遥感+医疗:时空大数据的新魔法 | 深度

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始于学术研究，忠于应用落地，“遥感信息+现代医学”正不断聚集学者、政府与资本的力量。

撰文 | 泰伯网 沐子

编辑 | 鹿野

几 乎大部分的时空大数据应用都将想象力集中在了智慧城市、智慧交通、智慧能源和自然资源等领域。

而当应用落地的关键词变成分化、细化，或许催化新场景才是产业常态。

近日，中国科学院院士、中国工程院院士李德仁担任名誉院长，中国科学院院士、宇航科学与技术研究院院长龚健雅担任院长，芬兰科学与人文院院士、测绘遥感信息工程国家重点实验室主任陈锐志担任执行院长，领衔成立“武汉大学人民医院医学遥感信息研究院”，构设了“遥感信息+现代医学”发展的初步蓝图。

这也意味着，时空大数据用于构建数字孪生智慧医院，环境遥感与健康GIS大数据分析等相关研究与实践已然开始。

时空数据赋能智慧医疗

谈及此次合作，李德仁院士表示，武汉大学人民医院党委书记万红慧、院长王高华主动提出“扩大遥感学科建设与医学学科的交叉融合”的构想，这与遥感学科试水“智慧医疗”应用场景的方向不谋而合。

若从“遥感+医疗”的概念算起，武汉大学与人民医院的合作并非一件新鲜事。

早在2019年末2020年初，由武汉大学计算机学院、人工智能研究院的杜博教授团队和测绘遥感信息工程国家重点实验室的张良培教授团队，与武汉大学人民医院放射科查云飞主任团队协作，研发了集早期筛查、病变评估、病灶分割功能和肺部及病灶像素分布直方图等功能于一体的新冠肺炎CT影像智能诊断系统。

能够明确的是，系统提高了新冠肺炎筛查速度与检测精度，并同时向武汉大学人民医院、意大利Humanitas大学附属医院等国内外医疗机构开放。这也恰好证实了遥感对医学影像数据处理、分析、建模、诊断的作用。

虽然医学影像处理与遥感图像处理有差别，但龚健雅院士表示，基于深度学习人工智能等算法模型是相通的。遥感学院已有健康GIS团队，未来可通过小组合作搭建深度学习的图像框架。

除了遥感影像支持小样本病灶区域的检测和识别之外，李德仁院士指出，精准导航与人体药物投送等方面的合作空间广阔。

在他看来，体内的微空间同样具有高精度定位的需求。“手术机器人可以根据导航进入身体内。此外，医生希望将来能支持胶囊的精准导航控制，即针对患者的病情，把患者吃进去的胶囊送到病灶区域，达到只干预病灶区而不影响其他区的定点、精准治疗效果。当然，这需要对体内空间进行精确三维建模与定位。”

至此，李德仁院士认为，导航定位可以从室外做到室内，甚至精确到体内。这也将是导航定位技术未来的发展趋势之一。

学者加盟，跨界融合

事实上，早在多年前，当诸多自助一体机出现在医院挂号大厅，传统医疗市场已正式拉开了智慧化的序幕。

然而业界深知，由于过去学科不交叉，遥感与医疗的融合做得还不够。

如今，智慧医学真正从理念走向了应用。从“我国60岁及以上人口为2.6亿人”的数据推测，老龄化居家养老市场确实已然体现出了巨大的需求力。

而在“雪亮工程”推动下安装的上亿摄像头，由于存在死角等难点，终究没能真正做到维护疫情监测在内的公共安全。

“如果有了室内外一体化高精度导航定位，能将老人的活动数据精确到一米之内。”李德仁院士表示，“手机多源融合室内定位技术持续跟踪、管理患者的位置大数据，将更有效地管理包括高血压、心梗在内的患者。即便患者在家中无人时意外摔倒，相关系统也可以自动、即时输出数据并上传至医院。这一技术可纳入精准医疗及护理，实现病人诊室导航、设备跟踪管理、养老院内老人的护理及时呼叫、医护流程管理等。”

除了记录位置，定位数据还可以记录人的姿态。李德仁院士表示，“大部分疾病都有一定的潜伏期，而人们对于生病的反应多数是迟钝的。例如，当下国内年轻人的肠癌更多是因为自己发现病情时间太迟，直到大出血才去看病，而不是发现自己在卫生间逗留时间异常后即刻去看病。相比之下，连续位置大数据可以记录人在卫生间的常规时间与异常时间，提示一定的拐点和时间节点，从而做到及时诊断、及早防治。”

医学与遥感学科专业跨度虽大，但一直不乏从事医学和人体相关研究的遥感专家学者。

当李德仁院士在重点实验室向青年教师们发出“各位老师，你们有没有对医学遥感项目感兴趣？”的邀约时，不少从国外回来的专家教授纷纷应邀入局。

例如，从法国回来的罗斌教授正在跟医院人员做体内微空间三维建模与病灶识别；从芬兰回来的陈亮教授，一直研究体内微空间医疗机器人定位，制定人体的内外结构参数，解决人体内的精准导航控制，还计划研究医疗机器体内外一体定位导航通信一体化芯片，能够支持用声音、磁场、陀螺、太赫兹等多种无线电信号进行融合定位等。

