孔祥溢

(1國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院 北京 100021 2國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院 深圳 518127)

姜鴻南

(國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院 深圳 518127)

方 儀

(國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院 北京 100021)

高紀東

(1國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院深圳醫(yī)院 深圳 518127 2國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院 北京 100021)

王 靖

(國家癌癥中心/國家腫瘤臨床醫(yī)學研究中心/中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院腫瘤醫(yī)院 北京 100021)

1 引言

元宇宙是一種虛擬共享空間，具有改變甚至顛覆現(xiàn)有醫(yī)療模式的潛力[1]，用于描述各種虛擬共享空間。計算機虛擬環(huán)境可通過各種設備訪問，包括臺式計算機、移動設備和虛擬現(xiàn)實(virtual reality，VR)頭戴式顯示器等[2]。在元宇宙中，用戶可創(chuàng)建自己的專屬頭像，即數(shù)字化的自我代表，與其他用戶交互；還可以創(chuàng)建自己的虛擬對象和環(huán)境，并與其他用戶共享。元宇宙被設計為一個社交和互動的虛擬空間，允許用戶與來自世界各地的人們連接并從事各種活動，包括游戲、購物和社交。

基于VR和增強現(xiàn)實(augmented reality，AR)技術(shù)，元宇宙在醫(yī)學教育領(lǐng)域廣泛應用[3]。使用VR，學生可以模擬手術(shù)和操作，而AR則可在現(xiàn)實世界中疊加信息，例如在體格檢查中識別解剖結(jié)構(gòu)[4]，提供一種安全有效、經(jīng)濟便捷的方法，使學生在接觸真實患者之前便可在受控環(huán)境中獲得經(jīng)驗，有望替代傳統(tǒng)醫(yī)學培訓。元宇宙還可用于推進醫(yī)學研究[4]，例如創(chuàng)建人體器官和組織的虛擬模型，用于藥物設計和測試，從而大幅減少動物測試并加速藥物研發(fā)進程[5]。此外，元宇宙促進研究人員協(xié)作，通過實時共享數(shù)據(jù)和資源，實現(xiàn)更高效的合作。元宇宙在醫(yī)學中的另一個潛在應用場景是遠程醫(yī)療[6]，為無法到訪實體醫(yī)療機構(gòu)的患者提供虛擬醫(yī)療咨詢和護理[6]?；颊呖稍谔摂M環(huán)境中與醫(yī)生交互，減少出行需求，為醫(yī)療資源欠缺的偏遠地區(qū)提供便利。在心理健康服務和個性化醫(yī)療體驗方面，VR環(huán)境可為接受治療或康復期的患者創(chuàng)造寧靜、放松的環(huán)境；為患者提供視頻和交互資源，幫助其更好地了解病情和做出治療選擇[3]；協(xié)助醫(yī)生遠程接觸患者，改善醫(yī)療保健的獲取方式；提供個性化護理體驗，提高患者滿意度和治療效果[7]。元宇宙、VR和AR之間相輔相成。VR和AR設備可能成為元宇宙的入口，即下一代互聯(lián)網(wǎng)的硬件基礎設施。本文探討元宇宙如何應用于醫(yī)學教育、研究、遠程醫(yī)療和護理等領(lǐng)域，展望元宇宙在醫(yī)學中應用的未來場景。

2 元宇宙在醫(yī)學領(lǐng)域的應用場景

2.1 醫(yī)學教育和培訓

元宇宙是指一系列相互連接的虛擬世界或空間，用戶可在其中與彼此或虛擬數(shù)字對象進行交互。元宇宙技術(shù)受到各行業(yè)歡迎，包括醫(yī)療保健領(lǐng)域[8]。近年來，VR和AR技術(shù)已被廣泛用于創(chuàng)建沉浸式和交互式醫(yī)學學習環(huán)境，提供實踐經(jīng)驗，改善學習效果，并減少錯誤和不良事件的發(fā)生風險[3]。醫(yī)學生和醫(yī)療專業(yè)人員可在虛擬環(huán)境中與人體數(shù)字模型交互，培養(yǎng)診療思維和決策技能。醫(yī)學院使用VR和AR創(chuàng)建虛擬解剖實驗室，可根據(jù)教學需求進行個性化定制，使學生按照自己的節(jié)奏學習[9]。教學醫(yī)院通過VR和AR創(chuàng)建虛擬急診科場景，幫助低年資醫(yī)師和醫(yī)學生掌握如何診斷并處理常見急診疾病。此外，醫(yī)生通過元宇宙可在進行真正手術(shù)之前模擬手術(shù)操作、輔助訓練手術(shù)技能。目前，元宇宙在醫(yī)學教育和培訓中的大規(guī)模應用尚存在技術(shù)和基礎設施投資大、有效性尚未完全確定等局限性，需要進一步研究評估[3]。

