科技日?qǐng)?bào)記者 吳純新 通訊員 楊岑?胡弘
問(wèn)診蒼穹，明年我國(guó)將發(fā)射一顆名為“武漢大學(xué)人民醫(yī)院健康號(hào)”的衛(wèi)星，它也是全球首顆醫(yī)學(xué)遙感衛(wèi)星。
8月16日，科技日?qǐng)?bào)記者從武漢大學(xué)人民醫(yī)院新聞發(fā)布會(huì)獲悉，全球首顆健康研究領(lǐng)域的專用遙感衛(wèi)星，“武漢大學(xué)人民醫(yī)院健康號(hào)”醫(yī)學(xué)遙感衛(wèi)星（珞珈四號(hào)01星）將于2023年該院百年院慶之際發(fā)射升空。該衛(wèi)星將以遙感技術(shù)賦能環(huán)境健康與智慧醫(yī)療研究，以融合創(chuàng)新助力健康中國(guó)。
探測(cè)影響人類健康環(huán)境因子
今年4月，武漢大學(xué)人民醫(yī)院與武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、宇航科學(xué)與技術(shù)研究院達(dá)成合作，由3位院士領(lǐng)銜聯(lián)合成立“武漢大學(xué)人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)遙感信息研究院”。作為全球首家醫(yī)學(xué)遙感信息研究院，上述衛(wèi)星即該研究院推出的首個(gè)“遙感+醫(yī)學(xué)”融合科技創(chuàng)新成果。
“遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)具備大面積、高時(shí)效與周期性等優(yōu)勢(shì)，是探測(cè)影響人類健康環(huán)境因子的有效手段?！?武漢大學(xué)人民醫(yī)院副院長(zhǎng)李平湘說(shuō)。
健康環(huán)境監(jiān)測(cè)是人民健康的重要保障。目前，環(huán)境健康指標(biāo)監(jiān)測(cè)多采用地面布點(diǎn)等方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，存在監(jiān)測(cè)站點(diǎn)分布離散化、不均勻問(wèn)題，環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺乏空間連續(xù)性。同時(shí)，地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)前期建設(shè)成本高、后期維護(hù)任務(wù)重，難以在欠發(fā)達(dá)地區(qū)開(kāi)展持續(xù)有效健康環(huán)境監(jiān)測(cè)。
中國(guó)科學(xué)院院士、武漢大學(xué)宇航科學(xué)與技術(shù)研究院院長(zhǎng)、武漢大學(xué)人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)遙感信息研究院院長(zhǎng)龔健雅介紹，國(guó)際對(duì)地觀測(cè)組織GEO發(fā)布《GEOSS全球地球綜合觀測(cè)系統(tǒng)》制定的九大社會(huì)服務(wù)（健康、災(zāi)害、森林、能源、水體、氣候、農(nóng)業(yè)、生態(tài)、海洋）中，目前唯獨(dú)缺失針對(duì)健康領(lǐng)域的專用遙感監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，在數(shù)據(jù)源頭上限制了醫(yī)學(xué)與遙感信息領(lǐng)域進(jìn)一步交叉融合。
他說(shuō)，“武漢大學(xué)人民醫(yī)院健康號(hào)”醫(yī)學(xué)遙感衛(wèi)星是全球首顆“遙感+健康”專用衛(wèi)星。該衛(wèi)星設(shè)計(jì)載荷重約50kg，裝備可見(jiàn)光高光譜相機(jī)、紫外相機(jī)等，兼具高光譜、微光、紫外等多模式，具有一體化設(shè)計(jì)、成像范圍廣、工作模式多、圖像獲取快等優(yōu)勢(shì)，將重點(diǎn)圍繞中國(guó)，兼顧周邊國(guó)家，探測(cè)影響人類健康的環(huán)境因子。
據(jù)介紹，“武漢大學(xué)人民醫(yī)院健康號(hào)”醫(yī)學(xué)遙感衛(wèi)星，其研發(fā)團(tuán)隊(duì)具備“研制、測(cè)試、調(diào)度、處理”全鏈路能力和國(guó)際領(lǐng)先的多模式光學(xué)系統(tǒng)研制能力，預(yù)計(jì)2023年8月出廠、10月前發(fā)射。
