人工智能 科幻大片照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

欒兆琳

80年代的初中英語課本上有一篇課文，里面描繪了一副未來醫(yī)療的美好畫面，幾乎都是機(jī)器完成的檢查和報(bào)告，全程都很高科技。當(dāng)時(shí)對(duì)人工智能懵懂的我們不由地發(fā)自內(nèi)心的嘆服和憧憬。

2000年左右，曾經(jīng)看過一部美國電影，男主角在激烈的戰(zhàn)斗中手臂被子彈擊中，需要手術(shù)。他自己走進(jìn)一間高科技的房間，啟動(dòng)了一部機(jī)器的程序。只見機(jī)器設(shè)備長臂短臂一通忙活，完成了消毒、麻醉、手術(shù)、縫合的一系列程序。之后，男主角馬上披甲上陣，繼續(xù)戰(zhàn)斗去了。

無論是文字還是影視，這類型的作品都曾經(jīng)被我們稱作科幻。而如今，科幻中描述的智能醫(yī)療正在慢慢變成現(xiàn)實(shí)。

鏡頭一：讀片大賽 只有少數(shù)醫(yī)生戰(zhàn)勝“機(jī)器人”

今年4月，北京友誼醫(yī)院舉行了一場別開生面的甲狀腺腫瘤B超讀片大賽。說它別開生面，是說這場比賽的對(duì)弈雙方是人類醫(yī)生與機(jī)器人。

來自北京協(xié)和醫(yī)院、北京大學(xué)第三醫(yī)院、北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院、解放軍總醫(yī)院等7家北京三甲醫(yī)院共計(jì)84位超聲科醫(yī)生在現(xiàn)場參與了比賽，場外還有20余位醫(yī)生通過網(wǎng)絡(luò)答題的方式同時(shí)進(jìn)行比賽。

參加比賽的機(jī)器人不是一個(gè)具體形態(tài)的機(jī)器人，而是指的計(jì)算機(jī)人工智能（AI）技術(shù)。就像我們的智能手機(jī)、智能電視，不是給手機(jī)和電視配上機(jī)器人，而是一種計(jì)算機(jī)智能程序的應(yīng)用。這項(xiàng)智能應(yīng)用程序是在北京友誼醫(yī)院超聲科副主任胡向東帶領(lǐng)下與北京市計(jì)算中心共同合作的一個(gè)研究項(xiàng)目。項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人之一，北京友誼醫(yī)院超聲科劉玉江大夫介紹，這個(gè)研究的初衷是利用計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)來輔助超聲醫(yī)生診斷甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性，以減少因?yàn)閭€(gè)人水平、超聲顯示設(shè)備等造成的誤診和漏診。舉行這次人機(jī)大賽的目的，是為了檢驗(yàn)一下前期的研究成果：通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了800多個(gè)病例的學(xué)習(xí)，計(jì)算機(jī)人工智能的診斷水平達(dá)到了怎樣的程度？

比賽一共100道題，分上、下兩場，每場50個(gè)病例，每場比賽限時(shí)20分鐘。100個(gè)病例由主辦方北京友誼醫(yī)院超聲科提供超聲二維圖像，要求計(jì)算機(jī)和參賽者根據(jù)這些圖像進(jìn)行良惡性判斷，最終以計(jì)算機(jī)和參賽醫(yī)生診斷結(jié)果的準(zhǔn)確率來排名。病例都是真實(shí)的，且經(jīng)過了活檢和brafV600基因檢測的“金標(biāo)準(zhǔn)”測定，保證了答案的絕對(duì)正確。

“由于計(jì)算機(jī)人工智能相比人腦更穩(wěn)定，不易受到外界因素干擾，因此計(jì)算機(jī)人工智能通過大量的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練后可以比我們醫(yī)生擁有更高的準(zhǔn)確率?！眲⒂窠f。

比賽的結(jié)果是只有5位醫(yī)生的診斷準(zhǔn)確率超過了人工智能。在診斷效率上，計(jì)算機(jī)人工智能完成100個(gè)病例所耗費(fèi)的時(shí)間還不到10分鐘，個(gè)人成績排在第一位的解放軍總醫(yī)院超聲科大夫張明博用了大概15分鐘，其余大部分醫(yī)生都用了30分鐘以上的時(shí)間。

