聚焦医用数字人体 支撑医疗创新发展

随着虚拟现实技术的不断进步，其与传统产业的融合创新，解决了许多传统产业中存在的问题，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了巨大变革。近日，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国家重点实验室和鹏城实验室承办的医用数字人论坛同期举行。

本次论坛内大咖云集，由中国工程院院士赵沁平担当主持人，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。

VR技术全方位支撑现代医学

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虚拟人体相关的关键技术、支撑平台和应用系统，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。

中国工程院院士、澳门科技大学前校长刘良指出，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，驱动以前沿生物技术和人工智能技术的融合创新。

刘良表示，在生命科学领域有三化，一是数字化，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，VR和数字化技术涉及到生命科学、医学、中医药等方方面面。二是智能化，是以类脑研究为代表，整合形成疾病数据库，打造智能化的诊疗系统；三是工程化，对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，将是一个巨大的飞跃。

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介绍到，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。虚拟患者是电脑里面模拟的数字化的病人，它能够彻底改变医学。

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，基于虚拟人体对病理和药物的作用进行研究，进行药物虚拟临床试验，可以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的医疗器械研发提供新概念实验靶场。

长江学者，北京理工大学教授王涌天表示，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，上海交通大学教授顾力栩表示，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，医疗技术正在迅猛地变革，冲向微创化、精准化、智能化和自动化的新时代。

顾力栩介绍到，医疗机器人主要分为手术机器人、康复机器人和辅助机器人。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。其临床价值极大，扩展了手术医生的眼、手，提升了稳定性、准确性，节约了医生的能量，降低了患者的创伤。

其他还有神经介入机器人、骨科手术机器人、胸腹部穿刺定位机器人等等，但都面临价格昂贵、配准较慢、易用性不够等问题。

南昌大学第二附属医院副院长、教授宋莉表示，虚拟现实技术也广泛应用在口腔医学领域，结合力反馈技术、人机交互技术、定位追踪技术、5G互联网技术，为口腔临床诊疗、手术辅助导航、教育培训等方面提供了新的手段和途径。

宋莉介绍到，相较基于经验和手工操作的传统口腔医学，基于VR技术的口腔医学有以下重要意义：一是，基于3D／4D(动态)影像，可建立更准确的病人口腔信息；二是，量化的诊断分析，可辅助治疗方案设计；三是，构造虚拟病人，提供逼真的手术训练方式；四是，利用高精度的数据，实现质量可控的机器人自动治疗。

哈尔滨工业大学计算机学院感知计算中心主任、教授王宽全表示，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。

虚拟心脏建模技术的应用非常地广泛，可以叫虚拟生理人平台，在该平台可以解决基础的心脏病理或生理机制方面的问题，也可以用于病理机制探索、虚拟手术、精准医疗和实时健康预警以及药物安全评价等多个方面。

医用数字人正处于重要发展机遇期

随着虚拟现实、人工智能等信息技术与医学、生命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国际竞争的前沿热点。

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，从医学角度，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。

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。

江西省卫生健康委党组成员、一级巡视员曾传美预测，未来五年到十年，在生命科学和医药领域，即医用数字人体的仿真和建模，将带来史无前例的颠覆性发展，医用数字人体正在成为具有强力支撑的新概念、基础设施和未来个性化医疗健康的重要基石。所以要提前做到以下三点：一是注重前瞻性思考，不断地更新发展理念；二是注重全局性谋划，不断构筑发展优势；三是注重创新性突破，不断提升发展水平。

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。

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五点：一是。视觉效果更逼真沉浸，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；三是交互更丰富自然；四是手术机器人更加先进；五是产学研进一步深度融合。