揭开“元宇宙医学”面纱

文/本刊记者 郭潇雅

将患者从真实世界拉入到自然逼真的虚拟世界中，进行人机联动的医疗服务，这便是元宇宙医学，你期待吗？

“元宇宙”这个在2021年火遍全球的热词，如今也延伸到了医学领域。2022年2月19日，全球首个“元宇宙医学协会暨联盟”（IAMM）在上海成立。据悉，此前元宇宙已经与第三代半导体、6G通信、量子计算和新一代信息技术融合应用等新技术，写入了《上海市电子信息产业发展“十四五”规划》。

对于“元宇宙”这个词，很多人只知其名，不知其意。复旦大学附属中山医院呼吸科教授、元宇宙医学创立大会主席白春学介绍，元宇宙最初源自美国数学家Vernor Vinge教授于1981年出版的小说《真名实姓》，创造性构建了一个通过脑机接口进入并获得感官体验的虚拟世界。随后，美国科幻大师Neal Stephenson在小说《雪崩》中正式提出这一概念，描述了互联网人通过化身（Avatar），和平行于现实的网络世界感知交互。可以说，元宇宙是虚拟现实（VR）和增强现实（AR)眼镜上的互联网，是将要普及的下一代移动计算平台，是基于数字技术构建的一种“人以数字身份参与”的虚实融合“三元数字世界”。

而“元宇宙医学”则是在白春学牵头的《元宇宙医学专家共识》中，首次将其定义为“通过AR技术实施的物联网医学”，通过虚实融合、人机融合和虚实联动技术结合物联网全面感知、可靠传输和智能处理技术的策略，全时空地指导经验不足的医生解决医学问题，以便联动、高效、精准、同质化地提高医疗服务和大健康水平。

物联健康新契机，

直面名家零距离，

虚实联动加质控，

人机触合谁能敌。

白春学为元宇宙医学作诗一首。

深耕医疗物联网

中国地大物博、幅员辽阔，各地区经济社会发展水平差距较大，导致医疗资源分布极不均衡。由于大小医院之间优质资源和医师经验的差异，使小医院存在高端设备覆盖率低、技术掌握度低和患者认可度低的现状，大量患者涌到大城市的大医院求医问药，又引发“看名医难、入名院难”的困境。同时，由于大医院专家面对的患者太多，还存在诊疗时“预防差、保健差、管理差和康复差”等问题。为解决这些痛点，互联网和物联网医学应运而生。而白春学正是在我国提出“物联网医学”概念的第一人。

在10多年前，还处于“移动时代”的大背景下，对于医疗与信息的首次结合，市面上有的人叫远程医疗，有的人叫移动医疗，有的人直接叫“mobile health”。白春学回忆，他之所以不叫“移动医疗”而定义为“物联网医学”，是因为移动医疗只是一个可靠传输的特性，既没有感知又没有智能处理，但物联网医学包括全面感知、可靠存储、智能处理，是三级联动的智慧医疗体系，在临床研究上会更加具有优势，能真正做到真实世界研究，而移动“mobile”做不到。

2009年，白春学率先研发出了基于手机的无线传感肺功能仪，美国胸科学会（ATS）会刊名人录为此专题报道并认可了“物联网医学”。随后几年中，他还开展了慢性气道疾病、睡眠呼吸暂停和肺结节的诊治实践。在EU-China IoT Advisory Group中，白春学作为中国唯一的医学专家，参编了《中国欧盟物联网合作白皮书》。

2014—2016年，白春学连续出版了三部中文物联网医学相关专著，而且与Christoph Thuemmler教授一同主编英文专著:《e-Health 4.0》，尤其是在《实用物联网医学》一书中，大胆进行顶层设计，根据自己的学术沉淀，适宜技术和实战经验，提出了三级联动的物联网医学架构，获得了业内的高度认可。以理论为基础，白春学开展了“物联网肺功能智能辅助管理慢阻肺”的临床工作，应用“物联网肺功能+临床信息+CT影像”，通过智能处理信息来管理患者，并通过大数据训练，结合便携式物联网设备，给每一个患者精确的日常生活指导和适当的活动规划，加速病情缓解，提高生存质量。

