇宙醫(yī)學(xué)原型的臨床研究。

此外，在2019—2021年之間，白春學(xué)還開展了評(píng)估肺結(jié)節(jié)的PNapp5A體系化臨床項(xiàng)目和用于新冠肺炎的nCapp項(xiàng)目。前者用智能處理和全息仿真技術(shù)輔助虛實(shí)專家評(píng)估難定性肺結(jié)節(jié)，提高同質(zhì)化診療水平，助力分級(jí)診療；后者已經(jīng)得到美國(guó)胸科學(xué)會(huì)（ATS）的推薦，可通過(guò)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)的智能系統(tǒng)，獲取相關(guān)臨床信息和CT影像，輔助發(fā)現(xiàn)疑似和可疑病例。這兩項(xiàng)研究都是基于元宇宙醫(yī)學(xué)技術(shù)開展的，因此，白春學(xué)并非在空談新概念。

白春學(xué)對(duì)記者說(shuō)，目前的科技水平已經(jīng)為元宇宙醫(yī)學(xué)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)，應(yīng)用光敏元件、氣敏元件、力敏元件、聲敏元件和放射線敏感元件等傳感器，就能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)機(jī)體的生理和病理變化，其后可以讓醫(yī)生或者患者在元宇宙中，以“數(shù)字孿生”替身，通過(guò)后續(xù)的虛實(shí)聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)踐元宇宙醫(yī)療?！爸挥性谠钪胬飳?shí)現(xiàn)了讓使用者無(wú)法分辨所處的是虛擬還是真實(shí)的沉浸式全息構(gòu)建，才能吸引患者和醫(yī)生進(jìn)入元宇宙?！?/p>

白春學(xué)使用第二代分體式AR 眼鏡開展臨床工作。

白春學(xué)以BRM一體機(jī)為例說(shuō)，為了更好和更高質(zhì)量地實(shí)施元宇宙醫(yī)學(xué)，BRM一體機(jī)的設(shè)計(jì)中提出了將全息構(gòu)建拓展為“全息構(gòu)建+全面感知”；將全息仿真拓展為“全息仿真+智能處理”；將虛實(shí)融合拓展為“虛實(shí)融合+質(zhì)量控制”；將虛實(shí)聯(lián)動(dòng)拓展為“虛實(shí)聯(lián)動(dòng)+人機(jī)融合”的元宇宙醫(yī)學(xué)框架。最終使“復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，簡(jiǎn)單問題數(shù)字化，數(shù)字問題程序化，程序問題體系化”。

“當(dāng)然，元宇宙醫(yī)學(xué)也可以應(yīng)用在教學(xué)和培訓(xùn)工作中。”白春學(xué)介紹，例如在BRM一體機(jī)中教會(huì)學(xué)員如何理解吸煙誘發(fā)肺癌時(shí)，就使用了全息仿真技術(shù)，這一開創(chuàng)性教學(xué)實(shí)踐取得了非常轟動(dòng)的效果，學(xué)員們可以沉浸式身臨其境地看到吸煙引起的肺泡破壞，及其與肺癌發(fā)病的關(guān)系。另外，在呼吸內(nèi)鏡手術(shù)中，磁導(dǎo)航是一個(gè)很難掌握的技術(shù)，但應(yīng)用全息仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)和臨床實(shí)踐后，便取得了事倍功半的效果。

奪取國(guó)際話語(yǔ)權(quán)

2022年2月18日晚11點(diǎn)，“元宇宙醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)暨聯(lián)盟（IAMM）”遴選委員線上投票活動(dòng)順利結(jié)束。這次線上投票參加選舉委員80人，實(shí)際投票80人。