2.2 遠程醫(yī)療和虛擬會診

遠程醫(yī)療和虛擬會診是指以計算機、遙感、遙測、遙控技術(shù)為依托，充分發(fā)揮大醫(yī)院或?qū)？漆t(yī)療中心的醫(yī)療技術(shù)和設備優(yōu)勢，為醫(yī)療條件較差的偏遠地區(qū)患者提供遠距離診斷、治療和咨詢服務，旨在提高診斷與醫(yī)療水平、降低醫(yī)療開支、滿足公眾的保健需求。遠程醫(yī)療已經(jīng)以各種形式開展多年，元宇宙技術(shù)通過創(chuàng)造沉浸式和互動式體驗，將其提升到一個新層次[6]。利用元宇宙技術(shù)構(gòu)建虛擬空間，醫(yī)患雙方可在其中實時互動，模擬面對面門診場景。例如，患者可進入一個虛擬診室，通過數(shù)字技術(shù)看到醫(yī)學專家、聽到其聲音，雙方猶如在同一物理空間中進行互動，體驗效果更好、更具吸引力。元宇宙技術(shù)也可通過虛擬臨床實際場景，使患者在一個安全和受控的環(huán)境中接受治療。例如，患者可通過VR暴露療法克服恐懼癥；通過虛擬物理療法從創(chuàng)傷或手術(shù)中恢復[8]。

2.3 康復和物理治療

元宇宙技術(shù)在康復和物理治療領(lǐng)域應用前景廣闊[10]。元宇宙可提供一個沉浸式和交互式虛擬平臺，通過模擬真實世界場景，使患者在安全可控的環(huán)境中進行功能性鍛煉。虛擬環(huán)境可根據(jù)患者實際病情定制，參數(shù)包括難度級別或所需運動類型；患者與虛擬對象互動并獲得有關(guān)其表現(xiàn)的即時反饋。VR游戲和模擬已經(jīng)用于改善中風和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者的上肢功能，計算機會要求患者執(zhí)行特定運動或任務來完成游戲，以此提高患者的恢復動力和參與度。虛擬環(huán)境還被用于改善帕金森病和多發(fā)性硬化癥患者的平衡和步態(tài)，以及肌肉骨骼疾病的物理治療，例如背痛、膝蓋損傷和肩部損傷等[11]。虛擬環(huán)境的沉浸式和互動性也有助于減少傳統(tǒng)康復和物理治療過程中的焦慮和疼痛[12]，實現(xiàn)更個性化和有效的治療。元宇宙技術(shù)還可以為腫瘤學領(lǐng)域帶來許多新機遇和可能性。例如，元宇宙可以用于虛擬會診，使癌癥患者與醫(yī)生進行面對面交流，這對癌癥患者恢復非常重要[7]。虛擬環(huán)境可根據(jù)患者特定需求實時收集和分析數(shù)據(jù)以提供反饋，并相應地調(diào)整治療或康復方案，這種模式可大幅縮短恢復時間并獲得更好的康復效果。然而，在康復和物理治療中使用元宇宙技術(shù)仍然存在一些挑戰(zhàn)，例如有些患者可能無法適應或排斥虛擬環(huán)境，這需要更多的支持和監(jiān)督。

2.4 心理健康和幸福感提升

心理健康問題影響著全球數(shù)百萬人，對個人的生活質(zhì)量和社交關(guān)系產(chǎn)生重大影響。在心理健康和幸福感提升方面使用元宇宙技術(shù)是一個朝陽方向[13]。元宇宙的沉浸性和互動性使其成為創(chuàng)建虛擬環(huán)境以支持心理健康干預和促進幸福感提升的理想平臺[14]。首先，可以使用元宇宙模擬可能引發(fā)焦慮或其他心理健康問題的真實生活情境，使個人在安全、可控的環(huán)境中適應或練習應對焦慮并鍛煉其抗壓能力或堅韌性[14]。例如，通過模擬公開演講或面試等社交場合，幫助個人克服社交焦慮。其次，可以使用元宇宙以更具吸引力和互動性的方式提供相應干預，如認知行為療法(cognitive behavioral therapy，CBT)或暴露療法——VR的CBT已被證明對治療焦慮癥、恐懼癥和創(chuàng)傷后應激障礙(posttraumatic stress disorder，PTSD)有效。暴露療法是逐漸將個人暴露于害怕的情境或刺激中，這完全可以使用元宇宙技術(shù)實施。此外，元宇宙可用于提供基于正念的干預和冥想實踐，促進放松、減壓和整體幸福感提升。元宇宙還可為那些可能經(jīng)歷社交孤立或罹患孤獨癥的患者提供社交支持和聯(lián)絡，促進社交互動，并提供社群歸屬感[14]。