龔健雅表示，面向環(huán)境健康遙感監(jiān)測(cè)的國(guó)家需求與學(xué)科前沿，研制多傳感器載荷衛(wèi)星平臺(tái)，將針對(duì)影響人類健康的“水-土-氣”環(huán)境要素探測(cè)設(shè)計(jì)載荷與選擇波段、突破高光譜環(huán)境遙感智能高精度反演監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)，提升全球健康研究領(lǐng)域遙感監(jiān)測(cè)能力，將健康、人口和環(huán)境數(shù)據(jù)聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)在不同地理尺度評(píng)估和量化健康相關(guān)變量與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素之間的關(guān)系。
學(xué)科交叉融合必然大勢(shì)所趨
“醫(yī)學(xué)遙感信息研究院構(gòu)設(shè)了‘遙感信息+現(xiàn)代醫(yī)學(xué)’發(fā)展初步藍(lán)圖，時(shí)空大數(shù)據(jù)將用于構(gòu)建數(shù)字孿生智慧醫(yī)院，環(huán)境遙感與健康GIS大數(shù)據(jù)分析等相關(guān)研究與實(shí)踐已然開(kāi)始?！蔽錆h大學(xué)人民醫(yī)院黨委書(shū)記萬(wàn)紅慧說(shuō)，“‘武漢大學(xué)人民醫(yī)院健康號(hào)’醫(yī)學(xué)遙感衛(wèi)星將為健康中國(guó)助力加油?！?/p>
李平湘認(rèn)為，學(xué)科交叉融合是當(dāng)今世界發(fā)展大趨勢(shì)。目前，心臟介入手術(shù)等很多醫(yī)學(xué)操作技術(shù)，借助遙感三維衛(wèi)星定位系統(tǒng)得以完成。武漢大學(xué)人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)遙感信息研究院旨在推動(dòng)醫(yī)學(xué)與遙感信息領(lǐng)域交叉融合，搭建創(chuàng)新研究與轉(zhuǎn)化平臺(tái)，集合跨學(xué)科人才與資源，為人民健康保駕護(hù)航。
事實(shí)上，于“遙感+醫(yī)療”概念而言，武漢大學(xué)與武漢大學(xué)人民醫(yī)院的合作創(chuàng)新并非新鮮事。
龔健雅介紹，早在2019年，武漢大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院、人工智能研究院杜博教授團(tuán)隊(duì)和測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張良培教授團(tuán)隊(duì)，與武漢大學(xué)人民醫(yī)院放射科查云飛主任團(tuán)隊(duì)協(xié)作，研發(fā)集早期篩查、病變?cè)u(píng)估、病灶分割功能和肺部及病灶像素分布直方圖等功能于一體的新冠肺炎CT影像智能診斷系統(tǒng)。
該系統(tǒng)提高新冠肺炎篩查速度與檢測(cè)精度，并向武漢大學(xué)人民醫(yī)院、意大利Humanitas大學(xué)附屬醫(yī)院等國(guó)內(nèi)外醫(yī)療機(jī)構(gòu)開(kāi)放。這證實(shí)了遙感對(duì)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)處理、分析、建模、診斷的作用。
邁出“智慧醫(yī)療”步伐，遙感信息技術(shù)與醫(yī)學(xué)交叉融合，在疾病的空間分析、精微導(dǎo)航定位、實(shí)時(shí)醫(yī)學(xué)圖像終端等領(lǐng)域合作前景廣闊。武漢大學(xué)不少?gòu)膰?guó)外回來(lái)的專家教授紛紛入局。
該校從法國(guó)回來(lái)的羅斌教授正在與醫(yī)院團(tuán)隊(duì)合作，研究體內(nèi)微空間三維建模與病灶識(shí)別；從芬蘭回來(lái)的陳亮教授，一直研究體內(nèi)微空間醫(yī)療機(jī)器人定位，制定人體內(nèi)外結(jié)構(gòu)參數(shù)，解決人體內(nèi)精準(zhǔn)導(dǎo)航控制，還計(jì)劃研究醫(yī)療機(jī)器體內(nèi)外一體定位導(dǎo)航通信一體化芯片，可支持用聲音、磁場(chǎng)、陀螺、太赫茲等多種無(wú)線電信號(hào)進(jìn)行融合定位等。
