赵红蕊：遥感赋能健康监测

◎ 徐 红

新冠疫情给世界和人类社会留下的最大思考是什么？有观点认为，肆虐全球的新冠肺炎让人类意识到医学和生命健康的重要性，人们更加注重自身健康和环境健康。同时，也提升了以信息技术为代表的理工学科融入医学领域的速度。

“面向人民生命健康”，是习近平总书记对科技事业发展所提出的“四个面向”之一，“把保障人民健康放在优先发展的战略位置”，是党的二十大报告的明确要求。

在守护人民健康的阵地上,面向环境健康遥感监测的国家重大需求，面向医学遥感前沿科技的核心技术攻关，测绘科技战线的遥感人聚焦“面向人民生命健康”的科技前沿技术，勇闯遥感“无人区”，努力提升遥感监测能力，为百姓健康护航。

业界专家表示，遥感技术和时空信息在医学健康领域大有可为，有望解决更多关键的生命健康和技术难题。定量遥感专家、清华大学土木水利学院教授、3S 中心主任赵红蕊近日在接受记者采访时坦言，“大健康”是未来测绘遥感重要的可探索、可发挥的应用领域，尽管医学遥感这一跨领域科技前沿技术的研究难度很大，但是非常有意义，值得去探索。遥感技术携手医学赋能健康监测，未来可期。

遥感在医学健康领域大有可为

“一方水土养一方人，晋城话说给晋城人……”最近，一条用方言说唱的短视频走红网络，多地网友蹭热度接续“玩梗”，一时间好不热闹，诠释着“一方水土养一方人”的差异地域特色。

赵红蕊表示，讲究“一方水土养一方人”，这“一方水土”实际上就是测绘人常说的地理空间位置。空间信息是现代测绘技术的基础，地理环境是决定一个人体质变化的重要因素。例如四川、湖南一带的人们爱吃辣椒，就是为了适应当地多寒多湿的自然环境。所以说，测绘与健康之间有着密切联系。

她说，事实上，“一方水土养一方人”不仅是地理空间概念，还与时间有关，如季节、时节等。现实世界中，一个研究对象会随着时间和空间的变化而变化，当这种变化与具体特征结合起来，比如疫情与传染传播相结合的话，就可以通过测绘地理信息、地球空间信息等技术手段进行分析，找出其变化规律，从而预测流行病毒传染性、传染人数和疫情空间分布等信息。前期实践证明，测绘与医学结合，更便于医生精准施策，因时因地因人制宜地实施治疗，进行健康监测与管理。

随着地理信息科学、遥感、卫星导航系统、航空摄影测量等学科不断取得新的突破，推动了测绘地理学科发展，使医学遥感研究更加定量化，手段更加多元，研究领域更加宽泛，通过分析人类活动与地理环境的相互作用，探讨生存环境对人类健康的影响并加以改善，不断提高人民健康水平。

“医学与遥感携手解决医学难题，大有可为。”赵红蕊说，她的学术研究偏重于测绘遥感与健康，同事们则开玩笑地说，“我们遥感人就是‘给地球看病的人’”。

遥感，即遥远的感知，是以鸟瞰的视野去认识世界的新方法和新手段。新时期以来，遥感技术不断赋能医学遥感领域。宏观上，遥感可以从整体了解生命可能面对的环境风险，有效监测环境中影响健康的风险因素。

微空间层面，“遥感+”跨学科跨领域交叉融合，可以监测人体内微环境。用业界的话说，相当于为医生装上了“火眼金睛”和“千里眼”，让诊断和治疗更清楚、更准确、更高效，让现代遥感科技护佑人民生命健康。比如已经在应用的人体内精确定位与导航、心脏介入手术等很多医学操作技术，就是借助测绘遥感得以完成的。

国家战略《“健康中国2030”规划纲要》中提出：要努力实现从以治病为中心向以健康为中心转变，从以“治已病”为中心向以“治未病”为中心转变。赵红蕊认为，“大健康”理念的出发点是生命的体现。

