柏秋實(shí) 王元一 侯雨瀟 趙宇**

（1.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院骨科，北京 100730；2.吉林大學(xué)第一醫(yī)院脊柱外科，長(zhǎng)春 130021；3.西安交通大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)系，西安 710049）

醫(yī)學(xué)是一門(mén)綜合了臨床經(jīng)驗(yàn)與其他科學(xué)的交叉學(xué)科。20世紀(jì)以來(lái)，醫(yī)學(xué)發(fā)生了顛覆性的變化。回溯這一過(guò)程，可以發(fā)現(xiàn)醫(yī)學(xué)的進(jìn)步得益于其他領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展及其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。這些關(guān)鍵技術(shù)可能并不直接服務(wù)于醫(yī)療，而是衍生出一些可以治療患者或輔助醫(yī)生的新技術(shù)。這些能夠帶來(lái)診療能力提升和衍生出其他技術(shù)的通用技術(shù)即為賦能技術(shù)（enabling technology）[1]，也稱(chēng)為“使能技術(shù)”或“促成科技”。盡管20世紀(jì)60年代賦能技術(shù)的概念已經(jīng)出現(xiàn)，但直到今天其內(nèi)涵尚未被人所熟知。在醫(yī)療領(lǐng)域中，每一項(xiàng)賦能技術(shù)的引入或交叉都會(huì)產(chǎn)生大量的研究成果，這些成果的總和終究會(huì)使醫(yī)療模式發(fā)生質(zhì)變。交叉學(xué)科的本質(zhì)就是賦能技術(shù)的擴(kuò)展，所以賦能技術(shù)是指導(dǎo)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中交叉學(xué)科研究的指南針。本綜述分別從患者和醫(yī)生的角度出發(fā)，總結(jié)醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)有代表性的賦能技術(shù)并探討這些賦能技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。

1 以患者為中心的賦能技術(shù)

在醫(yī)療中患者以接受治療為主，故以患者為中心的賦能技術(shù)主要包括制作藥物和內(nèi)植物的先進(jìn)制造技術(shù)和所需的先進(jìn)材料。

1.1 納米技術(shù)

納米級(jí)物質(zhì)具有其他大小物質(zhì)所沒(méi)有的獨(dú)特性質(zhì)，納米技術(shù)（nanotechnology）是在納米科學(xué)的理論基礎(chǔ)上對(duì)納米材料進(jìn)行賦能，使納米級(jí)物質(zhì)可被實(shí)際應(yīng)用[2]。近年來(lái)納米技術(shù)作為一種賦能技術(shù)取得了極大進(jìn)展并被廣泛應(yīng)用[3]。

在醫(yī)療領(lǐng)域里的納米技術(shù)中，科學(xué)家們提出了納米藥物（nanopharmaceuticals），即通過(guò)處理使納米材料發(fā)揮關(guān)鍵治療作用或增加已存在的化合物的功能[4]。納米藥物包括參與藥物遞送的納米材料，具有生物活性的納米粒子以及以納米級(jí)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的用來(lái)檢測(cè)生物標(biāo)志物的納米生物探針、納米傳感器以及納米電極等[5]（圖1）。如納米脂質(zhì)體（liposome）可將親水性和疏水性藥物分別包裹在內(nèi)部空間和磷脂雙層膜間進(jìn)行遞送[5]；聚乙二醇鏈可通過(guò)降低蛋白和多肽水解作用、減少腎排泄來(lái)延長(zhǎng)這些藥物分子的循環(huán)時(shí)間，同時(shí)還可保護(hù)分子不受免疫檢測(cè)[6]。在抗腫瘤方面，研究者們發(fā)現(xiàn)將載藥納米體連接抗體可使藥物靶向聚集在腫瘤實(shí)體周?chē)?，在殺滅腫瘤的同時(shí)減少副作用[7]。納米技術(shù)不僅增強(qiáng)了抗癌藥物的有效性，還推動(dòng)了抗癌疫苗和個(gè)體免疫治療的發(fā)展。如今納米藥物中的治療成分除化療藥外還包括放射性粒子等[6]。目前，科學(xué)家們正在研發(fā)更加智能的納米粒子，目的是可以在特定的條件下釋放內(nèi)容物以增加藥物的特異性[8]。

