人工智能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的現(xiàn)狀與展望

嚴(yán)律南

20世紀(jì)醫(yī)學(xué)的最大進(jìn)步是器官移植和微創(chuàng)外科的興起。21世紀(jì)將是在分子生物學(xué)突破基礎(chǔ)上精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的成熟及人工智能（artificial intelligence）滲透到醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。近 5年來，“人工智能+”應(yīng)用于醫(yī)療研究已經(jīng)成為現(xiàn)代科技的熱點(diǎn)。美國的5大頂尖醫(yī)院如梅奧、克里夫蘭等都開始與人工智能公司合作，希望成為人工智能醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域的中心，對(duì)疾病進(jìn)行探測、診斷、治療和管理。整個(gè)醫(yī)療行業(yè)復(fù)雜程度高，涉及知識(shí)面廣，人工智能可以在多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，如醫(yī)學(xué)影像識(shí)別、生物技術(shù)、輔助診斷、藥物研發(fā)、營養(yǎng)學(xué)等領(lǐng)域，目前應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬醫(yī)學(xué)影像識(shí)別。

1 人工智能在醫(yī)學(xué)影像識(shí)別方面的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，首先是涉及圖像，如B超、CT、病理專業(yè)等，其次是內(nèi)鏡診斷領(lǐng)域已經(jīng)開始了實(shí)踐。醫(yī)學(xué)影像是疾病診斷的主要路徑之一，因此，通過機(jī)器讀取醫(yī)學(xué)影像成為了一個(gè)熱點(diǎn)，無數(shù)的科研工作者已經(jīng)對(duì)此展開了廣泛的研究。

2016年美國加州大學(xué)的Gulshan等團(tuán)隊(duì)在《JAMA》雜志上首次報(bào)道了人工智能從10萬余幅視網(wǎng)膜眼底照片中診斷糖尿病視網(wǎng)膜病變，與54位有美國醫(yī)生執(zhí)照的眼科醫(yī)師及高年資住院醫(yī)師相比較，其敏感性及特異性均高于人工判斷。

2017年Golden在《JAMA》雜志發(fā)表了人工智能通過深度學(xué)習(xí)，可以迅速地閱讀病理照片，從而診斷乳腺癌是否有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，盡管還不能完全代替病理學(xué)家，但大大提高了診斷速度，減輕了病理學(xué)家的負(fù)擔(dān)，提高了效果。

英國曼切斯特大學(xué)Enshaei等對(duì)668例卵巢癌患者進(jìn)行分析，認(rèn)為人工智能優(yōu)于常規(guī)的統(tǒng)計(jì)方法及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的方法，可以更好地分析出患者的預(yù)后及影響預(yù)后的因子。

國家癌癥中心公布的數(shù)據(jù)顯示，肺癌在所有惡性腫瘤的發(fā)病及死亡中均占首位。胸部CT放射影像技術(shù)是肺癌早期篩查的有效手段。但是由于CT掃描影像數(shù)量多，醫(yī)生診斷的時(shí)間長，加上工作量大，容易疲勞，人工誤差不可避免。

2017年11月24日，一場人類和人工智能之間的對(duì)戰(zhàn)在成都舉行，代表人類出戰(zhàn)的是 463名超聲醫(yī)生，代表人工智能出戰(zhàn)的是名為“安克偵”的甲狀腺腫瘤超聲輔助偵測軟件。雙方比賽誰能更準(zhǔn)確地讀出甲狀腺超聲圖像。來自全國各地的 300余位超聲專家、學(xué)者見證了這次人機(jī)大戰(zhàn)。最終，這個(gè)名為“安克偵”的人工智能與醫(yī)生們打成了平手，但其實(shí)在效率上，人工智能已經(jīng)超過了醫(yī)生。

最近，人工智能已經(jīng)在肺結(jié)節(jié)、乳腺癌、冠狀動(dòng)脈斑塊、皮膚癌、眼底病、病理等領(lǐng)域取得了諸多成果。

2 人工智能在臨床醫(yī)療智能決策方面的應(yīng)用

診斷決策支持系統(tǒng)（clinical decision support system）是設(shè)計(jì)用來輔助醫(yī)生在診斷時(shí)進(jìn)行決策的支持系統(tǒng)，這種主動(dòng)的知識(shí)系統(tǒng)通過對(duì)病患至少兩種以上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為醫(yī)生給出診斷建議，醫(yī)生再結(jié)合自己的專業(yè)進(jìn)行判斷，從而使診斷更快、更精準(zhǔn)。

Viz.AI的ContaCT是FDA批準(zhǔn)的第一個(gè)針對(duì)中風(fēng)的人工智能診斷決策支持系統(tǒng)。ContaCT通過對(duì)中風(fēng)患者的腦部CT圖像進(jìn)行學(xué)習(xí)，總結(jié)出與中風(fēng)關(guān)系最緊密的 CT圖像模式。一旦發(fā)現(xiàn)新的腦部CT圖像符合先前的模式，患者有大血管閉塞的可能性，它便會(huì)自動(dòng)向醫(yī)生發(fā)送提示報(bào)告。

2017年 7月，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了Cardiolog Technologies的心電圖分析平臺(tái)，該技術(shù)是一項(xiàng)基于云計(jì)算的心臟監(jiān)測分析網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，旨在幫助醫(yī)生使用長期動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)測記錄來篩查心房顫動(dòng)和其他心律失常的癥狀。

2018年2月21日，F(xiàn)DA宣布了Cognoa的同名APP獲得認(rèn)證，這也是第一款針對(duì)兒童自閉癥的人工智能診斷決策支持系統(tǒng)。