所谓“大”，就是在一个更大时空尺度上，一个更大范畴内实现真正的健康，而且不仅人要健康，人与环境都需要健康；不仅现在要健康，未来也要健康。也就是说，不仅仅是“治已病”，更要“治未病”，要对生命实施全程、全面、全要素的呵护。

● 清华大学土木水利学院教授、3S 中心主任 赵红蕊

“健康是所有人的共同追求。”多年在定量遥感和健康领域深耕的赵红蕊表示，“大健康”是未来测绘遥感重要的可探索、可发挥的应用领域。我们中国讲究平衡，在生态健康领域，河道的开挖、海边的污染、地下资源开发等，都要放在一个更大的时空尺度上考量，尤其要从时间尺度上去考虑是不是可持续的。

在健康中国背景下，中医“治未病”思想受到越来越多的关注与重视。赵红蕊介绍说，测绘遥感与医学交叉融合，有望加快赋能向以“治未病”为中心转变，有望率先在医学健康监测方面实现突破，前景可期。

从生态到医学遥感技术赋能健康医疗

中国科学院院士、中国工程院院士李德仁曾表示，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。

持同样观点的赵红蕊认为，测绘地理信息本身包含健康范畴，用测绘去做健康方面的科研是可行的，而且遥感与医学在理论上是相通的，可以互相借鉴。它们的共同点都是以人为本，把研究对象当成一个有生命的复杂系统去研究。比如她带领团队所做的延河流域生态健康可持续发展研究。

赵红蕊表示，一个生态系统有什么样的特征、是健康的还是不健康的、是可持续还是不可持续、是变得更可持续还是变得往不可持续上发展？我们希望知道这些信息，全面掌握它的发展规律。那么，有没有一种方式像中医把脉一样，通过把脉就可以知道身体状态是怎样的，也就是说找到某一类指标，来反映这个生态系统的整体情况。这个数据源如果满足要求的话，流域生态研究就会更方便，成本更低且更准确。

所以，赵红蕊团队借鉴了人做体检的一些思路，采用测绘定量遥感技术去分析流域生态系统。此外，团队还将红外遥感与人工智能技术应用于土木工程建筑领域，就是针对建筑的“健康体检”，如建筑外保温系统的脱落、渗水、空鼓、开裂等的智能监测。

采用测绘和地球空间信息技术分析不同研究对象的健康状态，除了获取的遥感数据外，还有一个非常重要的作用，就是基于时间和空间的时空分析，使我们能够发现用其他方法难以发现的一些现象，从本质上看到研究对象存在着什么样的变化规律，它的驱动因子是什么，最后得出生态健康的可持续性、建筑的可恢复性等。“只是这样的研究，有时候会受限于数据源或者成本。”赵红蕊坦言。

有这样一个典型例子，说的是18世纪的欧洲曾流行一种传染病，医生向每个患者询问他们发病时的位置，通过分析发现患者居住地与饮用水的空间位置关系，从而发现了流行病发病的根源是河水污染。

“调整一下镜头，再来看看人体健康遥感，这是我们现在开展的另一个研究方向。”赵红蕊介绍说，遥感不仅能用在生态健康领域，还可以用在医学健康领域。早年，医学遥感就广泛应用于医学影像方面，比如X 线、核磁、CT 等医学检测设备，就是利用遥感分析理论将人体内部情况用图像呈现出来，成为医学诊断的重要工具。

随着遥感技术的发展，根据电磁波理论发展而来的新技术——红外遥感，或称为红外热成像技术应运而生，推动了医学遥感前沿科技进步。比如长波红外遥感，也称为热红外或远红外遥感，不仅用于测量体温，用于健康监测，还可精准助力疫情防控和流行病调查，从而摸清环境因素对健康的影响，有效提升了疾病防治和诊断水平。还有近红外遥感，已被应用于脑科学研究当中。

