中心简介
为响应国家分级诊疗制度与体系建设的号召，缓解国家医疗资源紧张的压力，本中心拟通过信息学方法，开发面向健康的元宇宙与人体数字孪生系统，协助公众自我健康管理，辅佐临床疾病诊断，探索疾病的发生发展机制，预测临床干预效果，制定个性化的治疗方案。本中心拟整合生物力学、生物电学、生物化学、生物流体、计算机科学、人工智能等多学科力量，对人体各系统、各器官数字建模，探索各人体系统、器官之间的协作模式与相互影响机制；进一步融合生物医学领域知识，着手研究微观尺度的生命数字孪生技术，探索遗传疾病的分子，研究肿瘤的发生、发展与耐药性的产生机制与过程，预测人体免疫系统对各类药物的响应，最终建成从宏观至微观多尺度的人体数字孪生体系。同时，本中心拟通过计算机图形学与人工智能技术，结合网络、分布式计算、人工智能、医疗影像、增强现实等多项技术，构建面向未来并兼顾教学功能的远程虚拟智能问诊、健康监测、AI分诊、数据存储分享元宇宙平台，进一步提升医学教学质量，降低患者寻就医门槛，打造面向未来的一体化数字医疗解决方案。
研究方向
• 健康数字孪生与全周期健康检测与管理
全周期健康管理与个性化医疗是未来医学发展的一大方向。目前健康管理可分为三个阶段：健康和亚健康阶段；疾病发生以及诊断阶段；疾病治疗与慢性病管理阶段。健康与亚健康状态的健康管理手段多依赖体检与各类疾病早诊与早筛；诊断多发生在疾病发展至出现可诊断病症后，由中心化医疗机构确诊；疾病治疗与管理根据急性与慢性分类，可分别在医院病房、社区医疗机构、患者家中自行完成。
除去中医以及少数亚健康状态（如高血压、高血糖、高血脂等），现代医学对疾病的成体系干预往往集中在治疗与慢病管理阶段。受到于观测周期、检测手段等诸多限制，目前学界对于疾病的发生机制、发展规律的认知仍旧较为有限，且缺乏系统性研究。
本中心拟以人体数字孪生为主要手段，通过综合监控与分析诊断前患者的长期各类体征数据，结合人工智能方法，有针对性地分析海量数据，提取关键信息，对疾病的发生于发展机制展开研究，辅助提升临床诊断准确度。
• 宏观尺度的人体数字孪生与模拟
人体是一个复杂的多系统集成。系统层面，可分为：运动系统、神经系统、内分泌系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统、生殖系统。从器官层面，可分为脑、五官、骨、心、肺、脾、胃、肠道、肝、胆、胰、肾、膀胱、生殖等多个器官与腺体。人体保持健康需要多系统多器官通过体液调节与神经调节综合协作。单一器官病变往往同其他系统存在诸多联系——如眼底黄斑病变同血管硬化、高血压、高血糖等存在重大关联。
本中心拟整合生物力学、生物电学、生物化学、生物流体等多学科力量，结合计算机科学与人工智能方法，对各系统、各器官进行数字建模与模拟，探索系统、器官之间的协作模式与相互影响机制，为未来虚拟临床药物干预，模拟手术，打下坚实基础。
• 微观、分子、遗传尺度的数字孪生
健康的恶化、疾病的发生与发展同微观尺度的生物规律息息相关。例如：癌症在抑癌基因发生突变、促癌基因激活后加速恶化；慢性炎症微环境促进癌症的发生；肿瘤的免疫逃逸；免疫稳态调节紊乱导致过敏与长期慢性炎症；脂肪超载与炎症影响肌细胞、脂肪细胞、肝细胞对于血糖的响应；乃至肠道微生物群落异常同各类慢性疾病的强相关性等。微观尺度的生物机制通常与遗传信息、细胞内分子机制、细胞组成与微环境相关。
本中心拟整合多组学检测手段，基因编辑技术，细胞系、类器官与动物模型培养试验方法，结合计算机技术与人工智能方法，融合生物医学领域知识，着手研究微观尺度的生命数字孪生技术，探索遗传突变同疾病之间的分子尺度联系；肿瘤的发生、发展与耐药性的产生机制与过程；借助数字手段模拟细胞的分子级生命活动，预测各类型细胞对各类药物的响应，探索未来精准医疗的标准范式。
• 医学元宇宙基础设施建设
随着我国人民生活水准的稳步提高，同时伴随着人口老年化，可预见未来对医疗资源需求将急速增加。为弥补医疗资源缺口，完善分级诊断制度，提升患者就医质量，未来存在巨大远程智能健康管理需求。同时为了提升医学教学质量，完善考核制度，急需研发一套远程智能虚拟问诊系统。
本中心拟通过计算机图形学与人工智能技术，结合网络、分布式计算、人工智能、医疗影像、增强现实等多项技术，构建面向未来并兼顾教学功能的远程虚拟智能问诊、健康监测、AI分诊、数据存储分享平台。
