作者:吴纯新 杨岑 胡弘 来源:科技日报 发布时间:2022/8/18 16:39:18
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全球首颗!医学遥感卫星将为人类健康带来啥?

 

科技日报记者 吴纯新 通讯员 杨岑 胡弘

问诊苍穹,明年我国将发射一颗名为“武汉大学人民医院健康号”的卫星,它也是全球首颗医学遥感卫星。

8月16日,科技日报记者从武汉大学人民医院新闻发布会获悉,全球首颗健康研究领域的专用遥感卫星,“武汉大学人民医院健康号”医学遥感卫星(珞珈四号01星)将于2023年该院百年院庆之际发射升空。该卫星将以遥感技术赋能环境健康与智慧医疗研究,以融合创新助力健康中国。

探测影响人类健康环境因子

今年4月,武汉大学人民医院与武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室、宇航科学与技术研究院达成合作,由3位院士领衔联合成立“武汉大学人民医院医学遥感信息研究院”。作为全球首家医学遥感信息研究院,上述卫星即该研究院推出的首个“遥感+医学”融合科技创新成果。

“遥感对地观测技术具备大面积、高时效与周期性等优势,是探测影响人类健康环境因子的有效手段。” 武汉大学人民医院副院长李平湘说。

健康环境监测是人民健康的重要保障。目前,环境健康指标监测多采用地面布点等方式进行监测,存在监测站点分布离散化、不均匀问题,环境监测数据缺乏空间连续性。同时,地面监测点前期建设成本高、后期维护任务重,难以在欠发达地区开展持续有效健康环境监测。

中国科学院院士、武汉大学宇航科学与技术研究院院长、武汉大学人民医院医学遥感信息研究院院长龚健雅介绍,国际对地观测组织GEO发布《GEOSS全球地球综合观测系统》制定的九大社会服务(健康、灾害、森林、能源、水体、气候、农业、生态、海洋)中,目前唯独缺失针对健康领域的专用遥感监测卫星,在数据源头上限制了医学与遥感信息领域进一步交叉融合。

他说,“武汉大学人民医院健康号”医学遥感卫星是全球首颗“遥感+健康”专用卫星。该卫星设计载荷重约50kg,装备可见光高光谱相机、紫外相机等,兼具高光谱、微光、紫外等多模式,具有一体化设计、成像范围广、工作模式多、图像获取快等优势,将重点围绕中国,兼顾周边国家,探测影响人类健康的环境因子。

据介绍,“武汉大学人民医院健康号”医学遥感卫星,其研发团队具备“研制、测试、调度、处理”全链路能力和国际领先的多模式光学系统研制能力,预计2023年8月出厂、10月前发射。

龚健雅表示,面向环境健康遥感监测的国家需求与学科前沿,研制多传感器载荷卫星平台,将针对影响人类健康的“水-土-气”环境要素探测设计载荷与选择波段、突破高光谱环境遥感智能高精度反演监测关键技术,提升全球健康研究领域遥感监测能力,将健康、人口和环境数据联系起来,实现在不同地理尺度评估和量化健康相关变量与环境风险因素之间的关系。

学科交叉融合必然大势所趋

“医学遥感信息研究院构设了‘遥感信息+现代医学’发展初步蓝图,时空大数据将用于构建数字孪生智慧医院,环境遥感与健康GIS大数据分析等相关研究与实践已然开始。”武汉大学人民医院党委书记万红慧说,“‘武汉大学人民医院健康号’医学遥感卫星将为健康中国助力加油。”

李平湘认为,学科交叉融合是当今世界发展大趋势。目前,心脏介入手术等很多医学操作技术,借助遥感三维卫星定位系统得以完成。武汉大学人民医院医学遥感信息研究院旨在推动医学与遥感信息领域交叉融合,搭建创新研究与转化平台,集合跨学科人才与资源,为人民健康保驾护航。