2.5 醫(yī)學科研與藥物研發(fā)

元宇宙技術(shù)有望變革甚至顛覆醫(yī)學科研和藥物研發(fā)模式。研究人員利用元宇宙技術(shù)可創(chuàng)建能精準代表生物系統(tǒng)的三維虛擬環(huán)境，并進行實時操作和觀察。通過創(chuàng)建人體器官和組織虛擬模型，元宇宙幫助科研人員高效率模擬疾病狀態(tài)和病程變化，并測試潛在藥物或其他治療方法的效果。元宇宙技術(shù)還可用于模擬臨床試驗，在虛擬環(huán)境下測試新藥物的安全性和有效性，減少動物和人體試驗需求。研究人員可在藥物研發(fā)過程中及早意識到可能存在的潛在問題，減少或避免代價較大的錯誤，實現(xiàn)更高效的藥物開發(fā)。元宇宙在蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)建模、心理障礙治療方式評估、阿爾茨海默病藥物研發(fā)、虛擬腫瘤細胞模型等方面應用均已嶄露頭角[14]。值得注意的是，元宇宙助力新藥研發(fā)離不開人工智能技術(shù)的進步。新藥研發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)包括靶點選擇優(yōu)化、先導化合物發(fā)現(xiàn)及篩選優(yōu)化等。人工智能在新藥研發(fā)方面的應用主要聚焦于靶點發(fā)現(xiàn)、晶型預測以及候選藥物分子篩選優(yōu)化，此外還應用于抗體藥物、核酸藥物和免疫治療藥物的研發(fā)。為推動元宇宙技術(shù)和人工智能技術(shù)更準確地模擬復雜生物系統(tǒng)和不同組分間相互作用，未來尚需要更多大數(shù)據(jù)支持和算法改進。

2.6 醫(yī)學領(lǐng)域中現(xiàn)有元宇宙應用實例

2.6.1 VR平臺和系統(tǒng) VR平臺和系統(tǒng)是醫(yī)學領(lǐng)域中最常見的元宇宙應用模式。VR技術(shù)為用戶提供沉浸式體驗，使其實時與虛擬物體或環(huán)境交互。醫(yī)療行業(yè)目前流行的VR平臺主要包括以下幾種。(1)Oculus Rift和Quest[15]。具有超高分辨率，并配備跟蹤用戶頭部動作和手勢的傳感器，在醫(yī)療行業(yè)中可用于臨床場景模擬和患者護理干預。(2)HTC Vive和Vive Pro[16-17]。可提供室內(nèi)VR體驗，并配備跟蹤用戶在三維空間中運動的傳感器[18]，常用于手術(shù)模擬、物理治療和康復等[16]。(3)Samsung Gear VR和Odyssey。使用時需要與三星智能手機配合，可提供移動VR體驗[19-22]，在醫(yī)療行業(yè)中可用于醫(yī)學培訓和疼痛管理等。

