張金堅：從精準醫療到元宇宙健康照護
本文摘自＜常春月刊＞500期
文／张金坚
2015年1月，时任美国总统欧巴马在国情咨文的演说介绍精准医学（Precision Medicine）的概念，与传统医学的一体适用的用药回异，精准医学则考量个人基因、环境因素及生活型态的差异，找出适合特定药物的族群，提供个人化的治疗及预防疾病，使治疗成绩极大化且副作用极小化。
另外，在2012年Yu等人首先提出元宇宙在医疗上的应用，及至2021年，元宇宙风靡科技界，很多学者也争相在医疗领域中推广应用，他们结合虚拟实境（VR）、混合实境（MR）、扩增实境（AR）、人工智慧、大数据、物联网、区块链、数位孪生，甚至基因检测、基因定序及多体学的技术，将虚拟世界与现实世界融合，建构虚实融合的智慧医疗。
将来在医疗服务、临床研究、医学教育、医院管理方面，又比精准医学更进步，在医疗改革将大放异彩，但到目前仍有诸多挑战与困境，非短期可以解决，仍需设法克服。
精准医学的缘由与现况
「精准医学」和「个人化医疗（Personalized Medicine）」，近年来经常在医学界被混着使用，甚至有些学者认为他们是相同的定义，其中又以个人化医疗最为人所熟知。「个人化医疗」这个名词在1999年由两位华尔街日报的记者Langreth和Waldholz首度提出，并获得医学界广大的认同。
根据美国国家研究委员会的解释，过去个人化医疗够注重于基因与表现型（phenotype）的差异，而精准医学除了注重个人生物特性外，更将个人的环境因素、生活形态、生活习惯，甚至表观遗传也涵盖在内。
2015年1月，时任美国总统欧巴马（图一）在国情咨文的演说中介绍了精准医学（Perscision Medicine）这一概念，他一直有一个强烈的信念：科学的进步应当为改善人类健康带来更多的机会。欧巴马总统同时宣布投资2.15亿美元，除了1000万美元用来订定相关法规；500万美元用来研究如何保护隐私与个资安全外。另外1.3亿美元是用来建立百万人的医疗纪录、基因、生活习惯等数据资料库，研究遗传变异对人体健康和疾病形成产生的影响，以便更清楚的了解疾病形成机制。
还有7000万美元用来找寻诱发癌症的基因及新药开发，进而为开发相对应药物，实现「精准用药」。其实精准医学一词最早是于2011年11月由美国国家研究委员会（National Research Council）所提出。是指除了透过传统方法将病人症状描述及常规检查，加上生物医学检测（如基因检测、蛋白质检测、代谢检测等），并把个人资料（如性别、身高、体重、种族、过去病史、家族病史等）经由人体基因资料库进行比对及分析，从中选出最适合病人的治疗方法及药品，目的为了达到治疗效果最大化及副作用最少化。（如图二、图三）
精准医学与精准癌医学
其实，精准医学的基本原则，将个人间的差异列入在预防和治疗疾病的考虑当中。进入21世纪后，有赖于生物科技，电脑运算及大数据分析的快速进步，要广泛应用精准医疗的可能性已经大幅提高了。
欧巴马总统的精准医学计划有两个主要的部份：近程目标聚焦癌症医疗，也就是精准癌医学（precision oncology）上；应用当前癌症基因组学（cancer genomics）的成果，进一步发展为更佳的预防与治疗对策。长期目标则是借助前述招募百万志愿者参与的计划，广泛累积相关知识，而后进一步可以扩展，普遍应用于所有疾病及全人健康。