美國 IDx公司近日宣布，F(xiàn)DA已加快對(duì)其人工智能診斷決策支持產(chǎn)品IDx-DR的審查進(jìn)程，預(yù)計(jì)很快就將通過認(rèn)證。這個(gè)人工智能系統(tǒng)致力于預(yù)測糖尿病視網(wǎng)膜病變，這是導(dǎo)致糖尿病患者失明的主要原因。

在癌癥領(lǐng)域頂尖的美國紀(jì)念斯隆·凱特琳腫瘤中心（MSKCC）和人工智能領(lǐng)域頂尖的IBM相結(jié)合，便誕生了沃森腫瘤解決方案——這個(gè)由IBM研發(fā)的人工智能經(jīng)過紀(jì)念斯隆·凱特琳腫瘤中心的專家歷時(shí)4年半訓(xùn)練而成，它汲取了3469本醫(yī)學(xué)專著、248000篇論文、69種治療方案、61540次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和106000份臨床報(bào)告，同時(shí)還吸收了美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的臨床指南，可以為包括胃癌、肺癌、直腸癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、宮頸癌等提供決策支持。

雅森與北京宣武醫(yī)院、北京大學(xué)人民醫(yī)院和協(xié)和醫(yī)院合作研發(fā)的腦功能多模態(tài)人工智能產(chǎn)品問世，其通過對(duì)核磁共振、PET、SPECT、腦電等數(shù)據(jù)的分析，可以應(yīng)用于阿爾茲海默癥、癲癇、帕金森等各類腦功能疾病的量化分析、診斷和預(yù)測。截至2017年10月，此系統(tǒng)已經(jīng)在全國超過30家大型三甲醫(yī)院落地部署，累計(jì)完成病例分析超過7000余例，在各類病種上平均準(zhǔn)確率超過84%。

中山大學(xué)與西安電子科技大學(xué)的研究小組合作，開發(fā)了一種能診斷先天性白內(nèi)障的人工智能程序CC-Cruiser，利用深度學(xué)習(xí)算法，預(yù)測疾病的嚴(yán)重程度，并提出治療決策建議。

就目前而言，人工智能診斷決策支持系統(tǒng)在具有“硬”數(shù)據(jù)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域（如病理圖像）比具有“軟”數(shù)據(jù)的領(lǐng)域（諸如來自電子病歷的一般診斷）發(fā)展要成熟得多。

3 人工智能在醫(yī)療智能語音方面的應(yīng)用

美國 Bohannon 2015年在《Science》發(fā)表文章，首次報(bào)道了使用人機(jī)對(duì)話進(jìn)行心理疾病的咨詢和治療取得成功，他通過人工智能的深度學(xué)習(xí)代替心理醫(yī)師對(duì)心理障礙的患者進(jìn)行疏導(dǎo)和治療，由于許多患者顧慮自己的隱私而不愿意對(duì)醫(yī)師敞開心扉，因而更愿意和機(jī)器對(duì)話，因此具有更大的應(yīng)用價(jià)值。

4 人工智能在“互聯(lián)網(wǎng)+”醫(yī)療的應(yīng)用

醫(yī)療行業(yè)一直希望通過互聯(lián)網(wǎng)來解決醫(yī)療資源過于集中、醫(yī)療資源分配不平衡等一系列問題。從2010年起，整個(gè)醫(yī)療市場中便誕生了一大批以互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療為創(chuàng)業(yè)方向的公司，其中細(xì)分方向有在線問診、專家掛號(hào)、醫(yī)藥電商、醫(yī)療保險(xiǎn)等。

微醫(yī)是一個(gè)智能醫(yī)療服務(wù)平臺(tái)，為用戶提供預(yù)約掛號(hào)、在線咨詢、遠(yuǎn)程會(huì)診、電子處方、慢病管理、健康消費(fèi)、全科?？圃\療等線上線下結(jié)合的健康醫(yī)療服務(wù)

近期，微醫(yī)發(fā)布了面向中醫(yī)的人工智能輔助診治系統(tǒng)——懸壺臺(tái)，目前該平臺(tái)已覆蓋11個(gè)市、300家中醫(yī)院、累計(jì)開方超160萬張，已成為中國應(yīng)用最廣的“智能中醫(yī)大腦”。

中國有14億人口，但是只有200萬基層醫(yī)生，對(duì)于基層醫(yī)生來說，最缺的便是醫(yī)療專家的經(jīng)驗(yàn)和智慧，而在有了智能醫(yī)療的輔助后，其可以把專家的經(jīng)驗(yàn)和智慧進(jìn)行大規(guī)模的復(fù)制，讓這些成為基層醫(yī)生的教練，讓基層醫(yī)生的醫(yī)術(shù)得到提高，通過提高量變引發(fā)質(zhì)變，真正地促進(jìn)醫(yī)療水平的提升。

5 展望

現(xiàn)在的人工智能尚處于弱人工智能時(shí)代，并不具備溝通的功能，因此，現(xiàn)在的人工智能更多地應(yīng)用在類似圖像識(shí)別輔助分析這樣的不需要與患者進(jìn)行深入溝通的領(lǐng)域，其他領(lǐng)域的發(fā)展仍然需要人工智能技術(shù)的繼續(xù)完善。未來，人工智能將在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，將改變醫(yī)療手段甚至醫(yī)療模式，并將推動(dòng)醫(yī)學(xué)發(fā)展，重塑醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也必將對(duì)部分醫(yī)生的未來產(chǎn)生影響。相信人工智能將給未來醫(yī)療技術(shù)帶來深刻的變化，是未來醫(yī)學(xué)創(chuàng)新和改革的強(qiáng)大動(dòng)力。

（摘自《中國普外基礎(chǔ)與臨床雜志》2018年第5期）