2.6.2 手術(shù)操作、醫(yī)學模擬和培訓軟件 醫(yī)學模擬和培訓軟件是通過提供安全、可控環(huán)境，供醫(yī)療專業(yè)人員練習醫(yī)學操作技能的元宇宙應用程序，包括以下幾種。(1)SimX。是一款醫(yī)學模擬軟件，為醫(yī)療專業(yè)人員提供虛擬臨床場景，幫助練習臨床實踐技能[23]。SimX包括各種情景，如醫(yī)療急癥、外科手術(shù)、重癥監(jiān)護、病房護理等；還提供協(xié)作平臺，協(xié)助醫(yī)護人員共同解決復雜醫(yī)療案例，實現(xiàn)便捷高效的多學科會診。(2)Osso VR。通過提供逼真的虛擬環(huán)境，幫助外科醫(yī)生練習以骨科手術(shù)為主的醫(yī)療操作技能[24-25]。Osso VR內(nèi)設各種手術(shù)程序，如全膝關(guān)節(jié)置換、髖關(guān)節(jié)置換和脊柱手術(shù)等[24-25]；還提供績效分析工具，評估用戶的表現(xiàn)并反饋改進措施。(3)PrecisionOS。與Osso VR類似，幫助醫(yī)生練習骨科手術(shù)操作，如肩部手術(shù)、肘關(guān)節(jié)手術(shù)等[26]。(4)Vicarious Surgical。該公司開發(fā)了一種智能手術(shù)機器人系統(tǒng)，通過小型機器人、計算機技術(shù)和3D可視化應用，提高外科手術(shù)效率、改善患者治療效果、降低醫(yī)療保健成本。其系統(tǒng)可通過一個1.5厘米的切口訪問整個腹腔，每只手臂有9個自由度，360°可視化，視覺、精度和操作性能均得到提升。(5)Xvision脊椎系統(tǒng)(Xvision Spine System，XSV)。是一款外科手術(shù)的增強現(xiàn)實指導系統(tǒng)，可在手術(shù)過程中實時可視化患者的三維脊柱解剖結(jié)構(gòu)，從而提高醫(yī)生的手術(shù)精度和信心。包括一個可穿戴的頭戴式 AR 系統(tǒng)，可以將關(guān)鍵導航數(shù)據(jù)投影到醫(yī)生的視網(wǎng)膜上，無需將目光移開就能專注于患者身上[27]。該系統(tǒng)于2019年得到美國食品和藥物管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)的批準，已在美國用于腰椎后路減壓、腰椎滑脫矯正和融合手術(shù)等。(6)西門子醫(yī)療(Siemens Healthineers)。其產(chǎn)品包括電子計算機斷層掃描(computed tomography，CT)、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、超聲、數(shù)字放射科技術(shù)、X射線和核醫(yī)學成像系統(tǒng)、診斷試劑和醫(yī)療信息化系統(tǒng)。通過提高臨床工作流程效率、減少診斷錯誤和縮短患者治療時間來改善醫(yī)療保健，具有首個獲得FDA批準的可用于手術(shù)的AR導航系統(tǒng)。

2.6.3 遠程醫(yī)療和患者監(jiān)測平臺 遠程醫(yī)療和遠程患者監(jiān)測平臺是元宇宙技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中應用的代表，可提供實時通信和數(shù)據(jù)共享，方便醫(yī)療專業(yè)人員與患者交流。目前常用的遠程醫(yī)療和患者監(jiān)測平臺包括以下幾種。(1)Doctor On Demand。可為患者提供遠程醫(yī)療咨詢和治療[28]，涵蓋多個醫(yī)療亞專業(yè)，如基層全科醫(yī)療、兒科、精神科等；還提供一種移動應用程序，使患者通過隨身攜帶的智能手機與中央監(jiān)測系統(tǒng)建立連接并實現(xiàn)實時監(jiān)控[28]。(2)Vida Health。使用移動應用程序、虛擬訪問和健康輔導等組合方式，為慢性病(如糖尿病、高血壓和心理健康障礙等)患者提供個性化指導，并在家中管理其病情[29]；還能從患者護理團隊中獲得并實時分析健康或疾病信息，有助于提高患者的整體健康狀況[30]。(3)Biofourmis。利用人工智能和機器學習為慢性病患者創(chuàng)建個性化護理計劃。其Biovitals平臺結(jié)合可穿戴傳感器、移動應用和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，主動監(jiān)測患者生命體征，并在必要時及時提供干預建議。Biofourmis技術(shù)可預測不良健康事件發(fā)生前的狀況，并提醒護理人員及時干預，從而減少住院和急診就診[31]。(4)OMsignal Smart Clothing。利用可穿戴設備技術(shù)監(jiān)測患者生命體征和體力活動水平，如通過內(nèi)置傳感器的襯衫和胸罩跟蹤監(jiān)測患者心率、呼吸率和睡眠質(zhì)量，幫助改善整體健康狀況[32]。(5)Ginger。是一個虛擬心理健康平臺，提供按需訪問授權(quán)治療師和精神科醫(yī)生的服務。該平臺采用視頻聊天和自我指導相結(jié)合的模式，向患者提供心理健康服務，幫助患者在家中管理焦慮、抑郁和其他心理疾病的癥狀，減少面對面訪問需求，提高醫(yī)療服務的可及性。(6)Pear Therapeutic。是一家數(shù)字醫(yī)療公司，2021年4月從Empatica、etectRx和KeyWise等公司獲得技術(shù)授權(quán)，以加強建設其處方數(shù)字療法(prescription digital therapeautic，PDT)平臺[33]；已獲得FDA對其多種產(chǎn)品的批準[34]。(7)CardioVerse。旨在為心血管醫(yī)學提供創(chuàng)新解決方案，是元宇宙技術(shù)應用于心血管領(lǐng)域的典范[35]。CardioVerse構(gòu)建基于VR和AR技術(shù)的數(shù)字世界，為患者提供遠程醫(yī)療設備和應用程序，例如遠程12導聯(lián)心電圖、血壓-心率監(jiān)測器、氧飽和度儀、血糖儀等。這些設備的結(jié)果將直接投影在元宇宙中[35]。

