“十四五”規(guī)劃提出，聚焦教育、醫(yī)療、養(yǎng)老、撫幼、就業(yè)、文體、 助殘等重點領(lǐng)域，推動數(shù)字化服務(wù)普惠應(yīng)用，持續(xù)提升群眾獲得感。2019年3月，國家衛(wèi)健委首次提出了包含 “智慧醫(yī)療”， “智慧服務(wù)”， “智慧管理”的“智慧醫(yī)院”的概念：將云計算、大數(shù)據(jù)、AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療服務(wù)領(lǐng)域，圍繞患者就醫(yī)體驗、臨床診療水平、醫(yī)院管理三方面，全方位提升醫(yī)療服務(wù)效率和質(zhì)量。當(dāng)前，我們正處于健康中國2030戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵期，也是我國數(shù)字醫(yī)療發(fā)展的黃金時期。在疫情變量的疊加下，數(shù)字化轉(zhuǎn)型已經(jīng)成為醫(yī)療體系滿足國民健康需求的必然選擇，也是醫(yī)療體系貫徹新發(fā)展理念、推動高質(zhì)量發(fā)展的重要戰(zhàn)略支撐。由此，智慧醫(yī)院建設(shè)，再次提檔加速。
智慧醫(yī)療是醫(yī)療行業(yè)改革的必然方向，數(shù)字化是其核心動力。智慧醫(yī)療是利用先進的物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實現(xiàn)患者、醫(yī)務(wù)人員、醫(yī)療機構(gòu)以及醫(yī)療設(shè)備之間的互動，以實現(xiàn)高度信息化的新型醫(yī)療系統(tǒng)。目前，雖然很多醫(yī)院在智慧化建設(shè)方案中，已開始著手實施一些關(guān)于醫(yī)院管理和運行的智能化措施，但總體缺少一種提供優(yōu)化決策和風(fēng)險預(yù)估的新方法，數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用將對智慧醫(yī)院建設(shè)提供很好的補充。數(shù)字孿生打破了真實與虛擬世界的邊界，作為具有革命性意義的新型交互方式，為醫(yī)療領(lǐng)域帶來了巨大的想象空間，伴隨著技術(shù)的不斷進步，合理運用數(shù)字孿生技術(shù)，能為實現(xiàn)醫(yī)療行業(yè)智慧化提供更有效的解決方案。
數(shù)字孿生為核心的新型基礎(chǔ)設(shè)施與數(shù)字化基座
數(shù)字化時代，基于真實業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的決策智能和基于合理決策的業(yè)務(wù)執(zhí)行閉環(huán)是實現(xiàn)智慧醫(yī)院的核心，而數(shù)字孿生開啟了一個全新的圍繞著智慧決策的建模、管理行動的全新方式，幫助醫(yī)院完整認知和理解醫(yī)院業(yè)務(wù)，提高決策質(zhì)量和效率、優(yōu)化資源利用，從而提高醫(yī)療質(zhì)量、優(yōu)化患者體驗以及降低運營成本，更重要的是支持醫(yī)院實現(xiàn)可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展和數(shù)字化創(chuàng)新能力。
１、打造智慧醫(yī)院“數(shù)字底座、基板”
實現(xiàn)數(shù)字孿生醫(yī)院的最佳數(shù)智底座，基于全新一代數(shù)字孿生技術(shù)打造的L５仿真級醫(yī)院“數(shù)字孿生體”，覆蓋醫(yī)院院區(qū)、建筑、樓層、區(qū)域、房間、設(shè)備六級交互，實現(xiàn)醫(yī)院環(huán)境“宏觀統(tǒng)籌掌控，微觀逐層縮放，主動式運營管理，最大程度發(fā)掘建筑功能價值。，從建筑到設(shè)備，從能耗到消防，從視頻監(jiān)控到停車管理，所有數(shù)據(jù)全部觸達，一個平臺清晰展示。建立數(shù)字化醫(yī)院數(shù)字底盤，醫(yī)院建筑與空間、設(shè)備、管線、安全、能耗、溫度、濕度、物資、病床、導(dǎo)診等系統(tǒng)都直接建立信息間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，應(yīng)用時疊加多系統(tǒng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，對每個科室、手術(shù)室、設(shè)備間、公共區(qū)域等進行統(tǒng)一、高效、精細化管理。00:35
