揭開“元宇宙醫(yī)學(xué)”面紗

文/本刊記者 郭瀟雅

將患者從真實世界拉入到自然逼真的虛擬世界中，進行人機聯(lián)動的醫(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“元宇宙醫(yī)學(xué)協(xié)會暨聯(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》。

對于“元宇宙”這個詞，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)立大會主席白春學(xué)介紹，元宇宙最初源自美國數(shù)學(xué)家Vernor Vinge教授于1981年出版的小說《真名實姓》，創(chuàng)造性構(gòu)建了一個通過腦機接口進入并獲得感官體驗的虛擬世界。隨后，美國科幻大師Neal Stephenson在小說《雪崩》中正式提出這一概念，描述了互聯(lián)網(wǎng)人通過化身（Avatar），和平行于現(xiàn)實的網(wǎng)絡(luò)世界感知交互。可以說，元宇宙是虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR)眼鏡上的互聯(lián)網(wǎng)，是將要普及的下一代移動計算平臺，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》中，首次將其定義為“通過AR技術(shù)實施的物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)”，通過虛實融合、人機融合和虛實聯(lián)動技術(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，全時空地指導(dǎo)經(jīng)驗不足的醫(yī)生解決醫(yī)學(xué)問題，以便聯(lián)動、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，

直面名家零距離，

虛實聯(lián)動加質(zhì)控，

人機觸合誰能敵。

白春學(xué)為元宇宙醫(yī)學(xué)作詩一首。

深耕醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)

中國地大物博、幅員遼闊，各地區(qū)經(jīng)濟社會發(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，由于大醫(yī)院專家面對的患者太多，還存在診療時“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，互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)應(yīng)運而生。而白春學(xué)正是在我國提出“物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)”概念的第一人。

在10多年前，還處于“移動時代”的大背景下，對于醫(yī)療與信息的首次結(jié)合，市面上有的人叫遠程醫(yī)療，有的人叫移動醫(yī)療，有的人直接叫“mobile health”。白春學(xué)回憶，他之所以不叫“移動醫(yī)療”而定義為“物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)”，是因為移動醫(yī)療只是一個可靠傳輸?shù)奶匦裕葲]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、智能處理，是三級聯(lián)動的智慧醫(yī)療體系，在臨床研究上會更加具有優(yōu)勢，能真正做到真實世界研究，而移動“mobile”做不到。

2009年，白春學(xué)率先研發(fā)出了基于手機的無線傳感肺功能儀，美國胸科學(xué)會（ATS）會刊名人錄為此專題報道并認可了“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)的診治實踐。在EU-China IoT Advisory Group中，白春學(xué)作為中國唯一的醫(yī)學(xué)專家，參編了《中國歐盟物聯(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《實用物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)》一書中，大膽進行頂層設(shè)計，根據(jù)自己的學(xué)術(shù)沉淀，適宜技術(shù)和實戰(zhàn)經(jīng)驗，提出了三級聯(lián)動的物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)架構(gòu)，獲得了業(yè)內(nèi)的高度認可。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”，通過智能處理信息來管理患者，并通過大數(shù)據(jù)訓(xùn)練，結(jié)合便攜式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，給每一個患者精確的日常生活指導(dǎo)和適當(dāng)?shù)幕顒右?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，如全球首個云端物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)實驗室、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-互聯(lián)網(wǎng)電視平臺”首席專家和《Clinical e-Health》英文雜志主編。

不過，在物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)的臨床實踐中，白春學(xué)發(fā)現(xiàn)仍然遺留著一些無法解決的問題，比如無法請專家身臨其境地進行科普教育和專業(yè)講座；無法隨時隨地請專家指導(dǎo)云端醫(yī)生的診療工作；無法全時空控制臨床醫(yī)療質(zhì)量，無法改善臨床醫(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)驗豐富的醫(yī)生很難滿足超過數(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。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實的基礎(chǔ)。

并非空談新概念

“元宇宙醫(yī)學(xué)無非是玩玩概念、只是個噱頭，有名無實。”“它和智能醫(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)。”“現(xiàn)在是數(shù)字化時代，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。在記者采訪中，有些專家表達了自己的質(zhì)疑。

如果只有概念而沒有技術(shù)和實踐，且不以產(chǎn)出作為目的，那么元宇宙醫(yī)學(xué)便如上所說，只是個噱頭，甚至可以說是“學(xué)術(shù)上的耍流氓”。不過據(jù)記者了解，白春學(xué)原本可以在2018年甚至更早的時候，就提出元宇宙醫(yī)學(xué)概念和進行相應(yīng)的研究，但由于當(dāng)時虛實聯(lián)動和人機融合等技術(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“元宇宙醫(yī)學(xué)協(xié)會暨聯(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、虛實融合與虛實聯(lián)動技術(shù)。其中，全息構(gòu)建又稱“多維信息”或“立體信息”，其來源是多渠道、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)運行的數(shù)據(jù)。全息仿真則有新的功能，可直接通過Unity Editor進行原型設(shè)計、調(diào)試和迭代，無須為冗長的模型構(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)中專家無法全時空服務(wù)的問題。

