预见未来：中国元医院建设发展调研报告

1 版权声明 本调研报告的版权属于上海交通大学医学院附属瑞金医院、上海市数字医学创新中心、中国信息通信研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本调研报告文字或者观点的，应注明“来源:上海交通大学医学院附属瑞金医院、上海市数字医学创新中心、中国信息通信研究院”。违反上述声明者，将追究其相关法律责任。 前言 随着下一代网络和算力基础设施的不断发展，以及大数据、人工智能、虚拟现实等信息技术的日臻成熟，虚拟世界与现实世界在身份、社交、工作、生活等领域的融合日益密切，允许人们在其中去创造、扩充和交流；把跨时空、跨地域、跨载体、跨媒介融为一体，从而构成一个基于现实但又超越现实的虚实融合社会新形态。 “医院”是患者接受治疗、照护、生活的重要场所。在虚实融合相关技术赋能下，医院形态突破线下实体物理空间不断向线上虚拟空间扩展，从二维平面向三维空间延伸，这种趋势也推动着临床医疗、运营管理、患者服务模式和内涵不断改变。在强大算力支撑下，基于数据流、知识流构建数智驱动、虚实融合、人机融生，同时涵盖虚拟空间医院和物理空间实体医院“一体双生”的“元医院”设想由此产生。其强直观性、强交互性、强智能化、高开放性等特点或成为未来医院演进方向，但其落地实践仍处于初步探索阶段。 上海市数字医学创新中心（下称“数创中心”）经上海市人民政府批准设立，由市卫健委作为指导单位，是上海交通大学医学院附属瑞金医院内设的平台性功能机构。数创中心关注并研究国内外数字医学领域发展近况，筹建数字医学创新平台，深入推进医疗数字化转型，助力上海落实“具有 全球影响力的科技创新中心”国家战略。在数创中心众多的工作内容中，中国元医院的建设和管理成为行业内备受关注的话题。为了探索未来医院的生态、更好地推动中国元医院的发展和应用，数创中心与中国信息通信研究院共同撰写这份中国元医院建设发展调研报告。 本报告梳理了元医院发展背景、提出元医院的定义、阐述了元医院的内涵；介绍国内外元医院发展现状、构建元医院建设依赖的技术体系、描绘技术供给侧产业生态、提炼典型应用场景；阐述存在的问题与挑战、探索性给出对策建议，并对未来发展方向进行展望。 在撰写过程中，数创中心与中国信通院对医院和厂商从供需双方视角进行了深入的案头调研、访谈调研、问卷调研，总结出元医院国内外先行先试的行业经验和观点理念。同时我们也希望本报告能够引发行业参与者对中国元医院标准研制、技术研究、场景发掘、模式探索等的思考，力求为中国元医院建设和发展提供有力支持和宝贵经验。 本报告凝聚着行业各方的专业知识和敢为人先的实践智慧。我们有理由相信，对元医院的深入研究将有助于推动数字医学创新发展，为患者和医护人员创造更好的医疗空间和就医体验，进一步提升中国医疗服务质量和可及性。 编委会 参编单位 上海交通大学医学院附属瑞金医院上海市数字医学创新中心 中国信息通信研究院 编委会成员 名誉主编：宁光 主编：胡伟国闵栋执行副主编：朱立峰冯天宜副主编：柏志安赵艳 参编人员（按姓氏拼音排序） 崔婷高宇顾骁俊贺倩贺迟黄秋悦季士林刘硕鹏刘宇路宽沈洋施珏邵炜徐宇辰杨郁青严晓晓朱静朱为元朱文阁 目录 一、元医院概述10 1.1元医院发展背景10 1.2元医院定义与内涵14 1.3元医院国内外发展现状19 1.3.1元医院国外发展现状19 1.3.2元医院国内发展现状23 1.3.3国内外元医院发展现状对比与总结30 二、元医院技术体系与产业生态32 2.1元医院技术架构32 2.1.1基础设施层33 2.1.2数据汇聚层33 2.1.3知识抽取层33 2.1.4虚拟构建层34 2.1.5用户接入层34 2.1.6应用场景层35 2.1.7智能决策层35 2.1.8安全保障层36 2.2元医院关键技术与代表企业37 2.2.1基础设施层技术47 2.2.2数据汇聚层技术50 2.2.3知识抽取层技术50 2.2.4虚拟构建层技术51 