圖1 納米技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用

科學(xué)家們還利用一些納米粒子可以作用或穿透血腦屏障的特性研制出了可以治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的納米藥物，這些納米藥物具有治療阿爾茨海默病、亨廷頓病、神經(jīng)代謝性疾病以及一些神經(jīng)退行性疾病的潛力[9]。但目前納米藥物僅在抗腫瘤方面療效顯著[10]；而在其他疾病中尚鮮有證據(jù)顯示納米藥物的有效性[6]。

1.2 增材制造（additive manufacturing）技術(shù)

增材制造作為一種賦能技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)在于脫離了傳統(tǒng)切削、打磨等制造模式，可以根據(jù)設(shè)計(jì)制作出任意精度的零件，在縮短了加工周期的同時(shí)不會(huì)造成材料浪費(fèi)。產(chǎn)品越復(fù)雜，增材制造的優(yōu)勢(shì)就越明顯，故這種賦能技術(shù)被經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為是一次新的工業(yè)革命[11]。3D 打印技術(shù)是增材制造的代表性技術(shù)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中進(jìn)展迅速（圖2）[12]。

圖2 增材制造中的3D打印技術(shù)可通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)為患者個(gè)體制作內(nèi)植物、義肢和組織等

醫(yī)生通過(guò)將影像學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為3D數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)3D打印制作物理模型。這樣一來(lái)醫(yī)生便可以更加全面地了解組織形態(tài)，從而更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)刂贫ㄊ中g(shù)計(jì)劃并進(jìn)行術(shù)中導(dǎo)航。醫(yī)生還可以利用模型更好地與患者交流；進(jìn)行模擬手術(shù)和人員培訓(xùn)；也可以進(jìn)行個(gè)體化設(shè)計(jì)和定制內(nèi)植物等[13]。此外，仿真材料還可以被打印成模型并融合混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，從而增加系統(tǒng)的真實(shí)性和代入感。

3D打印可以幫助患者定制更加符合需求的內(nèi)植物。這些內(nèi)植物具有高精度、低成本、抗感染和高生物相容性的特點(diǎn)[14]。生物材料還可以被利用于3D生物打印[15]。目前有研究將具有生物功能的納米材料打印成相應(yīng)形狀的融合支架，用于組織修復(fù)[16]。在組織工程學(xué)方面，已經(jīng)有研究團(tuán)隊(duì)利用3D打印技術(shù)制造出了有功能的組織，并已應(yīng)用于臨床。但由于該技術(shù)還面臨著低分辨率、材料受限、打印速度低和可重復(fù)性低等技術(shù)限制[17]，目前尚無(wú)法制作復(fù)雜的組織器官。

3D打印技術(shù)在制藥中可以解決不同患者所需藥物劑量不同的問(wèn)題[18]，它可以為個(gè)體制作含有恰當(dāng)劑量和合適劑型的藥物[12]。科學(xué)家們通過(guò)藥代動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，利用3D打印技術(shù)在一種藥物中加入兩種以上具有不同溶解度和性狀的有效物質(zhì)，從而在生產(chǎn)中節(jié)省輔料[19]。增材制造還可與納米技術(shù)交叉，通過(guò)微3D打印技術(shù)將對(duì)特定刺激敏感的物質(zhì)如溫敏納米粒子按需打印，作為藥物載體進(jìn)行靶向治療[20]。

