人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用

文/張光華 潘婧

人工智能雖然是現(xiàn)代的技術(shù)，但其作為概念早在20世紀(jì)50年代便已被提出。根據(jù)斯坦福大學(xué)研究人員的定義，人工智能就是通過(guò)計(jì)算機(jī)等機(jī)械，模擬人類的行為，并進(jìn)行學(xué)習(xí)和理解的過(guò)程。在20世紀(jì)50-70年代，人工智能的研究是基于機(jī)械的邏輯推理；而20世紀(jì)90年代左右，人工智能的研究已經(jīng)進(jìn)行到了知識(shí)總結(jié)、知識(shí)問(wèn)答和知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的建立；而進(jìn)入21世紀(jì)，機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新興技術(shù)開始登上人工智能研究的舞臺(tái)。人工智能技術(shù)在越來(lái)越先進(jìn)的同時(shí)用途也變得越來(lái)越廣泛。

1 人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中應(yīng)用的契機(jī)

1.1 人工智能技術(shù)的進(jìn)步

人工智能技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，目前已經(jīng)有了非常大的進(jìn)步，類似于機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能影像識(shí)別、精密控制等技術(shù)的完善使得人工智能技術(shù)具備了進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域中的條件。在醫(yī)療領(lǐng)域中，人工智能的影像識(shí)別技術(shù)可以提升醫(yī)療的準(zhǔn)確率、精密控制可實(shí)現(xiàn)高精度的手術(shù)、專家應(yīng)答系統(tǒng)可以代替醫(yī)生解決患者的疑問(wèn)等?？梢钥隙ǖ氖?，在未來(lái)人工智能技術(shù)變得更加先進(jìn)時(shí)，在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用也將更為廣泛。

1.2 醫(yī)療數(shù)據(jù)的支撐

人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析依賴于龐大的數(shù)據(jù)集作為材料，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的共享和傳輸已經(jīng)不再成為限制，擁有了龐大數(shù)據(jù)的人工智能系統(tǒng)也得到了快速的發(fā)展，在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用也日漸完善。

1.3 國(guó)家的重視和支持

2016年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)和規(guī)范健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)展的指導(dǎo)意見》中便積極支持醫(yī)療行業(yè)研發(fā)人工智能設(shè)備；而在2017年發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》則明確要求推廣人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用。國(guó)家對(duì)此的重視也吸引了大量的資本進(jìn)入到人工智能醫(yī)療設(shè)備的開發(fā)，這使得我國(guó)的人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用取得的突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。

2 人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 醫(yī)療機(jī)器人

醫(yī)療機(jī)器人的研發(fā)動(dòng)機(jī)是用于緩解醫(yī)療人員的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)和為有行動(dòng)不便的患者提供輔助技術(shù)，從這兩種角度來(lái)說(shuō)，人工智能技術(shù)在醫(yī)療機(jī)器人中的應(yīng)用主要有兩種：

2.1.1 外用骨骼

外用骨骼是用于代替行動(dòng)不便的患者的骨骼以輔助其行動(dòng)的裝置。將人工智能技術(shù)應(yīng)用到外用骨骼上，可以使外部骨骼裝置感應(yīng)到患者的肢體動(dòng)作和重心變化，從而輔助其行動(dòng)。同時(shí)，外用骨骼上可搭載機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)和專家應(yīng)答系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)患者行為模式的學(xué)習(xí)，外用骨骼可以根據(jù)患者當(dāng)前的狀態(tài)推測(cè)其接下來(lái)的行為，從而方便患者的活動(dòng)。

2.1.2 手術(shù)機(jī)器人

手術(shù)機(jī)器人的最大優(yōu)勢(shì)在于幫助外科醫(yī)生減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，即在外科醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)時(shí)給予必要輔助，同時(shí)可以利用機(jī)械的優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)人類的不足，使得一些難度較高或危險(xiǎn)性較大的外科手術(shù)順利進(jìn)行。手術(shù)機(jī)器人可搭載智能影像分析系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)以及專家應(yīng)答系統(tǒng)，在進(jìn)行手術(shù)時(shí)，手術(shù)機(jī)器人可根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，對(duì)手術(shù)區(qū)域進(jìn)行分析，從而為外科醫(yī)生提供更準(zhǔn)確的手術(shù)建議，或是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中現(xiàn)有的手術(shù)方案直接代替醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)。目前最具代表性的手術(shù)機(jī)器人就是麻省理工學(xué)院研發(fā)的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人。