2.2.5用户接入层技术54 2.2.6应用场景层技术57 2.2.7智能决策层技术59 2.2.8安全保障层技术60 三、元医院典型应用场景63 3.1元诊室：多模态数据融合的诊疗空间65 3.1.1全流程智能元服务66 3.1.2远程咨询和虚拟会诊70 3.1.3虚实融合疾病筛查和辅助诊断74 3.1.4虚实融合数字疗法疾病干预76 3.2元手术室：虚实融合的操作空间79 3.2.1术前三维虚像方案模拟81 3.2.2术前三维虚像患者教育83 3.2.3术中三维虚像辅助85 3.3元病房场景：线上线下融合的疗愈空间87 3.3.1元病房数字孪生88 3.3.2VR远程探视89 3.3.3数字化身匿名交流90 3.3.4增强虚拟护理91 3.2.5虚拟康复训练93 3.3.6虚拟智能随访95 3.3.7床位智能调度99 3.4元科研场景：仿真的智慧实验空间101 3.4.1仿真模拟临床试验101 3.4.2药物研发虚拟辅助105 3.4.3元科研数字人模型106 3.5元教学场景：沉浸式智能培训空间109 3.5.1生理结构及机理模拟教学110 3.5.2专业实操模拟教学111 3.6元管理场景：虚实联动的运营管理空间114 3.6.1数字孪生院区115 3.6.2元医院指挥中心116 3.6.3元医院人财物运营管理118 3.6.4元医院后勤综合管理122 3.7场景落地预期127 3.8元医院运营管理模式建立132 3.8.1元医院运营管理组织的改变132 3.8.2元医院运营管理模式的改变136 四、元医院挑战与展望141 4.1问题与挑战141 4.1.1医院遇到的挑战141 4.1.2厂商遇到的挑战144 4.2建议与展望146 4.2.1元医院建设的三大建议146 4.2.2元医院建设的四大趋势149 附录元医院典型标杆案例152 上海交通大学医学院附属瑞金医院数字孪生智能综合运管平台152 北京大学肿瘤医院“数字孪生患者”模拟仿真药物临床试验153 浙江省卫生健康委推出全国首个可陪诊数字人155 华中科技大学同济医学院附属协和医院新冠肺炎混合现实医学影像指导肺炎救治156 致谢157 参考文献158 图目录 图1医院认为的元医院建设驱动力13 图2厂商认为的元医院建设驱动力13 图3医院认为元医院和实体医院的最显著区别18 图4医院已经建设的元医院场景27 图5医院规划将要建设的元医院场景28 图6元医院技术架构32 图7元医院典型应用场景63 图8PC端视角下的活体心脏模拟用于测试新医疗设备103 图9VR眼镜视角下的活体心脏模拟用于测试新医疗设备104 图10医院对场景的需求迫切程度129 图11厂商对应用场景落地的技术预期131 图12基于虚实融合的运营绩效管理平台架构134 图13医院认为当前元医院建设存在的问题与挑战141 图14厂商认为当前元医院建设存在的技术问题与挑战144 图15医院对元医院建设和可持续运营的建议148 图16厂商对元医院建设和可持续运营的建议148 图17医院认为元医院将带来的新岗位、新职能或新部门151 图18一体化数字孪生智慧运管系统大屏端152 图19虚拟临床试验部分建模方法简要技术路线154 图20数字人陪诊师“安诊儿”155 图21医务人员通过手势操纵影像156 表目录 表1元医院关键技术与代表企业列表38 表2全流程元服务场景应用到的元宇宙关键技术70 表3远程咨询和虚拟会诊场景应用的元宇宙关键技术73 表4疾病筛查和辅助诊断场景应用的元宇宙关键技术76 表5虚实融合数字疗法疾病干预场景应用的79 表6术前三维虚像方案模拟场景应用的元宇宙关键技术83 表7术前三维虚像患者教育场景应用的元宇宙关键技术85 表8术中三维虚像辅助场景应用的元宇宙关键技术86 表9元病房数字孪生场景应用的元宇宙关键技术88 表10VR远程探视场景应用的元宇宙关键技术89 表11数字化身匿名交流场景应用的元宇宙关键技术91 表12虚拟增强护理场景应用的元宇宙关键技术92 