4D 打印是將智能材料應(yīng)用于3D 打印中，這再一次革新了增材制造的設(shè)計(jì)方法[21]。4D打印技術(shù)利用這些新材料在不同理化環(huán)境下展現(xiàn)出不同屬性這一特點(diǎn)來(lái)制造在生產(chǎn)后還可根據(jù)環(huán)境改變形態(tài)的記憶性結(jié)構(gòu)產(chǎn)品[22]。以?xún)?nèi)植物制造為例，傳統(tǒng)3D打印技術(shù)制造的靜態(tài)產(chǎn)品無(wú)法將生物力學(xué)變化融入內(nèi)植物的設(shè)計(jì)中，而4D打印技術(shù)所特有的形狀自變和形狀記憶的特性符合新型內(nèi)植物適應(yīng)體內(nèi)生理環(huán)境的理念[23]。通過(guò)力學(xué)分析，4D打印的內(nèi)植物可以更好地替代缺損組織，在物理、生物填充的基礎(chǔ)上更加符合實(shí)際需要[24]。此技術(shù)為組織工程、藥物遞送和納米機(jī)器人提供了新的制造方式。

1.3 先進(jìn)材料

先進(jìn)材料的創(chuàng)新是先進(jìn)制造發(fā)展的原動(dòng)力。隨著人們對(duì)各種材料理化特性認(rèn)識(shí)的加深，許多新材料被應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。如納米材料依照用途被制作成多種形態(tài)，通過(guò)不同的方式與其他結(jié)構(gòu)結(jié)合，可起到早期診斷和靶向治療的作用[25]。而4D打印技術(shù)的發(fā)展也依賴(lài)于新型智能材料的開(kāi)發(fā)。DNA本身也是一種先進(jìn)材料，DNA折紙技術(shù)（DNA origami）是一種基于納米技術(shù)的DNA 納米結(jié)構(gòu)自組裝技術(shù)[26]，研究者可通過(guò)該技術(shù)設(shè)計(jì)制作多樣化的、復(fù)雜的、多功能的納米結(jié)構(gòu)[27]，甚至制作納米機(jī)器人進(jìn)行載藥或診斷。隨著先進(jìn)材料和先進(jìn)制造技術(shù)的進(jìn)步，當(dāng)前以納米技術(shù)和增材制造為代表的賦能技術(shù)對(duì)醫(yī)療領(lǐng)域的賦能日漸深入。這些賦能技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用證明了醫(yī)學(xué)對(duì)賦能技術(shù)的依賴(lài)性，同時(shí)也鼓勵(lì)研究者們?nèi)ド钊肓私膺@些新技術(shù)，以便為更多的臨床問(wèn)題找到新的解決途徑。

2 以醫(yī)生為中心的賦能技術(shù)

醫(yī)生診療技術(shù)的進(jìn)步與賦能技術(shù)的發(fā)展密不可分。以機(jī)器人、人工智能和計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為代表的賦能技術(shù)通過(guò)更加科學(xué)化、數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化的診療路徑淡化了經(jīng)驗(yàn)和熟練度在醫(yī)療中的重要性，使高質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)化的醫(yī)療得以普及。

2.1 手術(shù)機(jī)器人技術(shù)