２、智慧醫(yī)院綜合運管指揮中心、智能運營中心IOC
將醫(yī)院運營過程中的各個系統(tǒng)以數(shù)字孿生模型為載體統(tǒng)一整合，實現(xiàn)統(tǒng)一門戶、多系統(tǒng)集成，數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，一站式平臺部署，可視化運管調(diào)度。集“觀、管、防”為一體，實現(xiàn)“一屏觀全院，一網(wǎng)管全局”。推動醫(yī)院核心業(yè)務(wù)工作與運營管理工作深度融合，實現(xiàn)對醫(yī)療服務(wù)、資源統(tǒng)籌、安防管理等全方位實時動態(tài)數(shù)據(jù)展示和分級治理，從而提升整個醫(yī)院的運營管理精細化水平和醫(yī)療運行管理水平和效率。
構(gòu)建基于指揮大屏構(gòu)建監(jiān)、管、控一體化智慧管理體系，基于數(shù)字孿生+物聯(lián)網(wǎng)感知，打造綜合運營分析平臺，對院區(qū)、樓宇、樓層、房間、設(shè)施進行高精度三維建模；對醫(yī)院的人流、安防、疫情等進行運行態(tài)勢感知和呈現(xiàn)；對院區(qū)人流密度、患者體檢、安防、疫情防控等進行全方位監(jiān)測預(yù)警；對醫(yī)療、護理、人事、財務(wù)、物資、安保等實行跨部門聯(lián)動應(yīng)急。全面掌控環(huán)境安全、設(shè)備監(jiān)控、事件預(yù)警、醫(yī)患與就診、醫(yī)護負荷、人流量、患者流量等細節(jié)。
３、基礎(chǔ)設(shè)施一體化運營管理
整體基于數(shù)字孿生技術(shù)，采用物聯(lián)網(wǎng)整體架構(gòu)，通過打破設(shè)施設(shè)備、能耗、消防、安防等系統(tǒng)數(shù)據(jù)孤島，融合各系統(tǒng)的方式打造集約化信息管理模式，實現(xiàn)互聯(lián)互通、信息共享，建立預(yù)警、應(yīng)急響應(yīng)與疏散指揮平臺，提升單位應(yīng)急指揮處置能力及安防消防防控整體水平，實現(xiàn)一體化管理、智能監(jiān)控預(yù)警、應(yīng)急聯(lián)動：
1）綜合安防管理。醫(yī)院具有對外開放性強、人流量大、面積大等特點，安全管理尤為重要，需求更為復(fù)雜。綜合安防將原本分散在不同系統(tǒng)中的安全相關(guān)報警及數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)起來，為醫(yī)院提供全天候可視化安全運營管理和態(tài)勢控制能力，做到事前預(yù)防、事中處理、事后分析，AI主動預(yù)防，實現(xiàn)醫(yī)院建筑、設(shè)備、人身、財產(chǎn)以及醫(yī)療的全方位安全保障，滿足醫(yī)院對智能化安全管理的需求。
2）能耗管理。醫(yī)院是能耗大戶,具有用能系統(tǒng)復(fù)雜、醫(yī)療電氣設(shè)備多、基礎(chǔ)設(shè)備運行時間長、環(huán)境要求特殊等特點。根據(jù)醫(yī)院能耗特點，通過多能協(xié)同互補、能效綜合最優(yōu)、數(shù)字全面賦能等節(jié)能路徑，建設(shè)綠色低碳智慧醫(yī)院能源體系，實現(xiàn)醫(yī)院“安全可靠、智慧低碳”的總體目標(biāo)；利用數(shù)字孿生和大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建專業(yè)的用戶行為模型和全方位的數(shù)字化能源管控平臺，助力醫(yī)院綠色節(jié)能和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，最終實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。
