人工智能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

沈念玲, 黃雪玲 , 王朋朋

(1. 廣西醫(yī)科大學(xué)護(hù)理學(xué)院, 廣西 南寧, 530021;2. 廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 放療科, 廣西 南寧, 530021)

人工智能作為一門新興學(xué)科，主要研究、開發(fā)用于模仿、擴(kuò)大人的智能包括事物原理、思考方式、特殊技能的一項(xiàng)新科技[1]。目前，人工智能已應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域，在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步上發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。人工智能與醫(yī)療相結(jié)合，同樣帶動(dòng)了醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展。本文簡(jiǎn)述了人工智能在醫(yī)療診斷、疾病治療、臨床護(hù)理、醫(yī)院管理領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展。

1 人工智能在臨床診斷上的應(yīng)用

人工智能技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)了醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)傳統(tǒng)臨床醫(yī)療逐漸向精準(zhǔn)醫(yī)療模式過(guò)渡。人工智能在處理大數(shù)據(jù)、復(fù)雜非確定性數(shù)據(jù)、深入挖掘數(shù)據(jù)潛在信息等方面優(yōu)勢(shì)明顯，醫(yī)學(xué)影像與人工智能的結(jié)合被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的領(lǐng)域。輔助疾病檢查、醫(yī)師診斷助手和提供具有附加價(jià)值的工作已成為人工智能在影像學(xué)領(lǐng)域的3個(gè)最主要的運(yùn)用。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像診斷中，醫(yī)生通過(guò)肉眼觀察X線攝片、CT、超聲等影像資料，這不僅加大了醫(yī)生工作量，而且也容易出現(xiàn)判斷錯(cuò)誤。而機(jī)器閱片無(wú)論是從效率、準(zhǔn)確率，還是穩(wěn)定性上都比肉眼觀察更具有優(yōu)勢(shì)。目前，人工智能醫(yī)學(xué)影像分析系統(tǒng)已經(jīng)能夠快速辨別患者的圖像信息，幫助醫(yī)生診斷疾病。我國(guó)自主研發(fā)的人工智能輔助診斷技術(shù)“DE-超聲機(jī)器人”目前已在臨床試用，該機(jī)器人可協(xié)同醫(yī)生進(jìn)行甲狀腺結(jié)節(jié)良惡性的同步判別與診斷[2]。在其他領(lǐng)域的疾病診斷中例如人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)中醫(yī)診治系統(tǒng)以及鑒于徑向基函數(shù)(RBF)網(wǎng)絡(luò)的新生兒血糖代謝系統(tǒng)，在人工智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐下，也為疾病診斷提供了便利[3]。在腫瘤輔助診斷上，人工智能醫(yī)學(xué)影像涉及的范圍更廣，技術(shù)也相對(duì)成熟，目前在消化系腫瘤、呼吸系腫瘤、生殖系腫瘤的精準(zhǔn)化診治中都有重要的推動(dòng)作用[4]。隨著人工智能技術(shù)與醫(yī)學(xué)影像的進(jìn)一步融合，其能夠解決以往診斷準(zhǔn)確性不高和醫(yī)生數(shù)量不足等問(wèn)題，已成為影像學(xué)發(fā)展的重要方向。

2 人工智能在臨床治療中的應(yīng)用

目前，人工智能在臨床治療應(yīng)用中上最突出的成就是智能機(jī)器人，典型代表為達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)。達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的出現(xiàn)使外科治療更加微創(chuàng)化，其具有圖像清晰、操作準(zhǔn)確、操作便利、遠(yuǎn)程操作等優(yōu)點(diǎn)。例如，在心臟外科手術(shù)中使用達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)，可以避免傳統(tǒng)開胸帶給患者來(lái)的痛苦及感染風(fēng)險(xiǎn)[5]。除此之外，達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)也被外科醫(yī)生用于輔助完成肺切除手術(shù)，相對(duì)傳統(tǒng)的開胸手術(shù)，顯得更加精細(xì)、靈活、便捷[6]。雖然機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在甲狀腺外科中應(yīng)用相對(duì)較晚，但它結(jié)合了傳統(tǒng)手術(shù)與腔鏡手術(shù)的優(yōu)勢(shì)，不僅避免了患者頸部永久性疤痕，還克服了腔鏡手術(shù)的局限性，可提供放大的三維高清影像、穩(wěn)定的手術(shù)視野及精細(xì)靈活的操作，越來(lái)越多的被患者接受[7]。在減重代謝外科，達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用也日趨廣泛。與傳統(tǒng)的減脂手術(shù)相比，機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)的安全性和可行性都已得到認(rèn)可，其在減少吻合口漏、出血、狹窄等并發(fā)癥的發(fā)生，減少術(shù)中中轉(zhuǎn)及降低出院時(shí)間等方面和傳統(tǒng)腹腔鏡手術(shù)相當(dāng)[8]。此外，達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)在子宮癌、子宮內(nèi)膜癌等外科手術(shù)治療中也越來(lái)越被重視[9]。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，在未來(lái)，還會(huì)有更多類型及功能完善的機(jī)器人如護(hù)理及康復(fù)機(jī)器人[10]應(yīng)用到臨床治療上，這必將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展。

