预见未来中国元医院建设发展调研报告2024上海市数字医学创新中心CAICT中国信通院Shanghai Digital Medicine Innovation Center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101.1元医院发展背景.…101.2元医院定义与内涵.…1.3元医院国内外发展现状…191.3.1元医院国外发展现状.…191.3.2元医院国内发展现状231.3.3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322.1元医院技术架构…322.1.1基础设施层332.1.2数据汇聚层2.1.3知识抽取层332.1.4虚拟构建层342.1.5用户接入层342.1.6应用场景层352.1.7智能决策层……352.1.8安全保障层…362.2元医院关键技术与代表企业372.2.1基础设施层技术472.2.2数据汇聚层技术502.2.3知识抽取层技术502.2.4虚拟构建层技术…2.2.5用户接入层技术…2.2.6应用场景层技术…572.2.7智能决策层技术….592.2.8安全保障层技术.60三、元医院典型应用场景…633.1元诊室：多模态数据融合的诊疗空间653.1.1全流程智能元服务663.1.2远程咨询和虚拟会诊703.1.3虚实融合疾病筛查和辅助诊断743.1.4虚实融合数字疗法疾病千预…3.2元手术室：虚实融合的操作空间…793.2.1术前三维虚像方案模拟…813.2.2术前三维虚像患者教有833.2.3术中三维虚像辅助…3.3元病房场景：线上线下融合的疗愈空问873.3.1元病房数字李生883.3.2VR远程探视.…893.3.3数字化身匿名交流903.3.4增强虚拟护理913.2.5虚拟康复训练933.3.6虚拟智能随访953.3.7床位智能调度3.4元科研场景：仿真的智慧实验空问3.4.1仿真模拟临床试验1013.4.2药物研发虚拟辅助.1053.4.3元科研数字人模型3.5元教学场景：沉浸式智能培训空间.1093.5.1生理结构及机理模拟教学3.52专业实操模拟教学1113.6元管理场景：虚实联动的运营管理空间.1143.6.1数字李生院区.1153.6.2元医院指挥中心.1163.6.3元医院人财物运营管理3.6.4元医院后勃综合管理.1223.7场景落地预期……1273.8元医院运营管理模式建立.1323.8.1元医院运营管理组织的改变.1323.8.2元医院运营管理模式的改变136四、元医院挑战与展望1414.1问题与挑战…1414.1.1医院遏到的挑战.1414.1.2厂商遇到的挑战.1444.2建议与展望…4.2.1元医院建设的三大建议.1464.2.2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李生智能综合运管平台.152北京大学肿瘤医院“数字李生患者”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3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…图8PC端视角下的活体心脏模拟用于测试新医疗设备图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18一体化数字李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千预场景应用的.…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元病房数字李生场景应用的元宇宙关键技术…88表10V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…表16仿真模拟临床试验场景应用的元字宙关键技术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字宙关键技术…表21数字李生院区应用的元宇宙关键技术…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。10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)》提出推进数字李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(2023一2025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11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的驱动力，让技术从被动的“工具”，转变为医院主动的“合作者”，不断推动技术主动向医院内部渗透。技术与医疗场景相互作用的结果，一方面是促使技术不断成熟，演化为更契合、适应医疗环境；另一方面则推动了医院在业务模式、组织架构、整体形态等方面发生改变。值得注意的是对患者需求的满足是否是元医院建设的重要驱动力，医院和厂商认知有所不同。医院对这一选项选择比例不高，仅有30.77%的受访医院认为“患者未满足的医疗需求和医院未满足的精细化管理需求持续拉动”，而选择这一选项的厂商占68.18%，与医院认知差距较大。然而由于医院直接服务患者，距离患者更近，更了解患者，因此医院12的认知可能更契合当前实际。也就是说当前元医院建设尚未建立在满足患者需求之上，还没有进入以患者为中心的需求拉动阶段。☐67.69%56.92%技术价值。■44.62%患者未满足的医疗需求和医院未满足的精细化管理需求续拉动。■30.77%26.15%124.62%■4.62%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%图1医院认为的元医院建设驱动力资料来源：上海市数字医学创新中心，中国信息通信研究院调研与分析。81.82%72.73%68.18%59.09%31.82%27.27%0%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%图2厂商认为的元医院建设驱动力资料来源：上海市数字医学创新中心，中国信息通信研究院调研与分析。131.2元医院定义与内涵“Metaverse”一词由尼尔·斯蒂芬森在l992年首次提出，在科幻小说《雪崩》中讲述了一个身临其境的另类虚拟现实，即由互联网连接的世界已成为现实。该书于2009年翻译为中文并出版，最初将“Metaverse”译为“超元域”。随着认识不断深化，逐渐将“Meta”翻译为“元”，是“开始、根本、初始、创生”的意思，意味着在互联网连接的虚拟空间中可以创造万事万物，是万物诞生的地方。“verse”是“宇宙(universe)”的缩写，其源自拉丁语“universus”,意思是“全部在一起，整体，全部的，与所有人有关”。其中“versus”这一部分还具有“转动、转化、不断变换”的意思四。意味着“宇宙”是不断变化的与所有人相关的整体。互联网空间创造的虚拟事物也是同样，可以彼此连接构成全新的世界，并且可以不断运动、转变、更新。目前“元宇宙”已取代“超元域”，成为“Metaverse”的通用译名，从构词中也反映出“元宇宙”的内涵，即“元宇宙”可以被看成是一个虚拟空间，人们以虚拟化身的形式进入，并在其中开展社会活动，而且虚拟空间中的事物是可以被创造和不断变化的。在尼尔·斯蒂芬森提出“Metaverse”最初定义后，对“元字宙”的定义也逐浙丰富多样。在学术界，有学者统计了截止到2023年2月所发布的262篇高质量中英文元宇宙研14究文献中对元宇宙的定义，发现元宇宙可从“个体、社会、国家、人类”四个视角定义，个体视角元宇宙通常被定义为一个“永续在线的、承载虚拟活动的新型数字空间、计算平台或界面。个体可借助综合感官设备以同一数字化身在其中进行各种物质或精神活动”。社会视角元宇宙通常被定义为一种“与现实交融的复杂系统、互联网应用或新型社会形态，其具有高度拟真的现实感，能够提供近乎真实的信息反馈、多元的生产和文化创作情境以及低延时的系统交互，对社会发展至关重要”。国家视角元宇宙通常被定义为“建立在数字基础设施之上新型信息技术解析升级、重构和融合后的未来形态或生态，是下一次工业革命的入口。由所有人共商、共建、共享和共治，是国家之间经济发展、形象塑造、资源分配和安全稳定等新战略布局的竞争高地”。人类视角的元宇宙通常被定义为“蕴含信息、数据和知识等要素的虚实相融的人类文明新形态。其具有相对稳定的内在机制和较为完善的文化、经济、政治及生态系统功能，既能为人类提供释放创造力、认识和利用自然资源的机会，也能促进人类创世观、身心观和宇宙观等的蜕变，摆脱自然宇宙限制，实现真正意义上的人类自由”。作为信息行业主管部门，我国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)》1中元字宙被定义为是“数字与物理世界融15