更有甚者，一套经内镜逆行性胰胆管造影术（ERCP）解译系统，使胆总管与胆总管结石分割精度高达95%，已与人民医院联合在Endoscopy（影响因子为10.093）上发表了论文；武汉大学联合西安邮电大学、中电科58所和西安蓝极医疗承担了国家重点研发计划项目课题“适配软性电子内窥镜的蓝光激光刀手术成像转录系统”，已于2021年底在西安交大一附院进行了两次动物实验；一套基于磁传感器阵列和惯性传感器的胶囊机器人定位原型系统，定位精度已达6mm，还正在改进提升之中；重点实验室博士后研究员郑杰，作为共同第一作者，在Nature子刊上发表了《复合纳米材料辅助激光解吸/电离用于泛癌诊断和分类》；由李德仁院士牵头联合17位院士完成的中国工程院重大咨询项目“大疫情后常态化的基于时空位置大数据的公共疫情防控服务体系”被列为2022年中国工程院1号建议。

也正因如此，基于医疗与遥感的融合需求，体内微空间建模与病灶识别、体内微空间医疗设备定位、健康GIS（地理信息系统）、医学影像智能解译等前沿领域，成为此次武汉大学医学与遥感合作优先主抓的几大方向。

落地不易，呼吁资本入局

某种意义上，疫情的到来进一步促进了我国智慧医疗产业的发展和变革，也加速了医疗产业链各个环节的数字化、智能化转型。

瞄向“人人防控、科学防控、精准防控”，李德仁院士、刘经南院士、龚健雅院士以及上海瑞金医院的宁光院士曾联合向上层提交建议，即用武汉大学教授陈锐志的音频导航系统为“北斗”补上室内导航短板，将手机定位精度提高至0.5米到1米，利用大数据精准防控。

眼下，李德仁院士正在研究的课题，便是在当前环境下，首先在机场、火车站等公共场合建立基于时空位置大数据的公共疫情防控服务体系。

在疾病与生态环境的关系中，遥感大数据的分析至关重要。李德仁院士指出，“从全世界范围来讲，已经有一些从事医学流行病学的专家利用地理信息GIS来做相关研究。”

一个典型的例子是，“18世纪的欧洲，曾流行一种传染病。有一个医生他就问每个患者他们发病时的位置。通过分析患者居住地与饮用水的空间位置关系，这位医生发现了流行病发病的根源——河水的污染。”

在未来的规划中，国家或将研制发射高光谱遥感卫星，创建生态环境人类健康数据库，开展环境因素对地方病、传染病扩散的影响研究。

但李德仁院士也提醒业界同仁，时空数据融入智慧医疗建设仍然存在几大难点。

其一，人体很宝贵，精度要求高。“室内导航定位可以精确到厘米、分米和米，而人体的精度要求更高，一般需要精确到毫米。”

其二，人体的内部机构是非刚性的，不论是成像系统进入还是做导航定位还都比较困难。

摆在眼前的，是医疗仪器国产化、自主化低的现实。“国内大型的医疗仪器国产自主率很低，目前研究分子成像等手段的仪器几乎都是进口的。”

据报道，国内曾在2012年时引进了一台基于导航定位做精准开刀的达芬奇机器人。从引进一直到2019年，该机器人一共完成了13多万台手术，精度极高。然而，一台达芬奇手术机器人的造价在2200万元之上。

而这只是机器人本身的价格，并不包括它的服务费用和昂贵的耗材——机械臂。

与其说医用机器人大量依赖进口所造成医疗费用的增长是仪器成本的负担，不如说是国产水平低下的重压。

在“智慧医疗”的大方向之下，此次遥感信息与医学交叉融合，或有望在人体微循环和微空间领域建模和临床运用上突破。

只是，李德仁院士指出，“现代化医疗器械的研究或相应的处理方法都非常复杂。在起步期，业界想做一些前期研究并不困难，但真正要做强做大却不容易。至少，要先从研究突破，慢慢走向落地。”

毕竟纵观整个遥感产业发展，从过去主要进行遥感、地理信息系统GIS和北斗的集成，到目前落实通信、导航、遥感一体化，再从时空数据向医学融合，产业仍需要成长时间。

而产业的重构，自然也发出了呼吁资本的信号。李德仁院士表示，“通常，资本到位或多或少能加快研究、研发进度，甚至加快整个产业化的过程，也希望社会资本能够关注到‘遥感＋医疗’领域。”

在设想之中，类似智慧城市一样，打造成医疗体的医院场景将是一个蕴含医学信息和海量数据“富矿”。在发展我国医学遥感与信息技术中，无疑地需要政府和市场给予巨大的支持，才能推动我国自主产权的智能化医疗器件和软硬件系统的快速发展，从而造福于全人类。

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