3 人工智能在護(hù)理中的應(yīng)用

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的護(hù)理人力資源處于極度緊缺的狀態(tài)。近年來(lái)，隨著人口老齡化的加劇，就醫(yī)人數(shù)不斷增加，更是加重了這一情況。因此，高質(zhì)量的護(hù)理智能技術(shù)急需被挖掘出來(lái)，用于解決護(hù)理人力緊缺的問(wèn)題[11]，進(jìn)一步填充對(duì)護(hù)理服務(wù)的需求。目前，人工智能技術(shù)在臨床護(hù)理、日常生活護(hù)理、護(hù)理教育等多方面均有應(yīng)用。在臨床護(hù)理上，人工智能的運(yùn)用主要包括疾病的護(hù)理管理、靜脈治療優(yōu)化、巡視導(dǎo)診、病情變化預(yù)測(cè)、智能病房等。在生活護(hù)理上，人工智能主要體現(xiàn)在為患者提供生活護(hù)理援助，如飲食護(hù)理人工智能機(jī)器人、運(yùn)動(dòng)康復(fù)智能輪椅。除此之外，人工智能在老年日常護(hù)理中也扮演著越來(lái)越重要的角色，如家居護(hù)理機(jī)器人、陪伴老年人的伴侶式機(jī)器人[12]、協(xié)助行動(dòng)不便老人出行的機(jī)器人[13]等，對(duì)老年人居家管理、身心娛樂(lè)、疾病管控預(yù)防、康復(fù)治療具有積極意義，已成為老年護(hù)理領(lǐng)域一個(gè)重要護(hù)理工具。人工智能技術(shù)的應(yīng)用一定程度上增進(jìn)了老人的身心健康，為老年人生活提供更多便利，提升了老人的生活水平[14]。

與此同時(shí)，人工智能在護(hù)理教育領(lǐng)域也展示了自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[15]。近年來(lái)推廣使用比較多的主要包括：①智能化教學(xué)系統(tǒng)：智能化教學(xué)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)策略的有效控制，利用學(xué)生特點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的指導(dǎo)[16]。②智能教育決策系統(tǒng)：智能教育決策系統(tǒng)是人工智能在護(hù)理教育決策中的重大突破。在護(hù)理教育決策中，通常會(huì)遇到一些比較難的問(wèn)題如描述性知識(shí)、過(guò)程性的知識(shí)等，像這些繁雜的決策往往很難靠人力來(lái)解決，且用時(shí)也很久。但有了這一決策系統(tǒng)，就能為決策者提供定性和定量的建議，輔助其決策[17]。③智能答疑系統(tǒng)：簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，智能答疑系統(tǒng)就是將學(xué)生問(wèn)題和老師解答有機(jī)地組織起來(lái)存放至相應(yīng)答題庫(kù)中，并通過(guò)自然語(yǔ)言的語(yǔ)意理解技術(shù)來(lái)分析并匹配學(xué)生的問(wèn)題，自動(dòng)給予解答的系統(tǒng)。所以當(dāng)學(xué)生面對(duì)龐大復(fù)雜的護(hù)理知識(shí)時(shí)，就會(huì)更有目的、更加高效地集中精力到自己所需要的知識(shí)點(diǎn)上，從而更好的解決自己遇到的疑難問(wèn)題，以促進(jìn)學(xué)習(xí)[16]。與此同時(shí)，基于人工智能的虛擬網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)以及虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)[18]也有效提高了學(xué)習(xí)效率，其可將操作技能與非操作技能訓(xùn)練相結(jié)合，在加強(qiáng)基本護(hù)理技能訓(xùn)練的同時(shí)，又可以掌握特殊的護(hù)理步驟。另外，人工智能在助力護(hù)理科研上也有著很大貢獻(xiàn)。在護(hù)理研究領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)挖掘及分析都需要人工智能技術(shù)，像各種格式的辦公文檔、文本、圖片、XML、圖像、報(bào)表、音頻信息等[19]，要分析這些數(shù)據(jù)都得涉及人工智能技術(shù)。