事实上,于“遥感+医疗”概念而言,武汉大学与武汉大学人民医院的合作创新并非新鲜事。

龚健雅介绍,早在2019年,武汉大学计算机学院、人工智能研究院杜博教授团队和测绘遥感信息工程国家重点实验室张良培教授团队,与武汉大学人民医院放射科查云飞主任团队协作,研发集早期筛查、病变评估、病灶分割功能和肺部及病灶像素分布直方图等功能于一体的新冠肺炎CT影像智能诊断系统。

该系统提高新冠肺炎筛查速度与检测精度,并向武汉大学人民医院、意大利Humanitas大学附属医院等国内外医疗机构开放。这证实了遥感对医学影像数据处理、分析、建模、诊断的作用。

迈出“智慧医疗”步伐,遥感信息技术与医学交叉融合,在疾病的空间分析、精微导航定位、实时医学图像终端等领域合作前景广阔。武汉大学不少从国外回来的专家教授纷纷入局。

该校从法国回来的罗斌教授正在与医院团队合作,研究体内微空间三维建模与病灶识别;从芬兰回来的陈亮教授,一直研究体内微空间医疗机器人定位,制定人体内外结构参数,解决人体内精准导航控制,还计划研究医疗机器体内外一体定位导航通信一体化芯片,可支持用声音、磁场、陀螺、太赫兹等多种无线电信号进行融合定位等。

正因如此,基于医疗与遥感的融合需求,体内微空间建模与病灶识别、体内微空间医疗设备定位、健康GIS(地理信息系统)、医学影像智能解译等前沿领域,成为此次武汉大学医学与遥感合作优先主抓的几大方向。

遥感技术赋能医疗大有可为

未来,借助遥感技术对人体内空间进行精确三维建模与定位,手术机器人可根据导航进入身体内。

此外,医生有望使用支持胶囊的精准导航控制,针对患者病情,把患者吃进去的胶囊送到病灶区域,达到只干预病灶区不影响其他区的定点、精准治疗效果。

从“我国60岁及以上人口为2.6亿人”的数据推测,老龄化居家养老市场已出现巨大需求。手机多源融合室内定位技术持续跟踪、管理患者的位置大数据,将更有效地管理包括高血压、心梗在内的患者。

即便患者在家中无人时意外摔倒,相关系统也可自动、即时输出数据并上传至医院。这一技术可纳入精准医疗及护理,实现病人诊室导航、设备跟踪管理、养老院内老人的护理及时呼叫、医护流程管理等。

龚健雅表示,除记录位置,定位数据还可记录人的姿态。大部分疾病都有一定潜伏期,而人们对于生病的反应多数是迟钝。当下国内年轻人得肠癌更多是因为自己发现病情时间太迟,直到大出血才去看病,而非发现自己在卫生间逗留时间异常后即刻去看病。

相比之下,连续位置大数据能记录人在卫生间的常规时间与异常时间,提示一定拐点和时间节点,做到及时诊断、及早防治。

他认为,在疾病与生态环境关系中,遥感大数据分析至关重要。同时,难点也十分突出,室内导航定位可以精确到厘米、分米和米,而人体精度要求更高,一般需要精确到毫米;人体内部机构非刚性,不论是成像系统进入还是导航定位都比较困难。

“遥感信息技术在医学领域大有可为。”中国科学院院士、中国工程院院士、武汉大学人民医院医学遥感信息研究院名誉院长李德仁表示,“遥感是用科学方法诊断地表特征,医学是用科学方法诊断器官和体表特征,二者密切相关。”

遥感技术联合计算机信息技术,可将医生视觉分辨率有限的人眼升级为“火眼金睛”和“千里眼”,很多医学操作技术如心脏介入手术,借助遥感三维定位系统得以顺利完成。

对医生而言,遥感信息技术“加持”能避免手术过程中对神经和血管的误伤和严重并发症,实现个体诊断和治疗更清楚、更准确、更高效。医学与遥感携手共进、强强联合,产出世界一流融合创新成果,有望解决更多关键的生命健康难题。

 
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