“參賽醫(yī)生的診斷準(zhǔn)確率應(yīng)該是低于日常工作中的準(zhǔn)確率的。第一名醫(yī)生答對(duì)了76道題目（機(jī)器人答對(duì)了74道）。日常工作中，超聲科醫(yī)生要結(jié)合結(jié)節(jié)的動(dòng)態(tài)圖像特征、彩色血流信息、彈性成像特征和超聲造影特征綜合判斷，還要結(jié)合患者的病程、家族史和放射線接觸史來做出最終診斷。而比賽現(xiàn)場只給了靜態(tài)二維圖像，醫(yī)生無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃查，圖像并不能完全、準(zhǔn)確地代表結(jié)節(jié)的形態(tài)特征?！眲⒂窠蠓蛘f，“但是，人工智能的工作效率是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類的。我們花幾年、幾十年積累的經(jīng)驗(yàn)，人工智能可能只需要幾天甚至幾個(gè)小時(shí)就能掌握。這對(duì)于人類醫(yī)學(xué)發(fā)展來講，是極大的進(jìn)步。有了人工智能的介入，醫(yī)療行業(yè)有望降低成本，提升診療水平和效率，并更好地實(shí)現(xiàn)健康管理，給患者帶來福利?！?/p>

劉玉江認(rèn)為，人工智能應(yīng)用到醫(yī)學(xué)中來是大勢所趨。目前國內(nèi)外許多科技巨頭都已經(jīng)在研究和利用人工智能進(jìn)行醫(yī)療創(chuàng)業(yè)投資，包括谷歌、IBM、微軟、阿里巴巴、百度等。早在2016年，百度就推出人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)的最新成果——百度醫(yī)療大腦，正式將人工智能技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療健康行業(yè)，它可以模擬醫(yī)生問診流程，與用戶交流，輔助醫(yī)生完成問診。

劉玉江介紹說，人工智能在醫(yī)學(xué)影像上的應(yīng)用主要是閱片，包括放射科的X線、CT和核磁片，以及超聲圖片、病理圖片等。臨床醫(yī)生的閱片能力與閱片經(jīng)驗(yàn)高度相關(guān)，人工智能的閱片實(shí)際上模仿了醫(yī)生閱片，通過大量的學(xué)習(xí)來完善算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)影像數(shù)據(jù)的分析和判斷。醫(yī)生閱片的數(shù)量受工作時(shí)間限制很有限，而人工智能不會(huì)受此限制，只要有足夠的學(xué)習(xí)樣本，人工智能都能夠?qū)W習(xí)，因此可以在經(jīng)驗(yàn)上超過醫(yī)生。

鏡頭二：智能“沃森” 堅(jiān)定了醫(yī)患戰(zhàn)勝疾病的信心

因?yàn)槊绹鴻C(jī)器人醫(yī)生“沃森”的到來，天津市第三中心醫(yī)院成立了沃森聯(lián)合會(huì)診中心。這是全國第二家、北方地區(qū)首家引進(jìn)“沃森”智能腫瘤專家的醫(yī)院。

在天津第三中心醫(yī)院腫瘤科主任吳塵軒大夫的門診中，我們見到了這位“沃森”醫(yī)生。在形式上，他并不是一個(gè)呆頭呆腦的金屬機(jī)器人的形象，而是一臺(tái)我們平時(shí)再熟悉不過的電腦終端。他也不會(huì)講話，需要醫(yī)生輸入病人的相關(guān)信息，然后做出治療方案。他的背后是由90臺(tái)IBM power7服務(wù)器組成的一套人工智能系統(tǒng)。