醫(yī)療機(jī)器人已有30余年的歷史[28]。自1985年醫(yī)生第一次使用機(jī)器人實(shí)施手術(shù)以來(lái)[29]，出現(xiàn)了3 種不同設(shè)計(jì)理念的手術(shù)機(jī)器人：自動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，即在醫(yī)生的操作和監(jiān)視下完成預(yù)設(shè)的任務(wù)；半自動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)，即完全在醫(yī)生操作下完成預(yù)設(shè)的任務(wù)；以及以達(dá)芬奇平臺(tái)為代表的主仆型（master-slave）機(jī)器人系統(tǒng)，這種機(jī)器人沒(méi)有任何預(yù)設(shè)程序和自動(dòng)化元素[28]。在3 種設(shè)計(jì)理念的指導(dǎo)下，在20 世紀(jì)后20 年中，PUMA 機(jī)器人、前列腺手術(shù)機(jī)器人PROBOT、骨科手術(shù)機(jī)器人ROBODOC、經(jīng)皮取腎結(jié)石機(jī)器人PAKY 以及可聲控內(nèi)鏡系統(tǒng)AESOP 先后問(wèn)世。在20 世紀(jì)90 年代末，基于AESOP 改良的宙斯（ZEUS）平臺(tái)和達(dá)芬奇平臺(tái)的早期版本出現(xiàn)，二者很快占據(jù)了內(nèi)鏡機(jī)器人的主導(dǎo)地位，并在近十年的競(jìng)爭(zhēng)中將腔鏡手術(shù)和手術(shù)機(jī)器人推向了一個(gè)新高度。1997年，醫(yī)生首次使用達(dá)芬奇平臺(tái)完成了膽囊切除術(shù)；1998年，醫(yī)生使用宙斯平臺(tái)完成了輸卵管吻合術(shù)；在2001年，醫(yī)生首次應(yīng)用宙斯平臺(tái)在紐約為法國(guó)患者進(jìn)行了手術(shù)，實(shí)現(xiàn)了開(kāi)發(fā)手術(shù)機(jī)器人的最初構(gòu)想，成為了遠(yuǎn)程手術(shù)的里程碑。達(dá)芬奇和宙斯平臺(tái)在2003年融合后，該團(tuán)隊(duì)主要圍繞達(dá)芬奇平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)和研發(fā)，經(jīng)過(guò)20余年的改進(jìn)和升級(jí)，達(dá)芬奇平臺(tái)已經(jīng)占領(lǐng)了腔鏡型機(jī)器人的市場(chǎng)，在世界上裝機(jī)超過(guò)3500臺(tái)[30]。這臺(tái)原本為心胸外科手術(shù)開(kāi)發(fā)的機(jī)器人在普外科、婦科和泌尿外科的手術(shù)中發(fā)揮了巨大作用。目前該術(shù)式已成為了處理結(jié)直腸、前列腺和子宮等盆腔和盆底器官的常規(guī)手術(shù)之一[31]。尤其在泌尿外科，由于達(dá)芬奇平臺(tái)所提供的深部術(shù)區(qū)視野和精細(xì)操作，使得術(shù)者得以在窄而深的盆底進(jìn)行手術(shù)，與傳統(tǒng)的開(kāi)放或腔鏡手術(shù)相比有顯著優(yōu)勢(shì)[32]。除了內(nèi)鏡機(jī)器人，導(dǎo)航機(jī)器人在骨科手術(shù)中可以提供更加精確的切割和更安全的內(nèi)植物位置，提高手術(shù)精準(zhǔn)度和成功率。此類(lèi)機(jī)器人的硬件主要由影像系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成；其功能結(jié)構(gòu)則包括導(dǎo)航模塊、手術(shù)操作模塊和建模與規(guī)劃模塊[33]。迄今為止，以ROBODOC 為代表的導(dǎo)航機(jī)器人已完成了超過(guò)17 000例髖關(guān)節(jié)置換術(shù)[34]。

當(dāng)前手術(shù)機(jī)器人還有一些缺點(diǎn)：①需要較大的手術(shù)室空間；②無(wú)法提供觸覺(jué)反饋；③手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)；④手術(shù)費(fèi)用高；⑤機(jī)源性手術(shù)并發(fā)癥等[31]。從這些亟待解決的問(wèn)題出發(fā)，研究者們應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行技術(shù)性改進(jìn)：①更好的視野，交互性和操作性；②添加觸覺(jué)反饋；③提高空間利用率；④降低成本等[31]。與此同時(shí)，研究者們還應(yīng)該從概念上對(duì)手術(shù)機(jī)器人進(jìn)行改進(jìn)：①整合不同的機(jī)器人平臺(tái)的融合機(jī)器人；②可進(jìn)入體內(nèi)的膠囊機(jī)器人；③具備解剖結(jié)構(gòu)提示等功能的智慧機(jī)器人；④與其他賦能技術(shù)結(jié)合，如研發(fā)納米機(jī)器人和結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)改善顯示和交互等。

