：数字孪生智慧医院白皮书：迈向美好未来医院

Digital Twin Hospital of the FutureWhitePaper 迈向美好未来医院 主编单位 复旦大学附属中山医院 参编单位 德勤管理咨询（上海）有限公司中国电信股份有限公司上海分公司阿里云计算有限公司华为技术有限公司熙牛医疗科技（浙江）有限公司 特别顾问 樊嘉汪昕葛均波 编写指导 （排名不分先后） 顾建英周俭吴涛王戈红张群仁钱琨宋元林王利新孙湛锁涛宋振举李佳明马炯琳潘峰冯浣胡伟良韩飞刘正宝墙辉 编写人员 （按姓氏笔画排序，排名不分先后） 丁昉丁浩于鹏于佳婕万炜钦马宁王灏王任杰王治勋王学理王春灵方贤计海婴白璐朱骞朱小丹朱延军朱振华华静江孙芳许纲花艳苏金龙李君李昊李晓宇杨春杨震杨后亮吴靓吴思萌邱网妹何萍何亮何辅成邹健汪智沈松沈璐旸张伟张静张宇翀张纪阳张俊钦张捷青张曼曼陈丹陈刚陈军陈志炜陈学越金磊周驰彪周宸彬练文俊胡译心胡莉娟段静雯俞梅蓉秦薇耿妍原野徐安达徐思萌郭立超黄颖崔明广符伟国鸿毅彭昊董静波蒋文海谢晓凤裘兴俊虞正红虞嘉伟蔡敏潘伟东 序言 以人工智能、5G、大数据、云计算、物联网等为代表的新一代数字技术与医疗行业加速融合，推动智慧医院建设理念、构建模式持续迭代和演进。同时，随着数据要素成为我国基础性、战略性资源，激活健康医疗“沉睡”数据、释放健康医疗数据价值已成为行业重要议题。在此背景下，以科技之“智”赋能医疗之“治”，构建“数实共融、同生共长”的数字孪生未来医院，已成为重塑医疗服务及运营管理模式、打造健康医疗产业聚能生态的关键战略路径。 当前，在国家发改委的大力支持下，中山医院联合智慧医疗行业顶尖合作伙伴率先开展数字孪生“元医院”探索，围绕“患者孪生、医生孪生、管理孪生、院区孪生”开展一系列智慧医院应用场景建设，致力于通过构建“数字孪生智慧医疗生态圈”进一步发挥国家医学中心的引领辐射作用。 本白皮书编制团队基于中山医院及其行业合作伙伴在智慧医院领域的实践经验和解决方案，提出了“数字孪生智慧医院”新蓝图，并围绕新基建、新中台、新场景、新路径等方面对智慧医院建设进行了系统性阐述，希望对国内智慧医院建设和智慧医疗行业发展提供一定参考和借鉴。 中国科学院院士复旦大学附属中山医院院长2023年7月 目录 第一章洞悉未来：把握“数实融合”新态势01 1.1八大趋势引领，智慧医疗蓬勃发展1.2五维诉求驱动，数字升级提速换挡1.3五重挑战制约，创新转型迫在眉睫020607 第二章谋篇布局：擘画“十全十美”新蓝图09 2.1数字孪生智慧医院的价值愿景2.2数字孪生智慧医院的建设蓝图2.3数字孪生智慧医院的聚能生态101112 第三章强基固本：构筑“顶天立地”新基建14 3.1多优势融合，提升智慧医院能级3.2多模式部署，强化运营管理安全3.3多维度演进，拓展通感融合边界151721 第四章开放链接：重塑“一体双生”新中台24 4.1数据联动：创造医疗数据多元价值4.2业务融通：激活医疗业务协同效能2629 目录 第五章多元赋能：解锁“全心全意”新场景33 5.1智慧门诊：流程重塑，体验升级5.2智慧住院：全面感知，多重呵护5.3数字化手术室：全程追溯，提质增效5.4云诊疗：主动导引，远程交互5.5智慧教研：临床模拟，资源共享5.6柔性物流：无人配送，闭环管控5.7多院区协同：云端交互，能力辐射5.8智慧运营管理：全局掌控，智慧决策3537404244464749 第六章按图索骥：探寻“自我生长”新路径51 6.1战略赋能：打造创新引领的“智高点”6.2规划赋能：绘制应用导向的“作战图”6.3实施赋能：组建价值共创的“联盟军”6.4运营赋能：塑造数据驱动的“新战力”53535354 第一章 洞悉未来——把握“数实融合”新态势 洞悉未来：把握“数实融合”新态势 随着5G、人工智能、云计算等新一代数字技术的快速发展，全球数字经济发展持续提速，数字技术正加快与实体经济融合，推动传统行业焕发新活力，新应用、新场景、新业态持续涌现。