雖然沃森可以為患者提供世界一流、最科學(xué)規(guī)范、最先進(jìn)的精準(zhǔn)個(gè)體化的治療方案，但并不是每一位腫瘤患者都有機(jī)會(huì)用得上的。吳塵軒介紹，目前，沃森能為胃癌、結(jié)腸癌、直腸癌、乳腺癌、肺癌、宮頸癌和卵巢癌等7類癌癥患者提供服務(wù)。而且，患者需要首先確診后，按照沃森程序的提示，由醫(yī)生輸入各種數(shù)據(jù)，比如腫瘤病理、侵犯部位、疾病分期等信息。所以目前，能夠應(yīng)用沃森的患者除了本人意愿外，還需要腫瘤科醫(yī)生進(jìn)行篩選。

沃森的醫(yī)學(xué)訓(xùn)練過程跟人的學(xué)習(xí)很像：看書，習(xí)題，考試；老師判題，改正，掌握知識(shí)點(diǎn)。它的第一本教課書，是美國國家綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)編寫的腫瘤治療指南。這本書是美國腫瘤領(lǐng)域臨床決策的標(biāo)準(zhǔn)，也是全球范圍內(nèi)使用率最高的指南，中國醫(yī)生也經(jīng)常拿來做參考。在四年多的訓(xùn)練時(shí)間里，它學(xué)習(xí)了200多部腫瘤專業(yè)領(lǐng)域的教科書，超過300種醫(yī)學(xué)期刊，以及1500多萬頁腫瘤文獻(xiàn)的關(guān)鍵信息和臨床試驗(yàn)中的60多萬條醫(yī)療證據(jù)。這對(duì)于人類來說，簡直是不可能完成的任務(wù)。更為重要的是，沃森學(xué)會(huì)了從患者的病例中提取關(guān)鍵詞，如“肺癌”、“EGFR”、“T790M”等，并從海量的數(shù)據(jù)中篩選出最為行之有效，卻又為患者量身打造的治療方案。

在4年多學(xué)習(xí)的同時(shí)，它還在美國多家醫(yī)院接受訓(xùn)練，其中一家是著名癌癥中心——斯隆-凱特琳癌癥紀(jì)念醫(yī)院（MSKCC），它會(huì)接觸臨床正在發(fā)生的新病例，并且跟隨專家學(xué)習(xí)其治療經(jīng)驗(yàn)和共識(shí)建議。甚至通過了美國執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試，拿到了醫(yī)師執(zhí)照。目前，沃森對(duì)隨時(shí)發(fā)表的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)以及全球權(quán)威發(fā)布的共識(shí)、指南可以做到每三個(gè)月的實(shí)時(shí)更新。

吳塵軒主任將一位患者的病史、血清以及影像病理等檢測結(jié)果、分期特征、轉(zhuǎn)移位點(diǎn)、危重病情況等逐一輸入電腦。然后點(diǎn)擊屏幕右上角的“問沃森”，不到10秒鐘，一套詳細(xì)的診療方案就呈現(xiàn)在屏幕上。

“綠色的條目，是沃森給出的最佳推薦治療方案。”吳塵軒解釋，“橙色、紅色部分則分別代表謹(jǐn)慎使用和不推薦使用的方案?！秉c(diǎn)開綠色條目，詳細(xì)的用藥、治療建議、全文文獻(xiàn)參考等逐一呈現(xiàn)，甚至給出了采用該治療方案后患者可能的生存期。

吳塵軒說，沃森給出的治療方案并不是單一的用藥處方，而是按推薦級(jí)別的高低，給出一套可供選擇的全程方案，同時(shí)提供有效率、生存率、毒副作用風(fēng)險(xiǎn)等詳細(xì)數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)支持。因此，有了沃森機(jī)器人的分析，醫(yī)院將更放心地使用人工智能參與評(píng)估治療方案，避免走彎路和過度醫(yī)療。對(duì)于醫(yī)生來講，沃森不僅可以提供可選擇的診療意見，還能幫助醫(yī)生總體評(píng)估該方案的療效及風(fēng)險(xiǎn)。

