數字醫療技術(未來醫學 數字醫學的技術路線探討(下篇 ))

劉子棟/文

數字化社會、智能化社會已經呈現“山雨欲來風滿樓”的味道，數字醫學也已悄無聲息地漸行漸近。盡管她是被動性地“隨波逐流”飄落在我們身邊，還帶著茫然不知所措的呆萌“表情”，甚至“瞎子摸象”的故事層出不窮。但歸根到底，醫學的數字化還是勢不可擋的，終有一天，成為醫學的主流。仔細揣摩數字醫學前期的探索經驗，我們發現還是有規可循的，并且IT技術的進步，已經為進一步數字醫學革命打下了堅實的基礎。

醫學走向數字化，或者說數字醫學之路，有兩種技術路線可循。一種是從事研究和開發IT技術的專業人士在研究如何把IT更深入地應用于醫學領域，就是以技術尋找應用。這是一種傳統的科技應用方式，幾百年來的科學技術應用，大多數走了這條道路；另一種是從醫學實踐角度上尋求IT技術的支持，也就是從應用端反推IT技術開發。后一種方式類似于蘋果公司喬布斯當年開發產品時的思路，從應用和體驗上設計和開發產品。前一種是技術導向型的思路，后一種是應用導向型的策略。筆者作為醫務工作者，客觀上對IT理論和技術是外行，只能從應用端，結合幾十年臨床醫學的經驗教訓，再通過學習和了解IT理論與技術發展的軌跡，并結合學習一些成功應用的模范案例，從中悟出一些可借鑒的技術路線，幫助我們來構思和設計醫學的數字化路線。因此，筆者所談及的數字醫學技術路線，是一個醫學工作者的視角下，理解和設計數字醫學的技術路線的思維模式。

對IT專業人士來講，談起IT理論，高深莫測，我們醫務工作者很難理解。實際上，在IT技術圈子里，很多理論和概念仍然存在著尖銳的爭議，可謂百花爭鳴的景象。筆者不敢陷入這些大咖、專家的爭論漩渦中，完全從醫學工作者對IT需求的思路去理解和學習，擯棄爭議，聚焦應用，設計數字醫學的技術路線，供醫學專家和IT專家參考。

在數字醫學所應用的IT技術中，首先是各種各樣的傳感器。我們知道現在監測各種參數的傳感器正在微型化、精確化、通用化，可以通過這些傳感器獲得生物體各種各樣的生物數字信息。比如溫度、壓力、微電壓、血氧、心電、肌電、生物電阻抗等等一眾傳感器已經精密到不可思議的程度，可以把各種我們想要的信息精確地收集下來，并傳輸到數據中心。這如同人體分布于全身廣泛組織中的各種神經末梢，通過這些神經末梢的“感覺”，把人體的各種信息收集、并通過神經網絡向上傳輸。這些人體的神經末梢，就相當于當今IT技術的“傳感器”。

其次，用在數字醫學應用中另外一類IT技術，就是網絡技術，包括方興未艾的物聯網技術（IoT），它的技術進步和廣泛應用，能夠在眾多醫療設施、甚至是其中的一些配件中，實現數據的上下行無縫對接，這就為計算機中心對醫療設備進行整體和分散監測與控制（實現上下行的‘監控’）提供了保障。就如同人體的神經網絡系統，能夠把來自人體無處不在的神經末梢（傳感器）上傳下達。這些“神經網絡”包括有線網絡和無線網絡，尤其是應用越來越廣泛的WIFI網和神乎其神的5G。