在数字化浪潮下，作为保障民生、增进民生福祉的核心行业之一，医疗行业也被赋予了新的发展使命，开启未来智慧医疗新篇章。 八大趋势引领，智慧医疗蓬勃发展1.1 智慧医疗是指将新一代数字技术与现代医疗行业深度融合的新兴领域。后疫情时代，智慧医疗服务类需求高速增长，全球智慧医疗市场在远程医疗、移动医疗、互联网医疗等医疗新模式的带动下蓬勃发展，市场规模预计将从2021年的1,784亿美元增长到2026年的3,730亿美元,年复合增长率为15.9%a。纵观全球市场现状，智慧医疗行业发展具有八大核心趋势。 洞悉未来：把握“数实融合”新态势 趋势一患者素养全面提升 患者对自身健康越发关注，自发通过智慧技术辅助其饮食控制、规律运动、睡眠监测等行为。以睡眠监测为例，全球家用睡眠筛查设备行业市场规模不断扩大，总体呈稳步增长态势。患者健康素养的提升有利于疾病早期干预，能更好地实现“早预防，早发现，早治疗”，推动全球医疗产业从专注疾病治疗向智慧赋能的“预防-治疗-康复”的全流程运营模式转型。 全球医疗系统致力于打破“孤岛”状态，实现医疗数据的互联互通，进一步促进医疗资源的均质化分布，赋能医疗产业全方位发展。近10年来，美国已经划拨了270亿美元用于电子病历的建立与推广，通过构建电子病历奖惩制度、电子病历认证标准、病历系统技术标准与提供财政补贴、税收优惠、技术支持等多重措施，打造统一标准的电子病历系统，促进临床数据的交换与共享。 趋势三数字技术深度融合 深度融合新一代数字技术与传统医疗手段，为临床诊疗决策提供重要支撑，有效提升医疗服务质量与决策效率。作为医疗科技强国，美国率先利用人工智能技术辅助病理诊断。2021年9月，美国研发公司Paige开发的辅助诊断软件PaigeProstate成为首个获得美国FDA批准的AI病理学产品。该软件被允许用于体外诊断（IVD），在诊断癌症方面的正确率、敏感性成功提升了7%a。 各国医疗系统致力于通过数字技术缓解医疗资源分配不均问题，更好地满足消费者多层次多样化医疗需求，打造覆盖全生命周期的医疗健康管理服务。对此，日本政府依托大型医疗器械公司，推广“高质生活”的家庭移动医疗护理概念。从家庭日常体征数据的采集保存和健康指导，到通过移动医疗APP实现症状疾病随时随地可自查，再到构建云端个人的医疗数据库，提升整体医疗护理能力。 洞悉未来：把握“数实融合”新态势 趋势五医疗教育体系完善 前沿技术为医药研发注入新的技术驱动力，药物研发管线呈现加速增长态势。全球AI制药投资总额在过去九年内翻了25倍，在2023年3月已高达602亿美元a。通过AI深度学习算法与药物研发全流程的深度融合，有效缩短研发周期、降低试错成本、提高研发成功率。证据表明，利用人工智能技术，英国AI制药领域研发公司Exscientia将项目立项推进到临床前候选化合物的时间，由平均4年半缩短至13.7个月，缩短约75%b的时间。 智慧化、交互式医疗教培新模式持续演进，帮助医生、医学生将理论知识快速转化为临床实践操作能力和临床思维能力，虚拟医学教育平台、AI知识图谱、虚拟手术示教等数字化工具持续涌现。2022年底，新加坡国立神经科学研究所（NNI）与VR医疗内容平台Kyalio共同开发神经外科手术培训系统，通过此系统可熟悉外科手术基本步骤、观察真实解剖结构，从而有效提升专业医疗能力。 趋势七临床试验数智发展 在维护患者安全、数据质量和研究连续性的前提下与合规可行的范围内，临床试验数智化发展的需求与日俱增。去中心化临床试验（DCT）依托临床试验管理平台及远程通讯，大幅降低受试者临床试验的负担，赋能临床研究增效降本，实现全方位数字监管。位于美国加州的DCT提供商Medable为全球超过100万患者和研究参与者提供服务，并于2022年宣布与美国最大连锁药店CVS合作，凭借其患者资源优势提升临床试验参与度。 应对日益增长的全球医疗支出，各国政府致力于通过多样化智慧控费手段实现精细化管理。