3 元宇宙與其他高新科技的結(jié)合

3.1 元宇宙與5G網(wǎng)絡技術(shù)結(jié)合

元宇宙與5G網(wǎng)絡技術(shù)結(jié)合是一項重大發(fā)展，有潛力徹底改變醫(yī)療模式[36]。元宇宙允許創(chuàng)建虛擬環(huán)境，促成用戶間或用戶與數(shù)字對象間的交互；而5G則提供快速可靠的連接，實現(xiàn)無縫通信和數(shù)據(jù)傳輸[36]。通過整合這些技術(shù)，醫(yī)療專業(yè)人員可以實現(xiàn)遠程協(xié)作，實時訪問和共享患者數(shù)據(jù)[37]。元宇宙和5G網(wǎng)絡技術(shù)相結(jié)合在醫(yī)療領(lǐng)域的應用價值不可估量。首先，可提高醫(yī)療服務的效率和精度。醫(yī)生通過元宇宙和5G技術(shù)進行遠程外科手術(shù)，打破時間、空間限制，還可即時查看患者臨床、病理、影像、術(shù)中數(shù)據(jù)，進行更加精準的調(diào)整[36]。其次，這種結(jié)合有助于改善醫(yī)患關(guān)系，避免實際醫(yī)患會面中可能存在的感染風險，使整個診療過程更加舒適和方便。結(jié)合元宇宙和5G技術(shù)可提高醫(yī)療教育效果，醫(yī)學生通過虛擬環(huán)境模擬手術(shù)操作，提高其技能和經(jīng)驗。這種結(jié)合還提高了醫(yī)療保障的覆蓋范圍，由于元宇宙和5G技術(shù)的高度可擴展性和互聯(lián)性，醫(yī)生能夠更加便捷地深入偏遠地區(qū)提供醫(yī)療服務。

3.2 元宇宙與人工智能結(jié)合

元宇宙與人工智能(artificial intelligence，AI)結(jié)合為醫(yī)學領(lǐng)域帶來許多新優(yōu)勢。首先，大大提高醫(yī)學教育的效率和效果[38]。在元宇宙和AI的虛擬世界中，醫(yī)學生學習手術(shù)操作的效果增強，AI可以生成多種不同的術(shù)中場景，甚至模擬出血、神經(jīng)損傷、瘺等突發(fā)意外。元宇宙與AI結(jié)合還可以為醫(yī)學生提供更加生動直觀的教學方式，提高學習效果；協(xié)助醫(yī)生做出更準確的診斷和治療決策[39]。在傳統(tǒng)醫(yī)學診療中，醫(yī)生需要通過觀察患者的癥狀和進行體格檢查等方式來做出診斷和制定治療方案；而在元宇宙和AI的虛擬世界中，醫(yī)生可以使用AI技術(shù)分析大量醫(yī)療數(shù)據(jù)和患者生理指標，快速準確地做出診療抉擇[40]。在傳統(tǒng)醫(yī)學治療中，患者往往缺乏主動參與感，只是被動地接受治療；而在元宇宙和AI的虛擬世界中，患者可通過VR技術(shù)更加生動直觀地了解自己的病情和治療方案，并參與其中[4]。

3.3 元宇宙與量子科學結(jié)合

隨著科技的不斷進步和發(fā)展，元宇宙與量子科學結(jié)合正在成為科技界的熱門話題。量子計算機的計算能力遠遠超過傳統(tǒng)計算機，因此可用來在虛擬環(huán)境中遠程處理海量醫(yī)療數(shù)據(jù)，并為醫(yī)生提供更加精確和個性化的診斷和治療方案[41]。利用量子計算機的優(yōu)勢，可以快速開展醫(yī)學研究；同時借助元宇宙模擬更加復雜的醫(yī)學問題，幫助醫(yī)生和科學家更好地了解疾病本質(zhì)和病理生理機制[42]。雖然這些技術(shù)目前還處于發(fā)展初期，但其終將成為醫(yī)療領(lǐng)域中的重要創(chuàng)新驅(qū)動力，帶來更多突破和進步，也具備巨大的商業(yè)前景[43]。