重要的是，X 线、核磁、CT 这些检测对人体有一定的健康隐患，而红外对人体完全无害。红外遥感用到的电磁波为8 微米波—14 微米波长段，是一个纯绿色的诊疗方法，在健康医疗领域有着广泛的应用前景。

人体健康监测成果将让每个人都受益

“众所周知，此次疫情发生后，我们无论走到哪里都会要求测体温，这是因为体温是健康监测的一个非常重要表征，它和人的整个健康状况相关联。然而，测体温也只是停留在‘测’而已。”赵红蕊表示，其实，通过遥感还可以对全身温度分布进行监测，如果是非健康或者有疾病的情况，哪个部位有什么样的健康隐患，通过体温检测监测可以明确展现出来。

这里用了一个词“健康隐患”，是说遥感监测手段可以发现“未病”，“大健康”理念里的“治未病”，就是发现健康隐患、预防疾病发生发展，而“未病先治、既病防变”也是我国中医思想。赵红蕊认为这样的跨界研究很有意义，也很有意思，值得深入研究。

赵红蕊执着于将测绘技术赋能医学领域，她一头扎进医学遥感健康监测这一世界前沿科技研究中，一做就是6 年。她表示，一是因为自己感兴趣，同时也是自己的夙愿。但也不可否认，跨界交叉研究难度确实很大，也非常不容易，挺难坚持下去，研究了这么长时间起色都不大。然而，这是一项造福子孙后代、助力全民健康的研究领域，有志事成，慢慢来。

“位置”，是测绘的看家本领，人体体温监测也有定位需求。“在什么时间、人体的哪个位置发生了什么变化，我们希望可以借助测绘和遥感手段做到精准监测。”她说，健康监测的第一步是诊断，要对体温进行数据采集，相当于参照定量遥感技术对人体温度的反演。

第二步是定性，在诊断基础上给出调理方案，把监测到的人体不同位置信息，借鉴测绘时空分析方法去做分析，从而知道这个人整体的能量分布，以及人体各系统运行是否正常。就是说，通过数据，通过定位，通过分析，可以掌握人的哪个系统、哪个位置出现了什么问题，再结合人的生理学和病理学知识，就可以得出相对应的解决方案。

第三步做可视化。业界常说，千言万语不如一张图，把人体诊断和分析结果用客观数据进行科学描述，通过可视化手段展示出来，有效突破了过去“只可意会不可言传”，靠经验诊断看病的方式。

随着时空大数据、人工智能等新技术的加持，遥感数据分析效率也会不断提高。赵红蕊笃定，遥感技术在医学上的应用将越来越好，越来越聪明，健康诊断越来越准确，实现高质量发展，为人民健康提供更可靠的服务保障。她主导开发的人体健康监测相关技术和设备还在研究当中，没有进入实用阶段。

她说，如果我们这个研究取得了理想成果，将会让每一个人都受益。如果这一成果能够进入家庭，在家里自己用红外仪拍一拍，就像我们在家测血压、测血糖一样，测一下就可以知道今天的身体状态情况，哪方面该注意了，是不是需要加强一些运动，是不是睡眠欠缺，是不是吃的东西有点不合适等，直接针对个人生活给出指导。如果成果应用于临床，对于医生来说，无论中医还是西医，都相当于增加了一个科学检测手段，这个人是健康态还是亚健康态，一目了然。

总之，通过健康监测，不仅可以定性，还能定位，知道身体的什么地方发生了什么问题。在这个研究方向，目前国际上在有些方面已经做得比较好了，比如乳腺癌的防治，以前都是在乳腺癌确切发生以后才可以检测出来。现在，采用现代红外遥感手段，可能在乳腺癌发病前期就能检测出来，及时干预，从而达到“发现未病，及时纠正”的目的。

医学健康亟待医工交叉融合协同

“我是学测绘的，从测绘遥感学科交叉到医学领域，是一个很大的跨界。”赵红蕊不无感慨地表示，目前测绘与医学融合有很多方式，交叉的趋势也越来越强。比如去年武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室就与湖北省人民医院开展遥感健康方面的合作，这是引领性创新。“我们的研究特色是把遥感技术与中医理论、兼顾西医理论结合起来。”