日本作为高度老龄化国家之一，全民医保给国民带来医疗保障的同时，也给政府财政带来了巨大压力。为此，日本政府通过每年一次的药品降价政策、医药分家制度、DPC住院支付改革等措施，严格执行医保控费。在这些制度的背后需要依靠完善的电子病历体系和海量的医疗大数据支撑，带动智慧医疗产业快速发展。 洞悉未来：把握“数实融合”新态势 在上述趋势影响下，各国均积极布局智慧医疗领域。美国是智慧医疗头号强国，率先在国内多家医院应用医疗机器人、远程诊断设备等辅助临床诊疗，并将虚拟门诊、移动医疗等智慧医疗服务纳入联邦医保覆盖范围，推动智慧医院加速建设。此外，新加坡政府也推出了一系列利好政策，支持医院打造全生命周期智慧健康管理服务，通过远程医疗加强对抑郁症、糖尿病等慢性病的分析预测和干预等。与此同时，日本政府为解决医疗资源不均、医疗支出持续增长等问题，积极推动人工智能技术应用，计划建设十所人工智能样板医院，利用AI技术实时记录临床数据、提高影像诊断精准性及制定治疗方案等。 中国智慧医疗行业也在加速发展，已成为仅次于美国、日本的全球第三大智慧医疗市场，行业进入智能化、高效化、规模化扩张期。2023年中国智慧医疗行业投资规模将达到1,896亿元，2020-2023年复合增长率约22%a。与此同时，二十大也提出促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群，为国内医疗行业从提供医疗保障到提供数字化惠普服务提供了重大转型机遇，加速了智慧医疗行业发展步伐。此外，在政策引导端，国家不断出台相关指导性政策支持现代医疗行业数智化转型，智慧医疗、智慧服务和智慧管理三位一体的“智慧医院”相关政策持续深化细化。 五维诉求驱动，数字升级提速换挡1.2 现代医院在信息互联资源共享、数据赋能辅助决策、模式转变重塑体验、教研融合实力提升与运营优化降本增效等领域存在数字化升级诉求，持续驱动智慧医院建设迭代升级。 信息互联，资源共享 通过搭建统一的集成化平台，打破不同信息系统之间的壁垒，实现医疗数据的有效整合与互联互通。从而实现院内全线业务流程的上下贯通以及患者信息的交互共享，全面提升医院管理效能和医疗服务质量。此外，医疗数据的互联互通将有助于医联体机构之间打破信息孤岛，促进区域内优质医疗资源的下沉与共享。 数据赋能，辅助决策 新一代信息技术在医疗领域的广泛应用，将有效辅助临床诊断与决策，推动智慧医疗逐步迈向精准医疗时代。以临床医疗大数据为基础，超级算力为支撑、AI算法为核心，打造AI临床辅助决策支持系统。通过人工智能深度学习，快速识别潜在的病灶和风险，并根据智能推理辅助临床形成精准化、个性化的治疗方案，帮助医生更准确地进行疾病诊断和治疗决策。 模式转变，重塑体验 数字化升级引领传统医疗服务模式实现全新转变，赋能诊前、诊中、诊后全流程线上线下一体化医疗服务，全方位提升医护患体验。通过虚拟诊室、互联网医院等前端应用提前采集患者信息并实时推送至医生端，全面提升就诊效率。应用患者数字孪生体，精准了解患者就诊需求，实现医患双方的精准匹配。同时，借助H2H（HospitalToHome）模式，将院内优质医疗延续至家庭,保障患者“离院不离服务”。 洞悉未来：把握“数实融合”新态势 教研融合，实力提升 深化医教研融合，打造科学化、现代化医疗教育科研环境，促进临床转化与创新，推动医院高质量发展。借助智慧教育平台，提供优质教学资源和远程学习交流场景，实现医护人员的高水平、均质化管理，打造高质量医疗人才团队。通过临床试验一体化平台，融合数字技术和创新服务赋能临床试验全流程，为院内科研项目管理与数据质量提供标准化体系化的系统支持，智能驱动临床试验开展，有效提升医院科研及创新转化水平。 运营优化，降本增效 驱动医院从粗放管理转向精细化管理，进一步优化运营模式，实现降本增效。通过推行DRGs、DIP等新型医保支付制度，与药品、耗材集采新模式形成一套组合拳，严格控制医疗成本。此外，借助医院智