表13虚拟康复训练场景应用的元宇宙关键技术94 表14智能随访场景应用的元宇宙关键技术97 表15床位智能调度场景应用的元宇宙关键技术99 表16仿真模拟临床试验场景应用的元宇宙关键技术104 表17药物研发虚拟辅助场景应用的元宇宙关键技术106 表18元科研数字人场景应用的元宇宙关键技术107 表19生理结构及机理模拟教学场景应用的元宇宙关键技术110 表20专业实操模拟教学场景应用的元宇宙关键技术113 表21数字孪生院区应用的元宇宙关键技术116 表22元医院指挥中心应用的元宇宙关键技术118 表23元医院人财物运营管理场景应用的元宇宙关键技术121 表24元医院后勤综合管理场景应用的元宇宙关键技术125 表25医院比较需要的场景中厂商技术实现的难度预期130 一、元医院概述 1.1元医院发展背景 传统医院曾一度管理粗放，面临运营效率有待提高、资源配置不合理、患者体验不佳等诸多挑战。在国家“建立以人民健康为中心的医疗服务体系，确保医疗资源的公平分配和医疗服务的普遍可及性”的战略目标下，对公立医院高质量发展提出明确政策要求。为了提高医疗服务质量，优化患者就医体验，降低运营成本，并实现医疗资源的最大化利用，传统医院引入数字化技术手段，开始向“智慧医疗、智慧服务、智慧管理三位一体”的智慧医院转型。 虽然智慧医院比传统医院在服务便捷性、诊疗规范性、管理精细化方面有了很大进步，但仍然存在患者医疗问题不能完全满足、患者体验仍存差距、运营管理不够科学等问题。此外，新兴数字技术层出不穷，技术推动二维平面互联网逐渐走向虚拟世界与现实世界结合的“全真互联网”，很多相关的数字技术尚未充分利用，医院数据潜力还未完全释放，智慧医院的形态和功能大部分仍聚焦在线下物理空间中，线上虚拟空间中是否还存在可发掘的需求和应用尚未充分挖掘和开拓。因此当前的智慧医院建设不是医院形态及功能演进的终点，而是新的起点，未来医院将进一步向线上线下一体、虚实融合的元医院形态和功能发展。 我们对元医院建设动因进行调研，发现主要动因有两个 （见图1-图2）： 政策驱动是元医院建设与发展的最主要动因。有56.92%的受访医院和81.82%的厂商都认为是“国家和地方政府政策要求运用元宇宙虚实融合技术赋能医院建设”。事实上，行业主管部门和地方政府对运用元宇宙相关技术赋能医院建设一直以来持鼓励态度。工信部等五部委联合发布《元宇宙产业创新发展三年行动计划（2023-2025）》提出推进数字孪生等技术开展临床研究，支持企业与医疗机构加强研发合作。工业和信息化部等七部门《关于推动未来产业创新发展的实施意见》提出打造标志性产品，突破元宇宙入口等具有爆发潜能的超级终端。上海市《培育“元宇宙”新赛道行动方案（2023—2025年）》提出虚实融合医疗健康。鼓励元诊疗，建设医疗三维辅助诊疗平台，优化术前规划与术中导航解决方案；推广心理疾病“数字疗法”和沉浸式远程康复应用，赋能医学研究。 不同医院因规模和定位不同而产生的驱动力也是主要动因之一。高达67.69%的受访医院和72.73%的厂商认为“不同医院驱动因素不同。对于大型综合医院、研究型医院、教学型医院，希望元宇宙技术能对科研、教学提供帮助。对于基层医院，则希望通过元宇宙技术接入到大型医院虚拟线上空间带动自身发展”。这一数据也与实际情况吻合：部分大 型三甲医院正在升级成为研究型医学中心，除了提升临床专科群诊疗能力外，教学和科研成果转化逐渐成为重点，希望新技术能对其赋能，实现科研和教学的高质、高产、高效。而对于基层医院，则希望借助新技术补齐短板，向大型三甲医院追平看齐。 除了上述两个主要动因外，新兴技术自发驱动也是重要推力。有44.62%的受访医院和59.09%的厂商认为是“新兴技术出现后，迫切需要寻找应用场景以发挥用武之地，最大限度发掘技术价值”因此驱动元医院建设。新兴技术被创造出来后，相关技术厂商会积极主动地为技术找寻可以应用的医疗场景，将技术转化为产品，从而获得盈利。这种来自技术供给侧自发