美国癌症研究协会（American Association for Cancer Research, AACR）在2014年的癌症进展专刊中指出，精准癌医学的创新性临床试验可分为两大类：篮子试验与雨伞试验（Umbrella Trial）。篮子试验是将具有相同分子标靶（target）的几种不同癌症类型病人参与到同一试验中。到目前为止，全球最大的篮子试验是2015年国家癌症研究中心（National Cancer Institute, NCI）所开展的MATCH（Molecular Analysis for Therapy Choice）试验。雨伞试验像是撑起一把大伞，将同一种癌症的不同靶点基因检测在同一时间里完成。美国西南肿瘤集团（Southwest Oncology Group, SWOG）的Lung Master Protocol（LUNG-MAP, S1400）试验是典型的雨伞临床试验。（如图四）
总之，精准医学带来更多正确的诊断、分类和治疗，可以了解不同个体跟抗药性与耐药性的差异，也可以给予每一个病人基于个体差异、更为合适的相关药物或标靶药物。也可以对个体基因进行健康管理，对个人进行疾病预防。在疾病的监测方面，除了近年广泛使用的PET-CT，可以使医师影像上精准的找出病人全身的肿瘤病灶。新近崛起的循环肿瘤细胞（circulating tumor cell, CTC）与循环肿瘤DNA（ctDNA）检测技术，也让我们更能精确的识别肿瘤的动态变化。（如图五）
推行精准医学的优势与挑战
精准医学模拟对病人或医疗照顾者都会带来助益：最明显当属借助基因序列（sequence）或基因型（genotype）检测改善个别病人治疗决策的制定，挑选出最适合每个病人的药物组合（drug cocktail），不再是一体适用（one-size-fit-all）。从而减少不必要的医疗浪费，也保护病人免于承受无效或是毒性太大的药物。此外，也能制定有效的预防措施和生活形态建议。
当前要广泛应用精准医疗还是有些挑战必须克服的：除了大范围基因检测必定面对的庞大开销外，虽然基因检测结果对病人治疗和复发风险的预测很有帮助，但对一个健康个人而言，这些基因资讯对医疗上的建议，也就是评估功能（predictive value）上，却是非常有限的。
所幸这个问题至少在癌症医疗方面，包括对将来罹癌风险评估等，正在快速进步中。同时，医疗照顾者在判读或解释这些基因资讯的专业知识上，也必须同步的提升。当前的检测工具及报告模式，还缺乏标准化（standardzation）以及广被接受的国际认证。另一方面，当个人收到基因检测报告时，如何避免产生误解或是引发恐慌，也是一个重要考验。此外，在一个人人开口闭口「大数据」的时代，这些数量庞大的生物「个资」的保存和管理也必将是精准医学时代需要解决的难题。
元宇宙健康照护的缘由
近年来，除了虚拟实境、扩增实境、人工智慧、区块链等相关技术的进步，尼尔．史蒂芬森（Neal Town Stephenson）在1992年出版的《溃雪》中描绘的元宇宙（Metaverse）是指一个完全虚拟的世界，但现在已不再是幻想。而脸书公司（Facebook）于2021年将其公司名称正式改为「Meta」，这一事件更是掀起了元宇宙这一概念的热潮。据Gartner预测，到了2026年，学习、购物、社交等领域将接入元宇宙，全球四分之一左右的人口在一天里至少在其中度过一小时。
元宇宙是一个虚实融合、虚实互通的世界，这一互通概念既包含着二维时间上的概念，也囊括着三维空间的融合与互通。在如今的时代背景下，随着VR（Virtual reality，虚拟实境）和AR（Augmented reality，扩增实境）等技术及相关设备的发展与普及，消费者除了需要终端设备，如手机、电脑之外，可进入元宇宙的设备大大得到了拓展升级，甚至更加便捷。而在元宇宙快速发展的背景下，其影响最大的是游戏，而后在旅游、养老领域也相继在相关技术的影响下蓬勃发展。随着全球人口老化加剧，元宇宙等新兴科技将可能是推动智慧医疗的重要因素。
根据MarketsandMarkets市场研究报告，2023年医疗保健领域元宇宙市场约为95亿美元，预计2028年将增长至将近800亿美元，年均复合成长率（CAGR）高达53%。市场蓬勃发展的主因包括：远距医疗普及率的提升，混合实境于疾病治疗的应用范畴逐渐扩充（如手术模拟、医师培训、疾病治疗等）以及医疗领域数位孪生（或叫数位双胞胎、数位分身、Digital twin）技术迅速发展。（如图六）