目前一些新型手術(shù)機(jī)器人如Senhance和Revo Ⅰ已經(jīng)進(jìn)入了上市前的測(cè)試階段，它們或改良了顯示技術(shù)，或增加了觸覺(jué)反饋，旨在滿(mǎn)足醫(yī)生更多的需求?？墒?，許多證據(jù)提示當(dāng)前的手術(shù)機(jī)器人并沒(méi)有提供比傳統(tǒng)手術(shù)更好的手術(shù)效果[35]，筆者認(rèn)為其根本原因是由于手術(shù)機(jī)器人與傳統(tǒng)的外科理念和手術(shù)方式相同，如果能夠脫離經(jīng)典外科學(xué)范式使用更加適合智能機(jī)械的理念和技術(shù)來(lái)完成手術(shù)，那么手術(shù)機(jī)器人完全有可能超越人類(lèi)醫(yī)生。

2.2 人工智能技術(shù)

人工智能（artificial intelligence,AI）技術(shù)可以通過(guò)學(xué)習(xí)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)并形成決策從而改變當(dāng)前的醫(yī)療模式[36]。20世紀(jì)70年代，研究者們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出基于規(guī)則的AI技術(shù)幫助醫(yī)生進(jìn)行心電圖判讀和治療方法選擇[37]，但其成本高昂、架構(gòu)脆弱以及無(wú)法將確定性和概率性相結(jié)合等缺陷限制了它的發(fā)展[38]?；谒懔退惴ǖ奶嵘团R床數(shù)據(jù)集的規(guī)范化，AI技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)展迅速。機(jī)器學(xué)習(xí)（machine learning）使AI 技術(shù)可以通過(guò)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集來(lái)形成算法進(jìn)行決策[39]。近年來(lái)機(jī)器學(xué)習(xí)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域中，旨在更好地模仿人腦的學(xué)習(xí)方式形成臨床決策。

AI在影像學(xué)中有廣泛的應(yīng)用。AI經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)影像數(shù)據(jù)可通過(guò)圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法更快地閱片和建立更準(zhǔn)確的診斷[40]；通過(guò)視覺(jué)增強(qiáng)在一定程度上替代造影劑對(duì)病理組織圖像的增強(qiáng)作用[41]；亦可幫助影像科安排工作流程以提高工作效率[42]。研究者們也將AI圖像識(shí)別應(yīng)用于病理切片閱片[43]、糖尿病視網(wǎng)膜病變的眼底相和光學(xué)相干斷層掃描OCT（optical coherence tomography,OCT）閱片、診斷皮膚病、內(nèi)鏡下診斷等臨床場(chǎng)景中[40]。在一項(xiàng)機(jī)器學(xué)習(xí)診斷乳腺癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的研究中，研究者發(fā)現(xiàn)AI技術(shù)對(duì)比人工在診斷準(zhǔn)確率上無(wú)差異，但如加入時(shí)限，則AI技術(shù)的診斷準(zhǔn)確率要顯著優(yōu)于人工[43]。所以，筆者認(rèn)為AI 臨床圖像識(shí)別的優(yōu)勢(shì)在于可以快速、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地診斷一些數(shù)據(jù)量大且難度中等的檢查，而面對(duì)臨床爭(zhēng)議較大或較難的圖像檢查可能無(wú)法替代有經(jīng)驗(yàn)的臨床醫(yī)師。

AI技術(shù)還可以輔助醫(yī)生進(jìn)行疾病診斷、治療方法選擇、預(yù)測(cè)預(yù)后以及建立公共衛(wèi)生模型。Abedi等[44]建立了一個(gè)腦梗死診斷模型，以提高急診人員對(duì)急性腦梗死的診斷能力。還可以通過(guò)AI分析基因組學(xué)信息來(lái)預(yù)測(cè)癌癥治療效果，如用基因組數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)敏感性算法預(yù)測(cè)不同治療方法對(duì)乳腺癌患者的效果[45]。在公共衛(wèi)生事件方面，研究者基于不同地區(qū)新型冠狀病毒肺炎數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)制作出了相應(yīng)的疫病模型，對(duì)限制新型冠狀病毒傳播提出了一些建議[46]。