4 人工智能在醫(yī)院管理中的應(yīng)用

醫(yī)院管理就是按照醫(yī)院工作的客觀規(guī)律，對(duì)醫(yī)院內(nèi)的各項(xiàng)工作進(jìn)行科學(xué)管理的理論和技術(shù)方法，比如可按疾病輕重緩急以及治療難易程度進(jìn)行分級(jí)的分級(jí)診療制度，將文本形病歷變成易于分析統(tǒng)計(jì)的結(jié)構(gòu)化病歷，輔助醫(yī)院決策人員進(jìn)行決策的專家系統(tǒng)等都屬于醫(yī)院智能管理的范疇。人工智能技術(shù)的應(yīng)用使得醫(yī)院管理顯得日益高端化、智能化。電子病歷具有科學(xué)性、規(guī)范性、快捷性、完整性、科研性等優(yōu)點(diǎn)，醫(yī)生可以參考電子病例系統(tǒng)給出的階段治療計(jì)劃及相關(guān)建議，再結(jié)合患者實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析判斷，給出最優(yōu)治療方案。如果這些方案有效，電子病歷系統(tǒng)還會(huì)將它保存下來(lái)，為以后的查閱提供準(zhǔn)確、完整、及時(shí)的信息資料，極大的提高了醫(yī)院的工作效率和醫(yī)療質(zhì)量。對(duì)患者而言，電子病例的應(yīng)用也一定程度上降低了醫(yī)療成本，節(jié)省了看病的支出[20]。

信息技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著電子病歷的產(chǎn)生，人工智能時(shí)代的到來(lái)促進(jìn)電子病歷逐漸走向結(jié)構(gòu)化，其中深度學(xué)習(xí)算法和自然語(yǔ)言處理技術(shù)有著重要的應(yīng)用價(jià)值。自2002年以來(lái)，國(guó)內(nèi)不斷出臺(tái)許多關(guān)于完善電子病歷的文件，這對(duì)逐步提升我國(guó)國(guó)內(nèi)臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、數(shù)字化具有重要意義。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的慢性病管理工作相對(duì)滯后，將人工智能技術(shù)引入慢病管理，正成為當(dāng)前慢性病防治發(fā)展的一個(gè)方向。人工智能通過(guò)人體生理數(shù)據(jù)而建立起的身體狀態(tài)評(píng)估模型，能對(duì)慢病患者進(jìn)行有效、不斷的監(jiān)管，以此糾正患者不良習(xí)慣，進(jìn)而在一定程度上遏阻我國(guó)慢性病“井噴”的態(tài)勢(shì)[21]。醫(yī)院智能化信息系統(tǒng)通過(guò)整合計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等，為醫(yī)院提供高效、穩(wěn)定的運(yùn)營(yíng)；在病例登記、預(yù)約、病例管理、病房管理、臨床監(jiān)護(hù)、醫(yī)院行政管理、健康檢查登記、患者結(jié)賬和出院、教育和訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化和接口等方面提供了智能化管理手段，在醫(yī)院日常管理中，人工智能技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)很多簡(jiǎn)單甚至復(fù)雜操作自動(dòng)控制與完成。盡管各系統(tǒng)比以前更加自動(dòng)化，但由于醫(yī)院智能化信息系統(tǒng)涉及多個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)[22]，且基本相互獨(dú)立，數(shù)據(jù)不能共享，這是人工智能技術(shù)發(fā)展初期面臨的一個(gè)問(wèn)題。

隨著研究的深入，人工智能技術(shù)的應(yīng)用推動(dòng)了醫(yī)院智能化分析系統(tǒng)的誕生和發(fā)展，其在醫(yī)院各系統(tǒng)中起著銜接作用，將各大系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息整合起來(lái)，并通過(guò)分析多維數(shù)據(jù)給出結(jié)合醫(yī)院實(shí)際、客觀合理的相關(guān)信息，從而在管理者宏觀與微觀的決策管理過(guò)程中提供有效依據(jù)，逐漸實(shí)現(xiàn)醫(yī)院管理信息化。為了保障人工智能技術(shù)在醫(yī)院管理中的良性發(fā)展，管理者應(yīng)充分利用人工智能技術(shù)，完善人工智能技術(shù)相關(guān)管理規(guī)定。

5 小結(jié)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，人工智能技術(shù)在診斷、治療、護(hù)理以及醫(yī)院的管理上都有較為廣泛的應(yīng)用，在很大程度上提高了我國(guó)的醫(yī)療服務(wù)衛(wèi)生質(zhì)量和水平。人工智能將會(huì)為醫(yī)療事業(yè)帶來(lái)又一輪革新，醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)將會(huì)因此邁上一個(gè)全新的臺(tái)階。不過(guò)目前我國(guó)的人工智能技術(shù)尚處于起步階段，距離真正的智慧醫(yī)療仍有很大差距，還應(yīng)不斷創(chuàng)新和完善，從而更好地滿足人們對(duì)于醫(yī)療服務(wù)的需求，推動(dòng)醫(yī)療領(lǐng)域的現(xiàn)代化發(fā)展。醫(yī)療工作者應(yīng)不斷提高自身業(yè)務(wù)能力，主動(dòng)學(xué)習(xí)并利用人工智能技術(shù)，同時(shí)也要加強(qiáng)自身人文精神培養(yǎng)，應(yīng)對(duì)機(jī)器人可能取代人類部分工作崗位帶來(lái)的挑戰(zhàn)。