3.4 元宇宙與區(qū)塊鏈技術(shù)結(jié)合

隨著區(qū)塊鏈技術(shù)和元宇宙技術(shù)的不斷發(fā)展，將兩者結(jié)合可為醫(yī)療領(lǐng)域帶來更多價值和優(yōu)勢[13，40]。區(qū)塊鏈技術(shù)可用來保護醫(yī)療數(shù)據(jù)的隱私和安全，防止醫(yī)療數(shù)據(jù)被篡改或者泄露；可建立去中心化的醫(yī)療數(shù)據(jù)共享平臺，使醫(yī)療數(shù)據(jù)能夠在不同機構(gòu)之間實現(xiàn)安全、可信、高效的互通與共享[4]。區(qū)塊鏈技術(shù)使元宇宙提供的虛擬醫(yī)療實踐環(huán)境和互動更可信、更安全[4，39]。此外，通過區(qū)塊鏈技術(shù)建立去中心化的醫(yī)療市場，有望在患者和醫(yī)生之間實現(xiàn)更加直接、高效的交互；通過智能合約技術(shù)可以實現(xiàn)更加精準和安全的醫(yī)療服務，保護患者隱私和權(quán)益[44]。

4 元宇宙在醫(yī)學領(lǐng)域應用的優(yōu)缺點

4.1 優(yōu)點

4.1.1 改善患者療效和安全性 元宇宙技術(shù)為實現(xiàn)更準確、個性化的醫(yī)療服務提供支撐。醫(yī)療保健服務提供者可以使用虛擬模型為患者定制個性化診療計劃[4]。例如，元宇宙技術(shù)可提供患者解剖結(jié)構(gòu)的3D可旋轉(zhuǎn)全息模型，便于外科醫(yī)生事先規(guī)劃和練習手術(shù)，降低實際手術(shù)過程中的錯誤率和并發(fā)癥風險[45]。元宇宙還可用來模擬特定患者的疾病模型，幫助醫(yī)生制定最有效的治療方案，從而提高療效和患者滿意度[45]。此外，元宇宙還可以通過為醫(yī)學培訓和模擬提供安全和受控環(huán)境來幫助提高醫(yī)療行為的安全性、開展醫(yī)療活動的信心[46-47]。VR在外科培訓中的使用明顯提高住院醫(yī)師技能，并縮短手術(shù)所需時間。在護理方面，使用VR技術(shù)可以減輕患者疼痛和焦慮，還可使用VR分散技術(shù)管理燒傷患者，減輕其病痛[14，48]。

4.1.2 成本效益 使用元宇宙技術(shù)可減少醫(yī)療服務成本、提高醫(yī)療保健效率。一些醫(yī)療機構(gòu)已開始應用元宇宙技術(shù)優(yōu)化工作流程和減少人力成本[49]。例如，在患者評估和診斷過程中，醫(yī)生使用VR技術(shù)能更快地做出準確診斷，而無需消耗大量時間和人力[50]。元宇宙在醫(yī)患間建立遠程協(xié)作和咨詢的聯(lián)系，可減少醫(yī)療機構(gòu)的交通和行政成本，為患者提供更加便利的服務。應用元宇宙技術(shù)可以幫助醫(yī)療保健提供者更快地識別和糾正潛在的問題和錯誤，降低醫(yī)療保健系統(tǒng)成本，減少不必要的醫(yī)療程序和住院時間，降低醫(yī)療保健費用[50]。例如，外科醫(yī)生使用VR技術(shù)在手術(shù)前規(guī)劃手術(shù)，可減少術(shù)中錯誤和并發(fā)癥風險，進而降低醫(yī)療機構(gòu)的責任成本，同時減少因醫(yī)療事故而產(chǎn)生的賠償費用[51]。