此外，白春学建立了多家和物联网医学相关的挂靠和兼职单位，如全球首个云端物联网医学实验室、上海呼吸物联网医学工程技术研究中心等。他还被聘为“健康中国-互联网电视平台”首席专家和《Clinical e-Health》英文杂志主编。

不过，在物联网医学的临床实践中，白春学发现仍然遗留着一些无法解决的问题，比如无法请专家身临其境地进行科普教育和专业讲座；无法随时随地请专家指导云端医生的诊疗工作；无法全时空控制临床医疗质量，无法改善临床医生之间“手工业作坊式”诊疗水平等。究其原因，不仅与互联网、物联网技术本身的限制有关，更与经验丰富的医生很难满足超过数百倍于己的需求有关。要想解决这些难题，需要更完善的技术平台。白春学了解到，基于元宇宙相关新技术，可以很好地解决这些问题。

可喜的是，在医疗物联网领域深耕十余年的白春学，引进并培养了大批医工结合的复合型人才，为元宇宙医学的开天辟地奠定了坚实的基础。

并非空谈新概念

“元宇宙医学无非是玩玩概念、只是个噱头，有名无实。”“它和智能医学应该没啥区别，属于智能医学范畴，还是应该叫智能医学。”“现在是数字化时代，是不是应该叫数字医疗而非元宇宙医学？”元宇宙医学刚一提出，“内卷”的声音就相继而来。在记者采访中，有些专家表达了自己的质疑。

如果只有概念而没有技术和实践，且不以产出作为目的，那么元宇宙医学便如上所说，只是个噱头，甚至可以说是“学术上的耍流氓”。不过据记者了解，白春学原本可以在2018年甚至更早的时候，就提出元宇宙医学概念和进行相应的研究，但由于当时虚实联动和人机融合等技术还不成熟，所以一直等到了现在才提出元宇宙医学。

2月19日，全球首个“元宇宙医学协会暨联盟”（IAMM）在上海成立。

白春学告诉记者，元宇宙医学包括的技术有全息构建、全息仿真、虚实融合与虚实联动技术。其中，全息构建又称“多维信息”或“立体信息”，其来源是多渠道、多视角、多方位的，也包含了系统所有信息的模型，具体表现为系统中的数据不仅有各设备的工作信息、数据传递信息、系统交互信息，更包含了影响系统运行的数据。全息仿真则有新的功能，可直接通过Unity Editor进行原型设计、调试和迭代，无须为冗长的模型构建和部署所困扰。初步研究表明，全息仿真在医学领域大有可为，可以解决物联网医学中专家无法全时空服务的问题。

2018年，为了验证这些技术的成熟度，白春学带领团队专门设计研发了一台元宇宙医学原型机雏形——BRM一体机，并于同年11月17日在厦门召开的ISRD会议上，启动了全球多中心AR辅助物联网医学项目，开创了国际首个元宇宙医学原型的临床研究。

此外，在2019—2021年之间，白春学还开展了评估肺结节的PNapp5A体系化临床项目和用于新冠肺炎的nCapp项目。前者用智能处理和全息仿真技术辅助虚实专家评估难定性肺结节，提高同质化诊疗水平，助力分级诊疗；后者已经得到美国胸科学会（ATS）的推荐，可通过精准设计的智能系统，获取相关临床信息和CT影像，辅助发现疑似和可疑病例。这两项研究都是基于元宇宙医学技术开展的，因此，白春学并非在空谈新概念。

白春学对记者说，目前的科技水平已经为元宇宙医学打下了扎实的基础，应用光敏元件、气敏元件、力敏元件、声敏元件和放射线敏感元件等传感器，就能实现监测机体的生理和病理变化，其后可以让医生或者患者在元宇宙中，以“数字孪生”替身，通过后续的虚实联动来实践元宇宙医疗。“只有在元宇宙里实现了让使用者无法分辨所处的是虚拟还是真实的沉浸式全息构建，才能吸引患者和医生进入元宇宙。”