元宇宙的应用范围
元宇宙于医疗保健领域之应用可细分为：疾病治疗（包括行为健康、心理健康、疼痛管理、复健等）、远距医疗(包括远距监控及疾病诊断等）、手术视觉化（包括术前规划、手术过程视觉化）、医学教育（包括医学技能模拟训练）、健康管理与健身等类型。Frost & Sullivan评估，由于行为健康、心理健康、疼痛管理、复健等疾病治疗应用迄今仍有大量未满足的需求，包括当前治疗方式疗效有限且可及性较低，期待将来元宇宙技术之进展可以彻底改变前述疾病之治疗模式。（如图七、图八）
台湾在元宇宙健康照护的现况
在2023年1月广达电脑技术长张嘉渊先生在一次演讲中提到元宇宙的概念早在航太产业已行之有年。近年来也以不同形式导入各种领域，包括智慧医疗，并延伸数位双胞胎（又叫数位孪生、数位分身、Digital twins），替代「试药」或「临床试验」过程，以达到智慧医疗的境界。简单而言，是把真实世界的原始数据（raw data），经数据标注、定义数据属性的数位化动作，进一步训练数位分身，接着用这个数位分身形塑一个元宇宙，并在元宇宙里，再开发不同的演算法、做不同的模拟，模拟的结果再做虚实整合，来达到预测、预防、个人化、多人参与（4P：Predictive预测、Preventive预防、Personalized个人化、Participatory广泛参与）的精准医疗。
基本上，人体从细胞、组织、器官会产生许多数据资料，就像一个元宇宙，它是一种「仿生学（Bionics, Biomimetics）」的概念，这些数据就如你的「仿生（Bio-inspired）」，如果可以让另一个空间的「数位分身」先进行疾病治疗的模拟，就能在第一次诊断、给药或治疗时提高精准度。
现在的AI演算法都属于类神经网络，还处在人类的神经皮层，离大脑还有距离。如何把人的智慧转换成元宇宙，去训练模型，并进一步延伸不需要人类训练的AI，都还在开发中。目前广达已与美国MIT进行智慧医疗研发的合作，国内亦与台北荣总、台大云林分院、成大、阳交大合作成立AI中心，有企图心想在智慧医疗付出一些心力。其他像纬创、英业达、明达医、新颖生医、长佳智能、安克生医等，都有介入智慧医疗的发展。另外，很多医院亦投入远距医疗、模拟疾病预测、模拟手术、模拟教学等与智慧医疗有关的相关产业。
元宇宙医疗面临的挑战
由于元宇宙医疗仍处于起步阶段，尚未成熟，还面临许多风险与挑战，兹分析如下：
❶技术层面的风险与挑战：元宇宙医疗必须安全可靠，在此方面仍有待突破，另外，成本高，不够便捷，还有是否具备包容性及可近性的功能，也是一大考验。
❷伦理与法律层面的困境：因元宇宙的追求是虚实空间的深度结合，有些难以受到现实世界法律的约束，存在很多不确定性，诸如诈骗、暴力，另外隐私、个资保护问题，亦有很大的挑战。数位资产（digital asset）与身份认证的唯一性及高度的交互性，决定了元宇宙中应当建立的普世通用的体系，如何建构元宇宙中的道德规范与法律准则，亦是关键的难题。
结语
在数位科技、基因检测与定序技术及分子生物学的快速发展下，医疗科技日新月异，精准医疗将成为生技医疗产业的重要关键，可因个别差异而为每个人量身订制治疗方案及健康照护，是未来的健康管理趋势。
加上目前大多数元宇宙健康照护都是基于虚拟实景和数位孪生的交互应用的场景，未来会形成完整的以个人医疗健康为目标的虚拟数位人，以及群体卫生健康为目标的数位孪生社会，并构成新型的数位健康空间和卫生服务体系。
在此同时，与元宇宙健康照护配套的法律法规、医学伦理、隐私保护、数据产权、数据安全、网络安全、医疗费用支付政策等，要慢慢建构完整，为元宇宙健康照护的实际应用提供政策和法律保障。这时候真正的元宇宙健康照护的实际应用，才可以期待。