正因如此，基于醫(yī)療與遙感的融合需求，體內(nèi)微空間建模與病灶識(shí)別、體內(nèi)微空間醫(yī)療設(shè)備定位、健康GIS（地理信息系統(tǒng)）、醫(yī)學(xué)影像智能解譯等前沿領(lǐng)域，成為此次武漢大學(xué)醫(yī)學(xué)與遙感合作優(yōu)先主抓的幾大方向。
遙感技術(shù)賦能醫(yī)療大有可為
未來(lái)，借助遙感技術(shù)對(duì)人體內(nèi)空間進(jìn)行精確三維建模與定位，手術(shù)機(jī)器人可根據(jù)導(dǎo)航進(jìn)入身體內(nèi)。
此外，醫(yī)生有望使用支持膠囊的精準(zhǔn)導(dǎo)航控制，針對(duì)患者病情，把患者吃進(jìn)去的膠囊送到病灶區(qū)域，達(dá)到只干預(yù)病灶區(qū)不影響其他區(qū)的定點(diǎn)、精準(zhǔn)治療效果。
從“我國(guó)60歲及以上人口為2.6億人”的數(shù)據(jù)推測(cè)，老齡化居家養(yǎng)老市場(chǎng)已出現(xiàn)巨大需求。手機(jī)多源融合室內(nèi)定位技術(shù)持續(xù)跟蹤、管理患者的位置大數(shù)據(jù)，將更有效地管理包括高血壓、心梗在內(nèi)的患者。
即便患者在家中無(wú)人時(shí)意外摔倒，相關(guān)系統(tǒng)也可自動(dòng)、即時(shí)輸出數(shù)據(jù)并上傳至醫(yī)院。這一技術(shù)可納入精準(zhǔn)醫(yī)療及護(hù)理，實(shí)現(xiàn)病人診室導(dǎo)航、設(shè)備跟蹤管理、養(yǎng)老院內(nèi)老人的護(hù)理及時(shí)呼叫、醫(yī)護(hù)流程管理等。
龔健雅表示，除記錄位置，定位數(shù)據(jù)還可記錄人的姿態(tài)。大部分疾病都有一定潛伏期，而人們對(duì)于生病的反應(yīng)多數(shù)是遲鈍。當(dāng)下國(guó)內(nèi)年輕人得腸癌更多是因?yàn)樽约喊l(fā)現(xiàn)病情時(shí)間太遲，直到大出血才去看病，而非發(fā)現(xiàn)自己在衛(wèi)生間逗留時(shí)間異常后即刻去看病。
相比之下，連續(xù)位置大數(shù)據(jù)能記錄人在衛(wèi)生間的常規(guī)時(shí)間與異常時(shí)間，提示一定拐點(diǎn)和時(shí)間節(jié)點(diǎn)，做到及時(shí)診斷、及早防治。
他認(rèn)為，在疾病與生態(tài)環(huán)境關(guān)系中，遙感大數(shù)據(jù)分析至關(guān)重要。同時(shí)，難點(diǎn)也十分突出，室內(nèi)導(dǎo)航定位可以精確到厘米、分米和米，而人體精度要求更高，一般需要精確到毫米；人體內(nèi)部機(jī)構(gòu)非剛性，不論是成像系統(tǒng)進(jìn)入還是導(dǎo)航定位都比較困難。
“遙感信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域大有可為?！敝袊?guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士、武漢大學(xué)人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)遙感信息研究院名譽(yù)院長(zhǎng)李德仁表示，“遙感是用科學(xué)方法診斷地表特征，醫(yī)學(xué)是用科學(xué)方法診斷器官和體表特征，二者密切相關(guān)?！?/p>
遙感技術(shù)聯(lián)合計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，可將醫(yī)生視覺(jué)分辨率有限的人眼升級(jí)為“火眼金睛”和“千里眼”，很多醫(yī)學(xué)操作技術(shù)如心臟介入手術(shù)，借助遙感三維定位系統(tǒng)得以順利完成。
對(duì)醫(yī)生而言，遙感信息技術(shù)“加持”能避免手術(shù)過(guò)程中對(duì)神經(jīng)和血管的誤傷和嚴(yán)重并發(fā)癥，實(shí)現(xiàn)個(gè)體診斷和治療更清楚、更準(zhǔn)確、更高效。醫(yī)學(xué)與遙感攜手共進(jìn)、強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，產(chǎn)出世界一流融合創(chuàng)新成果，有望解決更多關(guān)鍵的生命健康難題。
（武漢大學(xué)人民醫(yī)院供圖）