白春学使用第二代分体式AR 眼镜开展临床工作。

白春学以BRM一体机为例说，为了更好和更高质量地实施元宇宙医学，BRM一体机的设计中提出了将全息构建拓展为“全息构建+全面感知”；将全息仿真拓展为“全息仿真+智能处理”；将虚实融合拓展为“虚实融合+质量控制”；将虚实联动拓展为“虚实联动+人机融合”的元宇宙医学框架。最终使“复杂问题简单化，简单问题数字化，数字问题程序化，程序问题体系化”。

“当然，元宇宙医学也可以应用在教学和培训工作中。”白春学介绍，例如在BRM一体机中教会学员如何理解吸烟诱发肺癌时，就使用了全息仿真技术，这一开创性教学实践取得了非常轰动的效果，学员们可以沉浸式身临其境地看到吸烟引起的肺泡破坏，及其与肺癌发病的关系。另外，在呼吸内镜手术中，磁导航是一个很难掌握的技术，但应用全息仿真技术进行教学和临床实践后，便取得了事倍功半的效果。

夺取国际话语权

2022年2月18日晚11点，“元宇宙医学协会暨联盟（IAMM）”遴选委员线上投票活动顺利结束。这次线上投票参加选举委员80人，实际投票80人。

最终，白春学当选为主席，前Fleischner学会会长、美国纽约西奈山医院呼吸病研究所所长Charles A·Powell教授，荷兰莱顿大学医学中心疾病管理电子健康应用战略主席Niels H·Chavannes教授，中国欧盟物联网合作欧盟主要专家之一的德国Christoph Thuemmler教授，以及中国科学院深圳理工大学计算机科学与控制工程院院长潘毅院士和呼吸疾病国家重点试验室副主任陈荣昌教授当选为副主席。意味着这一国际组织从筹建就得到了国内外相关国际权威人士的认可和参加，并首次由我国专家成功牵头成立协会，夺取了元宇宙医学领域的国际话语权。

白春学认为，目前，中国在元宇宙医学上做到了8个最早：最早做元宇宙医学雏形工作；最早发表元宇宙医学定义；最早发表《元宇宙医学专家共识》；最早将Clinical eHealth改为接受元宇宙医学的杂志；最早创建元宇宙医学协会；最早创建元宇宙医学联盟；最早召开“元宇宙医学大会”；最早提出“元医院”的设计。

新的概念需要新的规范，为了制定《元宇宙医学专家共识》，白春学先后邀请了来自亚洲、美国和欧洲的医生，以及相关计算机和信息专家，组成了多学科专家组，从元宇宙医学的定义开始，逐步达成了元宇宙医学共识。专家组一致认为，创立“元宇宙医学”的条件已经成熟，可通过元宇宙的技术平台，实践全面感知、可靠传输和智能处理的物联网医学流程。即由虚实云专家与端医生互动，进行元宇宙教学、科普、会诊、分级诊疗和临床研究；也可由虚实云专家与端用户（含端医生和患者，甚至家属）互动，提供预防、保健、体检、疾病诊断和治疗、康复、慢病管理、居家看护、紧急救助、门诊和会诊等服务，并逐渐拓展到大健康领域。

有专家指出，可靠的安全体系是“元宇宙医学”运行的基础和保障。目前，美国食品和药物管理局（FDA）已经通过其医疗增强现实计划审查虚拟和增强现实设备；我国也正在完善人工智能软件的审批流程，这将为未来元宇宙医学的虚拟现实设备和用途，设定监管要求并奠定保障基础。

白春学表示，未来，元宇宙医学联盟将进一步开发虚实联动和人机融合等技术，将与数字孪生技术结合，与区块链技术搭建新的医疗体系，有效增强参与者（医生、患者）、真实环境（设备）和虚拟环境（虚拟医生、患者和设备）三者之间的无缝融合，最终将虚拟世界的医疗拉入现实世界的医疗并进行互动，给大众的就医和医院的管理带来革命性变化。