3）資產(chǎn)管理。使用室內(nèi)定位技術(shù)，可達房間級定位精度，病區(qū)基站與院區(qū)系統(tǒng)對接，準確定位資產(chǎn)位置。
4）醫(yī)療供應(yīng)鏈管理。通過建立“一物一碼”的物聯(lián)智能管理體系，實現(xiàn)全流程可追溯，優(yōu)化醫(yī)院耗材庫存，降低綜合成本。
5）冷凍冷藏管理。可對冷藏設(shè)備的溫度進行監(jiān)測，溫度超限及時報警，保證冷藏物品的低溫環(huán)境要求。
6）空氣凈化管理。后疫情時代，對醫(yī)院環(huán)境的溫濕度、潔凈度、送排風(fēng)量、壓力梯度等均有更嚴格的標(biāo)準?？諝鈨艋到y(tǒng)能夠?qū)κ覂?nèi)空氣進行有效的換風(fēng)和潔凈處理。
7）醫(yī)療廢棄物管理。對醫(yī)療廢棄物的收集、儲存、運輸、處理過程實行全程監(jiān)管，精細化、規(guī)范化管理，做到可溯源、可追蹤。
8）醫(yī)用氣體管理。主要對醫(yī)用氣體和相關(guān)設(shè)備的進行實時在線監(jiān)控，監(jiān)測氣體的液位、壓力、流量、溫度參數(shù)和供氣設(shè)備的運行狀態(tài)，保障醫(yī)用氣體供輸系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。
9）智慧病房運動檢測。利用紅外攝像頭、普通高清攝像頭進行的運動姿態(tài)監(jiān)測，不僅可以對患者進行連續(xù)、無干擾的自然狀態(tài)下的運動數(shù)據(jù)采集，開展真實世界數(shù)據(jù)研究，還能通過研究數(shù)據(jù)智能分析，對患者進行高質(zhì)量真實評估。
10）人臉識別，人員軌跡。對院內(nèi)醫(yī)護人員及病人進行精確識別，實時掌握不同患者的活動區(qū)域，對傳染病隔離區(qū)的人員情況進行嚴格管控。
11）電梯運行管理。對電梯進行實時運行監(jiān)測，點擊各不同樓宇可查看醫(yī)用電梯、貨運電梯、客運電梯的數(shù)據(jù)更新情況。以便于院內(nèi)人員對電梯進行使用，以及運維人員對電梯進行預(yù)警監(jiān)測與及時設(shè)備安全檢測。
12）車位/車輛管理。介于醫(yī)院的特殊性，出入車流量較多，進行有效地管控與疏導(dǎo)非常有必要。對于不同區(qū)域的車輛進行統(tǒng)一管理。支持結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控、車輛定位等相關(guān)技術(shù)，獲取園區(qū)出入車輛實時位置，車主信息、停車時間、車牌信息等各類監(jiān)控信息，并對園區(qū)內(nèi)的車位信息進行實時匯總體現(xiàn)，包括園區(qū)內(nèi)機動車位數(shù)、充電樁使用情況、能源車輛占比情況進行精準管理。
13）應(yīng)急逃生管理。各樓層場景逃生路線規(guī)劃，并做到醒目的高亮路線導(dǎo)引，同時還可提供科學(xué)的逃生路線指引規(guī)劃。
數(shù)字孿生技術(shù)驅(qū)動下人與科技的高效協(xié)同
2022年6月29日，深圳大學(xué)附屬華南醫(yī)院提出了“醫(yī)學(xué)數(shù)字孿生人”的概念，并成立了國內(nèi)首家醫(yī)學(xué)數(shù)字孿生人實驗室（Medical Digital Twin Lab，MDTL）。該實驗室擬基于患者真實的多維度多模態(tài)大數(shù)據(jù)，結(jié)合5G、VR/AR、人工智能、柔性傳感等高新技術(shù)，構(gòu)建患者的數(shù)字孿生模型即“虛擬病人”，并期望從臨床實際需求出發(fā)，對“虛擬病人”進行各種臨床試驗或醫(yī)療測試，從而開發(fā)更為精準的疾病診斷、療效預(yù)測、健康管理的新方法新模式。
１、患者便捷就醫(yī)沉浸式體驗