4.1.3 增加醫(yī)療服務可訪問性 元宇宙技術(shù)在增加醫(yī)療服務的可訪問性方面具有潛力，特別是在醫(yī)療資源匱乏的地區(qū)或社區(qū)中。通過虛擬會診和遠程醫(yī)療服務，患者可獲得科學的診療建議和護理服務，無需親自前往診所或醫(yī)院，這對交通不便或居住在偏遠地區(qū)的患者來說尤其有益。研究發(fā)現(xiàn)，利用VR技術(shù)進行虛擬會診，對帕金森病等精神疾病患者提供醫(yī)療咨詢是有效的(這類患者可能存在行動不便的問題)[11]。此外，元宇宙技術(shù)可使醫(yī)護人員更廣泛地接觸受眾，并同時向不同地點的患者提供醫(yī)療和護理服務，減少等待時間，提高效率。

4.1.4 醫(yī)療技術(shù)創(chuàng)新與進步 元宇宙技術(shù)具有推動醫(yī)療技術(shù)創(chuàng)新與進步的潛力，特別是在醫(yī)學教育、醫(yī)學研究和藥物開發(fā)等領(lǐng)域。元宇宙技術(shù)通過創(chuàng)建沉浸式體驗，賦予醫(yī)學教育更大的吸引力和互動性[3]。通過元宇宙技術(shù)模擬藥物相互作用和副作用，研究人員在進行臨床試驗之前即可在虛擬環(huán)境中測試新藥物，從而節(jié)省時間和資源，并最終加速藥物研發(fā)過程。此外，元宇宙技術(shù)也可用于開發(fā)新的醫(yī)療設備和工具[52]，例如通過VR模擬器實現(xiàn)在制造醫(yī)療設備之前做好各個細節(jié)的設計工作或開展模擬測試，幫助識別設計缺陷，提高安全性和有效性。

4.2 缺點

4.2.1 有限的身體互動和溝通 在醫(yī)療保健中使用元宇宙技術(shù)的缺點之一是醫(yī)護人員和患者之間存在傳統(tǒng)診療模式下身體互動和溝通的限制[45]。雖然應用元宇宙技術(shù)可以實現(xiàn)虛擬會診和遠程醫(yī)療服務，但不允許像面對面會診中那樣進行同樣水平的身體互動[53]。例如，使用元宇宙技術(shù)與患者會診的醫(yī)生可能無法進行實際的體格檢查；而對某些疾病而言，體格檢查對于做出準確診斷可能非常重要[54]。此外，在虛擬環(huán)境中，虛擬溝通可能不如面對面溝通有效，因為非語言的暗示和肢體語言在虛擬環(huán)境中很難被解讀[54]，這可能會在一定程度上影響醫(yī)護人員和患者之間的溝通質(zhì)量，進而導致誤解或誤讀。多項研究已經(jīng)探討元宇宙技術(shù)在身體互動和溝通方面的局限性。Wiederhold B K等[55]研究發(fā)現(xiàn)，利用元宇宙和VR技術(shù)可有效治療某些心理健康疾病，但在建立治療師和患者之間的關(guān)系方面可能不如面對面診療方式有效。

4.2.2 技術(shù)和基礎設施挑戰(zhàn) 盡管元宇宙技術(shù)在醫(yī)學上具有潛在的優(yōu)勢，但也存在技術(shù)和基礎設施挑戰(zhàn)。一是在醫(yī)學中使用元宇宙技術(shù)需要高速穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)連接以及先進的網(wǎng)絡基礎設施，以支持實時傳輸大量數(shù)據(jù)。二是必須妥善解決患者數(shù)據(jù)的安全和隱私問題，確保敏感信息不被泄露[39]。醫(yī)療保健行業(yè)的數(shù)據(jù)泄露可能會導致嚴重后果，包括身份盜竊、財務損失和對醫(yī)療服務提供者聲譽的損害。三是需要高度專業(yè)化的硬件和軟件[56]。VR設備，如頭戴式顯示器、觸覺反饋設備和運動傳感器，可能很昂貴，且需要專門培訓才能有效使用。此外，用于創(chuàng)建虛擬環(huán)境和模擬的軟件必須專門為醫(yī)學應用設計，并可能需要與現(xiàn)有醫(yī)療軟件系統(tǒng)進行重大優(yōu)化和集成[57-58]。四是長時間佩戴VR頭盔或交互不佳會導致用戶體驗質(zhì)量下降，甚至出現(xiàn)不適和迷失方向等問題，這也可能限制其在醫(yī)療領(lǐng)域的應用。因此，需要流程自動化和決策支持等技術(shù)手段來縮減操作時間，減輕醫(yī)生的不適感。此外，還需不斷提高VR技術(shù)的穩(wěn)定性和交互性，使其更加符合用戶需求和醫(yī)療應用場景的要求。五是醫(yī)學元宇宙技術(shù)的復雜性可能導致醫(yī)療保健提供者和患者均面臨陡峭的學習曲線。醫(yī)療專業(yè)人員需要額外的培訓和教育才能有效使用這項技術(shù)，而患者會難以理解如何瀏覽和沉浸式體驗虛擬環(huán)境或使用虛擬醫(yī)療設備，導致挫敗感，并降低通過元宇宙技術(shù)提供的醫(yī)療質(zhì)量。六是不同元宇宙平臺和設備之間的兼容性問題。由于有各種不同的VR硬件和軟件選擇，無法保證為某一個平臺開發(fā)的醫(yī)學應用程序也能在另一個平臺上運行，導致行業(yè)標準化程度不足，在一定程度上阻礙元宇宙技術(shù)在醫(yī)學中的廣泛采用。