最終，白春學(xué)當(dāng)選為主席，前Fleischner學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、美國(guó)紐約西奈山醫(yī)院呼吸病研究所所長(zhǎng)Charles A·Powell教授，荷蘭萊頓大學(xué)醫(yī)學(xué)中心疾病管理電子健康應(yīng)用戰(zhàn)略主席Niels H·Chavannes教授，中國(guó)歐盟物聯(lián)網(wǎng)合作歐盟主要專家之一的德國(guó)Christoph Thuemmler教授，以及中國(guó)科學(xué)院深圳理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與控制工程院院長(zhǎng)潘毅院士和呼吸疾病國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室副主任陳榮昌教授當(dāng)選為副主席。意味著這一國(guó)際組織從籌建就得到了國(guó)內(nèi)外相關(guān)國(guó)際權(quán)威人士的認(rèn)可和參加，并首次由我國(guó)專家成功牽頭成立協(xié)會(huì)，奪取了元宇宙醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際話語(yǔ)權(quán)。

白春學(xué)認(rèn)為，目前，中國(guó)在元宇宙醫(yī)學(xué)上做到了8個(gè)最早：最早做元宇宙醫(yī)學(xué)雛形工作；最早發(fā)表元宇宙醫(yī)學(xué)定義；最早發(fā)表《元宇宙醫(yī)學(xué)專家共識(shí)》；最早將Clinical eHealth改為接受元宇宙醫(yī)學(xué)的雜志；最早創(chuàng)建元宇宙醫(yī)學(xué)協(xié)會(huì)；最早創(chuàng)建元宇宙醫(yī)學(xué)聯(lián)盟；最早召開“元宇宙醫(yī)學(xué)大會(huì)”；最早提出“元醫(yī)院”的設(shè)計(jì)。

新的概念需要新的規(guī)范，為了制定《元宇宙醫(yī)學(xué)專家共識(shí)》，白春學(xué)先后邀請(qǐng)了來(lái)自亞洲、美國(guó)和歐洲的醫(yī)生，以及相關(guān)計(jì)算機(jī)和信息專家，組成了多學(xué)科專家組，從元宇宙醫(yī)學(xué)的定義開始，逐步達(dá)成了元宇宙醫(yī)學(xué)共識(shí)。專家組一致認(rèn)為，創(chuàng)立“元宇宙醫(yī)學(xué)”的條件已經(jīng)成熟，可通過(guò)元宇宙的技術(shù)平臺(tái)，實(shí)踐全面感知、可靠傳輸和智能處理的物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)流程。即由虛實(shí)云專家與端醫(yī)生互動(dòng)，進(jìn)行元宇宙教學(xué)、科普、會(huì)診、分級(jí)診療和臨床研究；也可由虛實(shí)云專家與端用戶（含端醫(yī)生和患者，甚至家屬）互動(dòng)，提供預(yù)防、保健、體檢、疾病診斷和治療、康復(fù)、慢病管理、居家看護(hù)、緊急救助、門診和會(huì)診等服務(wù)，并逐漸拓展到大健康領(lǐng)域。

有專家指出，可靠的安全體系是“元宇宙醫(yī)學(xué)”運(yùn)行的基礎(chǔ)和保障。目前，美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）已經(jīng)通過(guò)其醫(yī)療增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)計(jì)劃審查虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備；我國(guó)也正在完善人工智能軟件的審批流程，這將為未來(lái)元宇宙醫(yī)學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和用途，設(shè)定監(jiān)管要求并奠定保障基礎(chǔ)。

白春學(xué)表示，未來(lái)，元宇宙醫(yī)學(xué)聯(lián)盟將進(jìn)一步開發(fā)虛實(shí)聯(lián)動(dòng)和人機(jī)融合等技術(shù)，將與數(shù)字孿生技術(shù)結(jié)合，與區(qū)塊鏈技術(shù)搭建新的醫(yī)療體系，有效增強(qiáng)參與者（醫(yī)生、患者）、真實(shí)環(huán)境（設(shè)備）和虛擬環(huán)境（虛擬醫(yī)生、患者和設(shè)備）三者之間的無(wú)縫融合，最終將虛擬世界的醫(yī)療拉入現(xiàn)實(shí)世界的醫(yī)療并進(jìn)行互動(dòng)，給大眾的就醫(yī)和醫(yī)院的管理帶來(lái)革命性變化。