2018年，為了驗證這些技術(shù)的成熟度，白春學(xué)帶領(lǐng)團隊專門設(shè)計研發(fā)了一臺元宇宙醫(yī)學(xué)原型機雛形——BRM一體機，并于同年11月17日在廈門召開的ISRD會議上，啟動了全球多中心AR輔助物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)項目，開創(chuàng)了國際首個元宇宙醫(yī)學(xué)原型的臨床研究。

此外，在2019—2021年之間，白春學(xué)還開展了評估肺結(jié)節(jié)的PNapp5A體系化臨床項目和用于新冠肺炎的nCapp項目。前者用智能處理和全息仿真技術(shù)輔助虛實專家評估難定性肺結(jié)節(jié)，提高同質(zhì)化診療水平，助力分級診療；后者已經(jīng)得到美國胸科學(xué)會（ATS）的推薦，可通過精準(zhǔn)設(shè)計的智能系統(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)對記者說，目前的科技水平已經(jīng)為元宇宙醫(yī)學(xué)打下了扎實的基礎(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，就能實現(xiàn)監(jiān)測機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，通過后續(xù)的虛實聯(lián)動來實踐元宇宙醫(yī)療。“只有在元宇宙里實現(xiàn)了讓使用者無法分辨所處的是虛擬還是真實的沉浸式全息構(gòu)建，才能吸引患者和醫(yī)生進入元宇宙。”

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一體機為例說，為了更好和更高質(zhì)量地實施元宇宙醫(yī)學(xué)，BRM一體機的設(shè)計中提出了將全息構(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”；將虛實融合拓展為“虛實融合+質(zhì)量控制”；將虛實聯(lián)動拓展為“虛實聯(lián)動+人機融合”的元宇宙醫(yī)學(xué)框架。最終使“復(fù)雜問題簡單化，簡單問題數(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一體機中教會學(xué)員如何理解吸煙誘發(fā)肺癌時，就使用了全息仿真技術(shù)，這一開創(chuàng)性教學(xué)實踐取得了非常轟動的效果，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)航是一個很難掌握的技術(shù)，但應(yīng)用全息仿真技術(shù)進行教學(xué)和臨床實踐后，便取得了事倍功半的效果。

奪取國際話語權(quán)

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

最終，白春學(xué)當(dāng)選為主席，前Fleischner學(xué)會會長、美國紐約西奈山醫(yī)院呼吸病研究所所長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，中國歐盟物聯(lián)網(wǎng)合作歐盟主要專家之一的德國Christoph Thuemmler教授，以及中國科學(xué)院深圳理工大學(xué)計算機科學(xué)與控制工程院院長潘毅院士和呼吸疾病國家重點試驗室副主任陳榮昌教授當(dāng)選為副主席。意味著這一國際組織從籌建就得到了國內(nèi)外相關(guān)國際權(quán)威人士的認可和參加，并首次由我國專家成功牽頭成立協(xié)會，奪取了元宇宙醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的國際話語權(quán)。

白春學(xué)認為，目前，中國在元宇宙醫(yī)學(xué)上做到了8個最早：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》；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；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”；最早提出“元醫(yī)院”的設(shè)計。

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》，白春學(xué)先后邀請了來自亞洲、美國和歐洲的醫(yī)生，以及相關(guān)計算機和信息專家，組成了多學(xué)科專家組，從元宇宙醫(yī)學(xué)的定義開始，逐步達成了元宇宙醫(yī)學(xué)共識。專家組一致認為，創(chuàng)立“元宇宙醫(yī)學(xué)”的條件已經(jīng)成熟，可通過元宇宙的技術(shù)平臺，實踐全面感知、可靠傳輸和智能處理的物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學(xué)流程。即由虛實云專家與端醫(yī)生互動，進行元宇宙教學(xué)、科普、會診、分級診療和臨床研究；也可由虛實云專家與端用戶（含端醫(yī)生和患者，甚至家屬）互動，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、緊急救助、門診和會診等服務(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)”運行的基礎(chǔ)和保障。目前，美國食品和藥物管理局（FDA）已經(jīng)通過其醫(yī)療增強現(xiàn)實計劃審查虛擬和增強現(xiàn)實設(shè)備；我國也正在完善人工智能軟件的審批流程，這將為未來元宇宙醫(yī)學(xué)的虛擬現(xiàn)實設(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，元宇宙醫(yī)學(xué)聯(lián)盟將進一步開發(fā)虛實聯(lián)動和人機融合等技術(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，有效增強參與者（醫(yī)生、患者）、真實環(huán)境（設(shè)備）和虛擬環(huán)境（虛擬醫(yī)生、患者和設(shè)備）三者之間的無縫融合，最終將虛擬世界的醫(yī)療拉入現(xiàn)實世界的醫(yī)療并進行互動，給大眾的就醫(yī)和醫(yī)院的管理帶來革命性變化。