吳塵軒講到她曾經(jīng)接診的一位49歲的晚期乳腺癌患者。首診時(shí)，這位患者合并有嚴(yán)重的骨關(guān)節(jié)病變，全身關(guān)節(jié)變形疼痛，無法正常睡眠進(jìn)食，體質(zhì)虛弱到無法站立行走，被丈夫用輪椅推到吳主任面前。她的頭發(fā)花白，有氣無力，身體狀況非常不好。吳塵軒一度以為她是陪同者的母親。吳塵軒認(rèn)為該患者應(yīng)該進(jìn)行化療。可是考慮到她虛弱的身體狀況，非常擔(dān)心她禁不住，患者本人也有著同樣的擔(dān)憂。在充分溝通后，吳主任請(qǐng)出了沃森，沃森的治療方案與吳主任大致相同，建議化療聯(lián)合靶向治療。沃森的治療方案讓醫(yī)患雙方都堅(jiān)定了信心。第一輪化療后，腫瘤標(biāo)志物水平明顯下降，而且骨關(guān)節(jié)病變奇跡般好轉(zhuǎn)，患者能夠走路了。3個(gè)多月5周期化療后，患者的腫瘤被控制住了，整個(gè)人狀態(tài)也好了起來，更加積極地投入到治療當(dāng)中。

第三中心醫(yī)院主管醫(yī)療和信息的副院長王鳳梅說，美國所有癌癥的五年生存率為66%，而中國所有癌癥的五年生存率僅為30.9%。造成這種明顯差距的主要因素之一，在于我國目前在腫瘤的規(guī)范診療方面水平參差不齊。腫瘤專業(yè)作為獨(dú)立的學(xué)科，知識(shí)更新快，涵蓋面廣，診療復(fù)雜程度高，與其他臨床學(xué)科相比，腫瘤?？漆t(yī)生需要更加及時(shí)地跟進(jìn)和獲取大量的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)來支持腫瘤患者的個(gè)性化治療方案。而這一點(diǎn)需要腫瘤?？漆t(yī)生花費(fèi)大量的時(shí)間精力，通過閱讀海量的文獻(xiàn)，追蹤學(xué)習(xí)國際上最先進(jìn)的腫瘤治療經(jīng)驗(yàn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015年全世界在腫瘤治療研究等領(lǐng)域共計(jì)發(fā)表文獻(xiàn)44萬篇，而最勤奮的腫瘤專科醫(yī)生全年的文獻(xiàn)閱讀量也不過1000余篇。如此規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)量差距，單靠人力已經(jīng)無法處理，而沃森卻可以做到。

沃森可以在17秒內(nèi)閱讀3469本醫(yī)學(xué)專著、248000篇論文、69種治療方案、61540次試驗(yàn)數(shù)據(jù)、106000份臨床報(bào)告。通過融合信息檢索，海量數(shù)據(jù)，自主進(jìn)行理解、推理、學(xué)習(xí)，在短時(shí)間內(nèi)迅速成為腫瘤專家。

沃森還能幫助臨床醫(yī)生大大拓展全球視野，及時(shí)更新治療理念和用藥方法，收集全球各種臨床數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)，特別有利于腫瘤?？萍跋嚓P(guān)學(xué)科年輕醫(yī)生的快速學(xué)習(xí)和成長。

“除了造福廣大腫瘤患者，為醫(yī)生提供精準(zhǔn)醫(yī)療的支持，幫助年輕醫(yī)生成長也是我們引進(jìn)沃森的原因之一?！蓖貘P梅說。

當(dāng)然，沃森也有弱勢，王鳳梅和吳塵軒都提到這一點(diǎn)。鑒于東西方人種、藥品種類、治療方法等差異，沃森系統(tǒng)未來在中國要更好地推廣應(yīng)用還要學(xué)習(xí)更多的本土資料，以適合中國病人實(shí)際需要。

沃森這么厲害，會(huì)替代醫(yī)生嗎？吳塵軒認(rèn)為，人工智能將以醫(yī)生好助手的角色存在，既可以作為良師對(duì)初級(jí)醫(yī)生進(jìn)行培訓(xùn)和輔導(dǎo)，也可以作為專家精準(zhǔn)治療方案的有力補(bǔ)充，久而久之將大幅度提高腫瘤的總體診療水平，但醫(yī)生和患者之間的情感交流、人文關(guān)懷是人工智能無法取代的。