医用数字人论坛：虚拟现实技术支撑医疗创新发展

11月12日—13日，由工业和信息化部、江西省人民政府共同主办的2022世界VR产业大会在江西南昌召开。作为大会亮点活动之一，由虚拟现实技术与系统全国重点实验室和鹏城实验室承办的世界VR产业大会暨医用数字人论坛同期举行。本次论坛的主题为《聚焦医用数字人体 支撑医疗创新发展》，论坛由中国工程院院士赵沁平担任主持人，中国工程院院士张运、戴琼海、刘良分别发表演讲，与国内外专家学者、龙头科技企业管理者共同研讨虚拟生理人体的发展方略，明确“VR+医疗”产学研创新方向，推动相关成果落地转化应用，助力区域经济社会发展。

本次论坛聚焦虚拟生理人体多尺度智能混合建模及其医用可交互自主演化仿真方面的共性科学问题，围绕医疗数据获取与处理、个性化精准诊疗、新型医疗器械和新药研发等领域，启迪科学思想、凝聚专家共识、谋划产业发展，促进虚拟生理人体多学科交叉研究与应用要素的汇聚，探寻新概念信息技术支撑途径，推动“VR+医疗”产业新技术、新模式、新业态的创新发展。

国家自然科学基金委信息科学部常务副主任刘克在致辞中表示，随着虚拟现实、人工智能等信息技术与医学、生命科学等学科交叉融合的不断深入，构建医用数字人体，解密人体疾病的产生与演化，并开展精准诊疗，正在成为医工交叉领域的前沿热点。

江西省卫健委巡视员曾传美在致辞中预测，未来5到10年，医用数字人体的仿真和建模将为生命科学和医药领域带来史无前例的颠覆性发展，医用数字人体正成为未来个性化医疗健康的重要基石。

中国工程院院士、清华大学教授戴琼海表示，元宇宙是人类未来的数字化生活方式，由Web3.0、可穿戴设备、区块链、XR、5G等多项新兴技术交叉融合，共同描绘出元宇宙雏形，并由感知、计算、重构、交互和协同五大基础领域构建了元宇宙的完整技术体系。戴琼海指出，元宇宙最重要的关键技术体现在五个层面：一是感知（多模态感知融合），即元宇宙的物理基础；二是计算（强算力全时智能），即元宇宙的核心动力；三是重构（物质与意识统一），即元宇宙的构建方式；四是协同（无时无处不链接），即元宇宙的链接协作；五是交互（全感觉沉浸交互），即元宇宙的虚实融合。未来元宇宙世界是在感知、计算、重构、协同和交互这五个方面的关键技术共同提升下构建更完整的。

首都医科大学附属北京友谊医院副院长、首都医科大学教授王振常表示，人体数字孪生是多模式构建、多维度的感知，在医学角度主要从三个方面去构建孪生体：一是解剖方面的数字孪生，是基于解剖断面数字化进行的数字人体孪生和构建；第二是基于影像的孪生体，使用影像学进行人体孪生，然后针对靶器官生物信息和数据进行分析；三是描绘数字空间下人体生理健康状态的数字孪生。“希望通过多学科交叉共同助推发展人体数字孪生，实现常见重大疾病少发病、晚发病、不发病，为健康中国作出贡献。”

中国工程院院士、澳门科技大学前校长刘良表示，第一次世界科技革命是蒸汽机，第二次是发电机，第三次是互联网，第四次是系统生物学技术，第五次是人工智能、电子信息技术。刘良表示，现在需要将第四次和第五次科技革命的成果相融合，驱动前沿生物技术和人工智能技术的融合创新。在生命科学领域有三化，一是数字化，包括基于电子计算机开展细胞功能数字化、疾病机理数字化、药物作用机制数字化、病人数字化等，涉及生命科学、医学、中医药等方方面面；二是智能化，以类脑研究为代表，整合形成疾病数据库，打造智能化诊疗系统；三是工程化，中医药方面的工程化技术非常重要，如果工程化的技术实现人机交互对话，这将是一个巨大的飞跃。

刘良指出，中医药学有三个更加需要集成应用多学科先进技术与方法，开展融合创新研究的方面。一是技术，中医药只有通过多学科的先进技术开展融合创新，才能够取得研究的突破，甚至临床治疗疾病；二是以中医药为主体的多学科结合创新型人才；三是基于“BT+IT”为核心的融合创新技术解析中医药的复杂原理，中医药数字化必须以多学科高新技术为支撑，建立数字化、工程化、智能化以及精准中医药个体化诊疗系统，使传统中医药取得突破性发展，并为世界医学和人类健康做贡献。