中医具有几千年悠久历史，是祖国极宝贵的财产。“作为遥感人，应当努力去发掘新技术，为我国中医发展出一份力。虽然我们最终的研究成果还没有出来，但是我们坚信，未来应该也能够做出具有引领性的成果。”

中医独特之处在于“天人合一”的整体观以及“辨证论治”，就是把人看成一个完整的整体，主张从整体出发来诊断疾病，注重人体的整体健康状态，这种理念在现代医学中得到了认可和重视。

赵红蕊认为，研究医学健康也要有一个整体观思维。人体是一个非常典型且复杂的系统，研究一个有生命力的对象，研究这样一个复杂系统，需要有相应的方法。从这个角度来说，它既有研究的必要性，也有一定难度。

目前，测绘人搞医学研究，还没有形成主流的发展方向，应当说才刚刚开始。交叉研究起步比较难，因为跨界跨得太大。赵红蕊说，近3 年时间，他们都在和医生们一起交流沟通做相关研究，后来发现两个学科的语言体系很不一样，说得通俗一点，我说的话对方不明白，对方说的话我不明白，而且最难的是其不知道自己不明白。

比如，要做一个医学健康监测系统的计算机处理模式，因为医学科研人员缺乏计算机方面的基础知识和测绘遥感数据处理技术，所以认为这是一件很简单的事，面对我们刨根问底式的问题很不理解。反观自己，他们在给我们讲医学知识时，估计也是类似情况。

孔子曰：“知之为知之，不知为不知，是知也。”这是对待知和不知的态度。赵红蕊介绍说，知识分成两部分：第一部分是你知道什么，第二部分是你知道你不知道什么。“你知道你不懂”这件事也很重要。不论中医或西医，必须要先对它了解、理解，才能有资格去做评判。现实中，有些人做不到“知之为知之，不知为不知”，不知道自己是不知道的。所以，跨界研究是一个慢慢迭代、不断去研究、逐步推进的过程。可能再有一两年时间，赵红蕊团队与这支顶尖中医团队联合开发的健康监测诊断实验系统就会研制出来进入应用阶段，助力中医诊断走向现代化。

赵红蕊喜欢测绘遥感，也喜欢医学。她说，当初在填报高考志愿时，除了第一档是武汉大学测绘专业外，其他填写的全是与医学有关的专业。如今涉足医学健康领域也算是她的一个初心夙愿。

“您认为测绘要如何更好地去赋能医学健康领域？”赵红蕊回答得很直接：“真正做到医工结合。”医工交叉，简单理解就是医学与理工科，包括测绘学科的融合协同。医工交叉融合是一项系统工程，目前医工交叉研究刚刚起步，需要多方力量给予更多关注和支持。

“我研究的是基于遥感的医学健康方向，对于医学领域来说是个异类，对于测绘来说，可能也算一个异类。”她也直言，医学界没有人懂测绘，而测绘人去做医学，还需要时间的积累，慢慢做，逐步深入。此外，医学里还有很多问题没有解决，比如说糖尿病、高血压的防治，这是世界难题。而健康中国倡导的“治未病”，算是其中一种解决方案。实现全民健康，只能走中西医结合、医工交叉融合这条路，测绘遥感技术大有可为。

测绘业界有这样一句话 ：“只有你想不到，没有你做不到的。”测绘是一个仪器装备技术驱动的学科，已经融入各个领域。“把测绘技术，包括遥感、地理信息系统、卫星导航技术，以及人工智能、大数据技术在医学领域应用得像在其他领域一样纯熟。为了这个目标，如果能够做出一些成果来的话，我将很欣慰。”

赵红蕊表示，现在还没有真正把两个学科结合起来，眼下只是在结合的路上走着。期待未来这些研究可以更好地赋能“大健康”，助力健康中国建设，提高百姓健康水平，实现人人健康。