4.2.3 倫理和法律問題 與任何新技術(shù)一樣，元宇宙在醫(yī)學中應用的主要倫理關(guān)注點之一是隱私和數(shù)據(jù)保護[39，59]。由于應用元宇宙技術(shù)需要收集大量個人數(shù)據(jù)，確保這些數(shù)據(jù)得到有效保護并且患者有權(quán)控制其個人數(shù)據(jù)的使用和分享至關(guān)重要。在醫(yī)療領(lǐng)域中，醫(yī)療圖像的可視化處理是常見應用，但這些敏感數(shù)據(jù)的泄露將會導致患者隱私被侵犯[60]。因此，必須采取適當措施來保護敏感信息安全。此外，元宇宙在醫(yī)學中的使用存在知情同意方面的擔憂[59]。患者必須清楚了解使用元宇宙技術(shù)的潛在利益和風險，并且必須在收集或使用任何數(shù)據(jù)之前征求其知情同意。為確?；颊呱矸葑R別和數(shù)字安全的準確性，應加強自動提醒和警報功能，以避免患者身份識別錯誤所導致的災難性或連鎖性錯誤。另一個倫理考慮是元宇宙技術(shù)可能加劇現(xiàn)有健康資源獲取的不平等，即元宇宙技術(shù)應用可能加大擁有技術(shù)獲得能力和沒有獲得能力的患者之間的差距[59]。在法律責任方面，由于元宇宙技術(shù)相對較新，因此在醫(yī)療過失或其他醫(yī)療錯誤情況下判定法律責任問題的先例有限[61]。元宇宙技術(shù)的使用也引發(fā)了有關(guān)執(zhí)業(yè)許可和資格認證的問題，即未來要確保那些通過元宇宙平臺提供醫(yī)護服務的人員已取得相關(guān)部門的許可和資格認證。此外，如何保護醫(yī)學元宇宙環(huán)境下知識產(chǎn)權(quán)和所有權(quán)也是值得關(guān)注的話題[62]。為了解決這些難題，醫(yī)療保健行業(yè)的利益相關(guān)者需要共同努力，制定關(guān)于在醫(yī)學領(lǐng)域使用元宇宙技術(shù)的標準和規(guī)范，這需要技術(shù)公司、醫(yī)院、醫(yī)護工作者和政府機構(gòu)之間通力合作，以及為技術(shù)及其應用研發(fā)進行投資。

5 結(jié)語

本文探討元宇宙技術(shù)在醫(yī)學和醫(yī)療保健領(lǐng)域的潛在應用。隨著數(shù)字醫(yī)療技術(shù)的更新?lián)Q代，元宇宙技術(shù)為醫(yī)療行業(yè)提供許多便利，包括改善患者預后和安全性、成本效益、增加醫(yī)療服務可訪問性、提高醫(yī)學科研效率以及創(chuàng)新醫(yī)療技術(shù)等。元宇宙有潛力大幅改變甚至顛覆傳統(tǒng)醫(yī)療保健服務模式，重塑醫(yī)療生態(tài)，為全球患者提供更高效的醫(yī)護服務。然而，元宇宙在醫(yī)學領(lǐng)域的應用也存在著諸多局限性和挑戰(zhàn)，包括有限的物理互動和交流、技術(shù)和基礎設施方面的挑戰(zhàn)以及道德和法律方面的擔憂。要進一步發(fā)揮元宇宙在醫(yī)學中的潛力，各方必須通力協(xié)作、應對挑戰(zhàn)、解決問題。