除此之外，AI技術(shù)還可通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)DNA甲基化數(shù)據(jù)對(duì)腫瘤進(jìn)行分類(lèi)[47]；通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記致病變異及非編碼DNA[48]，另外還有研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)將變異識(shí)別任務(wù)轉(zhuǎn)化為圖像分類(lèi)任務(wù)，從而獲得了更好的識(shí)別效果[49]。AI 技術(shù)可通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模擬某種治療方法對(duì)特定患者的治療效果，這種方式被稱(chēng)為“計(jì)算機(jī)內(nèi)（in silico）”研究，醫(yī)生們可以借此途徑開(kāi)展臨床研究，以規(guī)避倫理和難以獲得特定患者群等問(wèn)題[50]。AI 機(jī)器學(xué)習(xí)可被用于識(shí)別疾病亞型之間不同的分子結(jié)構(gòu)、解釋測(cè)量指標(biāo)間的相互作用效應(yīng)以及在基因組學(xué)中獲得有意義的特征用來(lái)識(shí)別疾病表型[51]。隨著蛋白和代謝質(zhì)譜、基因測(cè)序等基因組學(xué)通量提高以及數(shù)據(jù)分析的標(biāo)準(zhǔn)化，AI技術(shù)將會(huì)在未來(lái)生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)中起到至關(guān)重要的作用。

現(xiàn)階段AI技術(shù)的一些缺陷如黑箱問(wèn)題、過(guò)度適應(yīng)問(wèn)題和謂詞算法問(wèn)題等也同樣存在于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用中[40]。而且，在臨床實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中還有一個(gè)特殊的問(wèn)題即AI如何取得醫(yī)生和患者的信任。解決這些問(wèn)題需要賦能技術(shù)自身的改良和進(jìn)步，也需要醫(yī)學(xué)對(duì)于其他技術(shù)更加的開(kāi)放和包容。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)與混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)

近年來(lái)，醫(yī)療領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)成為了研究熱點(diǎn)。該技術(shù)應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生三維仿真環(huán)境，可以通過(guò)模擬使用者在環(huán)境中的感官感受實(shí)現(xiàn)可視化操作與交互[52]，其中包括虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality,VR）技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmented reality,AR）技術(shù)和混合現(xiàn)實(shí)（mixed reality,MR）技術(shù)。其中，VR 技術(shù)模擬的所有元素都是虛擬的；AR 技術(shù)可將虛擬的圖像疊映于真實(shí)環(huán)境中的物體上，或模擬出可交互的沉浸式三維全息圖像；MR技術(shù)可以在交互中為操作者提供虛擬和物理的體驗(yàn)[53]。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及其衍生技術(shù)因其虛實(shí)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)成為一項(xiàng)在醫(yī)療領(lǐng)域中非常有前景的賦能技術(shù)。

在VR 技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用中，人們很快意識(shí)到虛擬環(huán)境在醫(yī)療人員培訓(xùn)和制定手術(shù)方案中的價(jià)值[54]。由于MR 技術(shù)可以將VR 技術(shù)與模型相結(jié)合，從而提供較為真實(shí)的反饋，可鍛煉操作者的肌肉記憶，故MR技術(shù)在培訓(xùn)方面比VR技術(shù)更具優(yōu)勢(shì)。目前，MR 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者已經(jīng)制作出了仿真模型來(lái)模擬表皮、肌肉和骨骼等組織以提供更真實(shí)的體驗(yàn)[55]。AR技術(shù)與前兩者相比在臨床上的應(yīng)用前景更為廣泛，研究者們將術(shù)前的影像學(xué)檢查和重建的虛擬三維結(jié)構(gòu)疊映在患者身上，起到術(shù)中導(dǎo)航定位的作用，此技術(shù)對(duì)脊柱外科置釘和麻醉科穿刺等需要影像學(xué)引導(dǎo)的操作有一定意義[56]，但由于術(shù)前需要進(jìn)行人工匹配，且此過(guò)程在術(shù)中無(wú)法自動(dòng)校準(zhǔn)以應(yīng)對(duì)術(shù)中患者的移動(dòng)，所以此技術(shù)還需要將匹配過(guò)程簡(jiǎn)化和自動(dòng)化以便更好地應(yīng)用于臨床[53]。