以第一人稱視角的“元宇宙”模式，實現(xiàn)線下服務(wù)設(shè)施線上觸及，在院區(qū)、樓宇、診區(qū)、檢查、治療等設(shè)置多維度場景漫游和模擬，設(shè)置自由隨行模式，實現(xiàn)線上走遍醫(yī)院。在多場景數(shù)字化就醫(yī)服務(wù)的基礎(chǔ)上，聚焦智慧診室、智慧病房、智慧居家健康管理，納入未來醫(yī)院建設(shè)。一個診室、一個病區(qū)或者一個家庭，都可以在未來成為智慧場景，讓患者、家屬等擁有沉浸式就醫(yī)體驗，是數(shù)字化智慧醫(yī)院構(gòu)建中的重要方面。
２、在線沉浸式精準導(dǎo)航、教育及培訓(xùn)
利用人工智能、數(shù)字知識圖譜等手段，實現(xiàn)患者的精準化健康教育。利用AR、VR沉浸式教學(xué)手段，面向醫(yī)學(xué)專業(yè)人才實現(xiàn)一體化綜合教學(xué)管理，打造社會亟需的醫(yī)衛(wèi)健康從業(yè)者“云學(xué)院”等。空間導(dǎo)航、路線規(guī)劃，根據(jù)醫(yī)院內(nèi)導(dǎo)診系統(tǒng)或來訪人員選擇的目的地，提取室內(nèi)空間路網(wǎng)數(shù)據(jù)，一鍵導(dǎo)出最短最優(yōu)路徑，實現(xiàn)精準導(dǎo)航；空間數(shù)據(jù)結(jié)合設(shè)備的定位數(shù)據(jù)，還能夠智能化分析出不同情況下的疏散路線、人流引導(dǎo)方案。
３、手術(shù)模擬與遠程醫(yī)療
結(jié)合Apple Vision Pro、Microsoft HoloLens數(shù)字終端智能產(chǎn)品，實現(xiàn)臨床手術(shù)模擬、遠程醫(yī)療、培訓(xùn)、教學(xué)。數(shù)字孿生可以模擬外科手術(shù)過程，幫助醫(yī)生更好地了解患者的疾病并選擇最佳的手術(shù)方案。數(shù)字孿生還可以預(yù)測手術(shù)后的效果，并為醫(yī)生提供參考。這可以減少手術(shù)風(fēng)險并提高效率。在遠程醫(yī)療中，數(shù)字孿生可以模擬患者的體征、癥狀和疾病，幫助醫(yī)生進行診斷和治療。數(shù)字孿生可以在健康數(shù)據(jù)、圖像和影像等方面進行匹配和分享，從而提高療效。利用強大的引擎渲染功能和成像數(shù)據(jù)，通過建模模型在虛擬環(huán)境中進行模擬手術(shù)，幫助患者了解手術(shù)過程的細節(jié)。點擊手術(shù)部位旋轉(zhuǎn)模型，選擇前、后、左、右、上、下等任意角度，從多角度、立體、全方位觀察疾病的詳細位置關(guān)系。通過虛擬手術(shù)也可以幫助醫(yī)生減少手術(shù)過程中的思考和決策時間以及手術(shù)風(fēng)險，并協(xié)助臨床治療實現(xiàn)術(shù)前計劃預(yù)設(shè)、術(shù)中演練和術(shù)中指導(dǎo)評估，從而進一步提高手術(shù)成功率。
４、人體數(shù)字孿生重建
數(shù)字孿生技術(shù)可以采用基于DICOM數(shù)據(jù)的重建技術(shù)，高精度構(gòu)建人體三維立體模型。接入人體各部位常見病癥庫信息后，切換不同部位，可在模型對應(yīng)部位進行病癥顯示，如顯示患者患病部位、儀器檢測提示的問題部位、患者主訴部位等數(shù)據(jù)，同時也為科室遠程會診智能化打下鋪墊。數(shù)字孿生平臺支持提供與相關(guān)部位癥狀的查詢比對，醫(yī)生可根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)信息對病情風(fēng)險予以評估和提早干預(yù)，科學(xué)推斷最佳的治療途徑。
在數(shù)字時代背景下，瞄準現(xiàn)有醫(yī)療痛點，以數(shù)據(jù)為驅(qū)動，以“感、知、行”為核心，數(shù)字孿生助力醫(yī)院在集中監(jiān)控、輔助決策、安防管理、業(yè)務(wù)聯(lián)動等多層面，構(gòu)建感知、融合、分析、決策、執(zhí)行、安全的統(tǒng)一管理，提升醫(yī)院現(xiàn)代化管理水平和品牌服務(wù)形象。以優(yōu)質(zhì)、安全、便利的診療方式，實現(xiàn)醫(yī)療資源下沉，逐步形成醫(yī)療、服務(wù)、管理一體化的智慧醫(yī)院系統(tǒng)。