2.2 藥物研發(fā)

通過(guò)人工智能技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)深度學(xué)習(xí)能力和數(shù)據(jù)挖掘能力對(duì)藥物合成過(guò)程進(jìn)行模擬，并對(duì)藥物試驗(yàn)效果和副作用等進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而縮短藥物研發(fā)所用時(shí)間，減少進(jìn)行試驗(yàn)次數(shù)，助于提升研發(fā)效率，降低藥物研發(fā)成本與售價(jià)。目前人工智能在藥物研發(fā)領(lǐng)域主要應(yīng)用有心血管疾病控制藥物、腫瘤控制藥物和某些傳染病的預(yù)防藥物。

2.3 精準(zhǔn)醫(yī)療

相比于人類，計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)大的運(yùn)算能力，且運(yùn)算結(jié)果更加精確，出錯(cuò)幾率更低。因此，將數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域中，可以提升對(duì)檢查結(jié)果判斷的準(zhǔn)確率，從而促進(jìn)精確醫(yī)療的發(fā)展。

目前國(guó)內(nèi)將人工智能技術(shù)應(yīng)用于精確醫(yī)療領(lǐng)域的有阿里云的醫(yī)療大腦。醫(yī)療大腦中存儲(chǔ)了大量人類甲狀腺病灶區(qū)的片源，通過(guò)醫(yī)療大腦搭載的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，以大量的甲狀腺片源進(jìn)行學(xué)習(xí)，醫(yī)療大腦具備了非常強(qiáng)大的甲狀腺病灶的診斷能力，可將甲狀腺病灶診斷的準(zhǔn)確率由人工診斷的70%提升至85%，可見搭載人工智能的精確醫(yī)療系統(tǒng)對(duì)于提升醫(yī)療診斷的準(zhǔn)確率方面的幫助非常大，在很多領(lǐng)域可以起到輔佐醫(yī)生進(jìn)行診斷的作用。

2.4 健康管家

在當(dāng)前人民的生活水平越來(lái)越高的時(shí)代，人民對(duì)于身體健康也更為重視，而搭載人工智能技術(shù)的健康管家則可以從多方面對(duì)個(gè)人的健康狀況進(jìn)行診斷，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)可能誘發(fā)疾病的潛在隱患，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成遠(yuǎn)程掛號(hào)，遠(yuǎn)程診斷等醫(yī)療流程。一般來(lái)說(shuō)，健康管家可以在以下環(huán)節(jié)發(fā)揮作用：

2.4.1 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)

通過(guò)搭載專家應(yīng)答系統(tǒng)的可穿戴設(shè)備，可以將用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)記錄下來(lái)，并通過(guò)算法計(jì)算出用戶所消耗的熱量，再根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的建議數(shù)據(jù)向用戶提供合理的飲食和運(yùn)動(dòng)建議，對(duì)于需要減肥或健身的用戶來(lái)說(shuō)幫助非常大。

2.4.2 體質(zhì)檢測(cè)

搭載數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的體質(zhì)檢測(cè)設(shè)備可以通過(guò)傳感器對(duì)用戶的身體狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，如心率、呼吸狀態(tài)、睡眠狀態(tài)等，通過(guò)將檢測(cè)的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，可以對(duì)用戶當(dāng)前的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，從而及時(shí)的找出可能誘發(fā)疾病的潛在隱患，使用戶能夠更好的了解自己的健康狀態(tài)，甚至可以代替一部分醫(yī)院的檢查。

2.4.3 遠(yuǎn)程醫(yī)療

傳統(tǒng)地方醫(yī)療和診斷過(guò)程均在醫(yī)院進(jìn)行，因此類似于“掛號(hào)難”、“看病難”等現(xiàn)象也一直困擾著患者和醫(yī)療人員。而通過(guò)搭載網(wǎng)絡(luò)通信和遠(yuǎn)程應(yīng)答系統(tǒng)的健康管家，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程掛號(hào)和遠(yuǎn)程診斷。醫(yī)生通過(guò)分析健康管家提供的數(shù)據(jù)，通過(guò)與用戶進(jìn)行視頻交流的方式實(shí)現(xiàn)足不出戶即可完成看病的流程，使用戶免除了在醫(yī)院奔波的勞累，對(duì)于醫(yī)生來(lái)說(shuō)診斷流程也變得更加高效。