3 總結(jié)和展望

21世紀(jì)是賦能技術(shù)交叉融合的時(shí)代。在醫(yī)療領(lǐng)域中，有先進(jìn)材料與先進(jìn)制造的結(jié)合，有納米機(jī)器人的研發(fā)，有智能機(jī)器人輔助系統(tǒng)，有基于大數(shù)據(jù)和AI 技術(shù)輔助醫(yī)生進(jìn)行臨床決策以及基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)等賦能技術(shù)建立的新型信息化醫(yī)療系統(tǒng)。在未來(lái)，將會(huì)有更多賦能技術(shù)向醫(yī)療領(lǐng)域拓展和多項(xiàng)賦能技術(shù)交叉產(chǎn)生的衍生技術(shù)。在這樣的背景下，有幾種技術(shù)本身可以對(duì)一般技術(shù)和賦能技術(shù)賦能，這些賦能技術(shù)與其他技術(shù)交叉的適應(yīng)性強(qiáng)，因此這些技術(shù)是技術(shù)交叉的基礎(chǔ)或中心。筆者將這些技術(shù)定義為中心賦能技術(shù)。醫(yī)療領(lǐng)域中心賦能技術(shù)的特點(diǎn)是：①它的發(fā)展可以帶動(dòng)其他賦能技術(shù)及后續(xù)衍生技術(shù)的進(jìn)步；②可以將其他賦能技術(shù)引入醫(yī)療領(lǐng)域；③它是其他賦能技術(shù)交叉的中心和基礎(chǔ)。在以患者為中心的賦能技術(shù)中，先進(jìn)材料是中心賦能技術(shù)，材料科學(xué)的進(jìn)步是后續(xù)先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)；而在以醫(yī)生為中心的賦能技術(shù)中，大數(shù)據(jù)和AI是中心賦能技術(shù)，因?yàn)榕R床醫(yī)師最寶貴的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)通過(guò)大數(shù)據(jù)和AI學(xué)習(xí)可形成標(biāo)準(zhǔn)化的信息被其他賦能技術(shù)使用。故筆者認(rèn)為在當(dāng)前的科技背景下，先進(jìn)材料、大數(shù)據(jù)和AI是醫(yī)療領(lǐng)域中的中心賦能技術(shù)（圖3）。

圖3 先進(jìn)材料和大數(shù)據(jù)-人工智能分別在患者治療和醫(yī)生輔助方面的中心地位

技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了醫(yī)療的進(jìn)步。越來(lái)越多的賦能技術(shù)向醫(yī)療領(lǐng)域進(jìn)行拓展，其中有些技術(shù)對(duì)醫(yī)生而言是陌生的，但作為醫(yī)生，應(yīng)該積極的去適應(yīng)與實(shí)踐，并切實(shí)參與到技術(shù)的發(fā)展中去。雖然現(xiàn)今醫(yī)生為主導(dǎo)的醫(yī)療模式還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，但必須考慮到這些賦能技術(shù)的發(fā)展對(duì)醫(yī)學(xué)所產(chǎn)生的影響，并對(duì)未來(lái)做出規(guī)劃，以便在未來(lái)以技術(shù)為主導(dǎo)的醫(yī)療環(huán)境中更好的扮演技術(shù)與患者間橋梁的角色。