北京理工大学教授王涌天表示，科技改变着我们的日常生活，也推动着现代医学的进步，为临床医学诊疗带来巨大变革。目前临床科学面临三大挑战，一是成像质量差，图像对比度低；二是精准定位难，术野受限，重要组织不可观，导致治疗严重依赖经验；三是空间信息少，引导图像缺乏三维空间信息。王涌天指出，增强现实是精准诊疗的有效途径，需要构建技术体系，突破关键技术，建立开放平台，研制应用系统，最终形成转化平台，提高治疗效果，从而实现增强现实手术导航的普及推广应用，并促进产业发展。

上海交通大学Med-X研究院副院长顾力栩表示，智能化的医疗时代为临床医学带来了巨大变革，像医学影像导航、人工智能、增强现实、虚拟现实等技术快速发展和融合，颠覆了传统医疗行业，诞生了医疗机器人这一崭新领域，也被称为智能技术的集成展示结晶体。因此，医疗技术正在迅猛变革，冲向微创化、精准化、智能化和自动化的新时代。顾力栩介绍道，腹腔镜手术机器人作为手术机器人的代表产品，可以在体表开多孔，在内窥镜直视引导下，用机械手进行胸腹部手术，应用于普外科、消化科、胸外科、泌尿外科、妇科等领域的手术，临床价值极大，扩展了手术医生的眼和手，提升了手术稳定性和准确性，节省了医生的体力，降低了患者的创伤。

哈尔滨工业大学计算机学院感知计算中心主任王宽全表示，虚拟生理心脏技术另辟蹊径，利用医学、数学、计算机科学等多学科建立心脏生理、病理的计算模型。从微观分子尺度到宏观心脏器官尺度，通过计算机仿真研究心脏的生理活动规律及致病机理，为心脏疾病的预防与诊断提供坚实的理论基础和技术支撑。王宽全指出，虚拟生理心脏技术是生命科学领域的一个重要前沿研究方向，虽然国内发展相对滞后，但也是国家的重大需求之一。

在虚拟心脏建模方面，需要从离子通道模型到细胞模型再到组织模型，建立从微观到宏观的模型仿真。但由于心肌细胞的数量巨大，导致仿真的运算量非常大，所以需要使用巨型计算机加快运算速度。并且，真正有价值的模型需要将所有实验数据进行验证，得到符合生物试验的结果。这些模型仿真可以用来解决心脏疾病方面以及药物筛选评估方面的问题，有助于虚拟手术、心率不齐等方面的研究。王宽全认为，未来“虚拟生理人体”需要更加个性化的建模方法和技术探索。要把握信息技术革命的契机，在人工智能技术和信息科技高速发展的大背景下，组建具有国际影响力的中国虚拟人体团队，做出具有国际影响力的虚拟人体研究。

南昌大学第二附属医院副院长宋莉表示，VR与传统产业的融合创新可以促进跨行业的深度融合发展，从而创造出许多创新的产品和解决方案，解决许多传统产业中存在的问题。虚拟经济与实体经济的结合满足用户不断进化中的应用需求，未来VR与产业的融和创新有着非常广阔的应用前景。宋莉预测，未来的虚拟现实技术在口腔医学方面的发展趋势主要有5点：一是视觉效果更逼真，有高度沉浸的虚拟环境，高度真实的口腔组织和丰富多样的显示方式；二是模拟类型更复杂丰富；三是交互更自然；四是手术机器人更先进；五是产学研进一步深度融合。

北京航空航天大学虚拟现实/增强现实国家工程实验室主任郝爱民表示，医用数字人是指专门面向医学应用场景而构建的数字人，既包括虚拟患者，也包括健康人，具体可分为问诊数字人、影像数字人、手术数字人、组学数字人、病/药理实验数字人等。

郝爱民表示，虚拟患者是在电脑里模拟的数字化病人，它能够彻底改变医学。郝爱民指出，医用数字人发展恰逢其时，在技术发展、政策支持、需求牵引等多方面处于重要发展机遇期。这既是机遇，也是挑战。医用数字人是数字人与数字医疗在医疗健康领域的技术集成和产业落地，而数字医疗是“健康中国”战略的基础和保障。为发展高水平数字医疗，医用数字人将有助于我国突破高水平医生培养难、手术预演评估难、药物研发难这三大瓶颈。郝爱民表示，医用数字人对人体解剖、手术训练、规划预演与术中导航都有十分重大的意义，医生可以不在真人身上练手，可以在数字化的病人身上反复练习，提高技能。

在新药、新医疗器械的转化医学研究方面，基于虚拟人体可以对病理和药物的作用进行研究，并进行药物虚拟临床试验，能够模拟不同患者群体的给药剂量，预测毒副作用，加速新医药的使用和推广等，并可为多模态医学成像、手术机器人、微创精准手术等相关医疗器械研发提供新概念实验靶场。