3 人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域中應(yīng)用的問(wèn)題

3.1 信息化水平較低

目前我國(guó)大部分醫(yī)院，特別是三甲以下醫(yī)院信息化水平較低，而人工智能應(yīng)用對(duì)信息化技術(shù)有著很高的要求，這種醫(yī)院信息化水平普遍較低的現(xiàn)象阻礙了我國(guó)醫(yī)療領(lǐng)域中人工智能技術(shù)的應(yīng)用。根據(jù)衛(wèi)計(jì)委對(duì)我國(guó)醫(yī)院的調(diào)查報(bào)告，我國(guó)的三甲醫(yī)院中，諸如電子病歷這種信息化技術(shù)的應(yīng)用水平尚可，但在大量的二甲和民營(yíng)醫(yī)院中，信息化水平則非常低下，很多醫(yī)院沒有電子病歷，我國(guó)大部分醫(yī)院的信息化技術(shù)處于缺失狀態(tài)，自然無(wú)法應(yīng)用人工智能技術(shù)。

此外，使用人工智能技術(shù)最重要的就是對(duì)數(shù)據(jù)的采集，以此完成機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘工作。但我國(guó)很多醫(yī)院并沒有建立起統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，各部門和科室間的數(shù)據(jù)都處于相互獨(dú)立的狀態(tài)。這種狀態(tài)不利于對(duì)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一分析，對(duì)人工智能的應(yīng)用也造成了影響。

3.2 技術(shù)安全與法律責(zé)任

人工智能技術(shù)雖然先進(jìn)，但終歸由機(jī)器構(gòu)成，因此也存在一些機(jī)器的固有缺陷，例如機(jī)器在運(yùn)行時(shí)的可靠性就明顯不如人類。特別是在外科手術(shù)或外科檢查這種危險(xiǎn)性較高的工作過(guò)程中，如果人工智能設(shè)備在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題，很可能會(huì)對(duì)患者的生命造成威脅。此外，在使用機(jī)器手術(shù)的過(guò)程中，如果出現(xiàn)意外，如何劃分責(zé)任也是一個(gè)大問(wèn)題，是由負(fù)責(zé)手術(shù)的醫(yī)生還是生產(chǎn)人工智能設(shè)備的生產(chǎn)廠家；人工智能設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致的手術(shù)意外和人工智能設(shè)備未出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)導(dǎo)致的手術(shù)意外應(yīng)當(dāng)如何區(qū)別，并進(jìn)行責(zé)任判定，這也是一個(gè)困擾醫(yī)療行業(yè)的問(wèn)題。

3.3 過(guò)度依賴人工智能

在當(dāng)前的醫(yī)療行業(yè)中，該技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但人工智能在給醫(yī)療人員帶來(lái)方便的同時(shí)也可能會(huì)造成其醫(yī)療技能的退化，就像長(zhǎng)期使用計(jì)算器的人的心算能力退化一樣。即便是有人工智能技術(shù)的加持，醫(yī)療技能的退化對(duì)于醫(yī)生來(lái)說(shuō)也絕不是好事。此外，醫(yī)療行業(yè)中不僅僅涉及到醫(yī)療技術(shù)的問(wèn)題，還可能涉及到一些人文關(guān)懷問(wèn)題。很多患者更愿意見到的是真正關(guān)懷自己的醫(yī)生，而非冷冰冰的機(jī)器人。在人工智能技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛的現(xiàn)代，如何在進(jìn)一步發(fā)揮人工智能作用的同時(shí)盡可能不形成對(duì)其的依賴，不僅是醫(yī)療行業(yè)，也是各個(gè)行業(yè)的人員所要面臨的問(wèn)題。

4 結(jié)論

人工智能技術(shù)對(duì)于提升醫(yī)療水平和診斷效率有著非常大的應(yīng)用。本文對(duì)人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，當(dāng)前人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步、大量數(shù)據(jù)集的支撐以及國(guó)家和民間對(duì)人工智能技術(shù)的重視使得人工智能技術(shù)得以在醫(yī)療領(lǐng)域中快速應(yīng)用。人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用有醫(yī)療機(jī)器人、藥物研發(fā)、精確醫(yī)療和個(gè)人健康管家等方面。但目前人工智能技術(shù)的應(yīng)用仍存在信息化水平低、技術(shù)安全和法律責(zé)任難以界定以及過(guò)度依賴的問(wèn)題，期待本文的內(nèi)容能夠?yàn)樘嵘斯ぶ悄茉卺t(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用水平提供參考。