再次，那就是IT技術中膾炙人口的云技術。其實云技術是一組復雜而又系統的IT技術概念，它們的確切含義和應用形式，就連IT業內的專家也還眾說紛紜。然而，筆者作為IT的外行，以初生牛犢不怕虎的心態，斗膽把這些高深莫測的復雜問題簡單化地理解為：云計算、霧計算、邊緣計算。云計算簡單地說就是虛擬技術，就是虛擬出一臺并不存在或者說看不見摸不著的高性能計算機，甚至是一臺計算能力龐大的超級計算機。如果這樣說描述還不能夠清楚，可以換一種說法，那就是通過云計算能夠向用戶提供的不再是復雜細節和結構上的物理計算機，而是用軟件整合各種資源，向用戶提供統一的使用接口。這就有點像用電——用戶只要一個電源接口，購買用電費用，不需用戶自己去發電、變電和建設電網，插到插座上就可以從電網上用電。霧計算是云計算與用戶間的一個數據中心，相比遙遠的云來講，霧更接近地面。同樣的道理，霧計算就是更靠近用戶的一個數據處理中心，進行本地化數據處理、把一部分數據向云計算傳輸。而邊緣計算是指各個站點的計算，與霧計算有相似之處，但霧計算核心是決定數據的傳輸方向；而邊緣計算中各個智能數據終端本身就是提供計算能力的一部分。更加形象地描述，那就是云技術相當于人體的大腦神經中樞，而霧計算有點像脊髓的低級神經中樞，那邊緣計算應該就是遍及全身的神經節了。

上述三級的IT技術物理單元，構成了整個信息網絡的閉環，是醫學數字化的基本構件，相當于人體神經網絡系統的閉環：神經末梢、外周神經和神經干、神經節、脊髓中樞、大腦中樞。在人體，正是有了這些神經網絡閉環系統，才具備了人體自主和非自主的控制系統，就是所謂的交感神經與非交感神經。

但運算的單元是非物質的，或者說是“軟”的，就是所謂的軟件，尤其是當今被全世界炒作的如火如荼的“人工智能”。深入地看人工智能又可進一步分層三個層級：人工智能、機器學習和深度學習。然而，“人工智能”在當前還不可能具備人類所具有的“智慧”，還不能像人體的大腦通過自主和非自主神經網絡，控制著人體各個系統、組織、細胞以及微細結構。但是，醫學的數字化，在某種程度上，在逐漸地進行數據收集與分析，通過軟件進一步深度開發，再結合人工智能和機器學習及深度學習，最終實現對IT整個閉環網絡的自動或非自動控制，筆者認為是可行的。

從人體的神經網絡系統的構成和工作原理，可以倒推數字醫學的技術路線，就是筆者對上述醫學數字化技術路線的一種淺薄的認識。當然這還是不全面的，甚至是片面的，僅僅提出來這樣一種觀點，供專家們批評指正。

筆者還想強調的一點就是，當前的IT技術正日新月異地蓬勃發展，新理論、新概念、新技術、新應用交相呼應，雨后春筍，像區塊鏈、數字孿生等技術已經開始應用于醫學，就連二次元、元世界這些虛擬世界的小眾技術，也開始向醫學領域滲透，并且，基于擴展現實技術提供的沉浸式體驗，基于數字孿生技術生成的現實世界的鏡像，基于區塊鏈技術搭建的經濟體系和病人數字身份，已經開始將虛擬世界與現實世界進行跨界融合。甚至于，一些省市，比如浙江、黑龍江、上海、濟南、合肥等地都已明確將醫療劃入元宇宙發展生態范疇。可以想象，IT技術這種無孔不入及無時不在的滲透力，最終將把醫院的院墻徹底推倒，讓舊的醫療模式摧枯拉朽般被電商式模式相似的數字醫學模式取代，形成完全超乎現實想象力的新醫療模式。是天方夜譚嗎？不是，筆者團隊正在從事人工智能支撐下的家庭血液透析整體解決方案的研發，在不久的將來，腎衰竭尿毒癥患者隨時隨地進行人工智能呵護下的血液透析的場景，已經是“隔花人遠天涯近”。該治療模式的最大優越性是在不增加醫療成本的情況下讓醫療服務的可用性和質量方面實現大的突破，透析病人的生命可以延長二到三倍，生活質量大幅度提高。

在傳感器、網絡技術、計算力等飛躍發展的今天，醫學領域通過進一步的信息化建設、更多數據的采集（非接觸式、接觸式和植入式醫學數據的獲取）、無縫隙的網絡上下行傳輸以及計算力、人工智能的顯著進步，將為財務平面、社會層面和專業領域帶來翻天覆地的革命性進步，數字醫學，未來可期。