“小布”AI醫(yī)生在滬上崗

“小布”模仿人類大腦形成復(fù)雜的直覺(jué)式軟規(guī)則，把多種臨床特征融合生成柔性診斷建議，助力醫(yī)生臨床診斷，提升患者就醫(yī)體驗(yàn)。

基層醫(yī)生接觸病種、病例較少，臨床經(jīng)驗(yàn)不足，加之檢驗(yàn)檢查設(shè)備落后，誤診、漏診發(fā)生率高，延誤患兒治療時(shí)機(jī)。2018版《電子病歷系統(tǒng)應(yīng)用水平分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（試行）》明確要求，要基于集成的患者信息，利用統(tǒng)一的集成信息和知識(shí)庫(kù)，提供集成展示、決策支持的功能。兒科門診臨床診斷智能決策支持系統(tǒng)（CDSS）的應(yīng)用為解決地區(qū)醫(yī)療資源差異和兒科醫(yī)患供需不平衡提供了解決辦法。同時(shí)，CDSS對(duì)新冠肺炎疫情這樣的突發(fā)公共衛(wèi)生事件，也有極大的應(yīng)用價(jià)值。

2020年11月10日，“小布”AI醫(yī)生（CDSS）產(chǎn)品發(fā)布會(huì)暨多中心臨床應(yīng)用啟動(dòng)儀式在上海舉行。這款先進(jìn)的AI醫(yī)生由復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院（以下簡(jiǎn)稱“復(fù)旦兒科”）聯(lián)合上海國(guó)際人類表型組研究院共同開(kāi)發(fā)，基于先進(jìn)的自然語(yǔ)言與深度學(xué)習(xí)融合技術(shù)，將復(fù)旦兒科臨床專家長(zhǎng)年累積的診斷經(jīng)驗(yàn)與診斷路徑從海量的病歷中提取出來(lái)，形成臨床診斷模型，它代表著中國(guó)兒科醫(yī)學(xué)頂尖水平機(jī)構(gòu)的集體醫(yī)療智慧。

復(fù)旦兒科黨委書(shū)記徐虹說(shuō)道，“‘小布’這個(gè)名字來(lái)源于醫(yī)院的健康科普吉祥物——藍(lán)色布谷鳥(niǎo)醫(yī)生。”作為一種面向臨床應(yīng)用的輔助診斷工具，“小布”為優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源下沉、提升基層及偏遠(yuǎn)地區(qū)兒科診療質(zhì)量提供了一種新的解決方案，它的應(yīng)用與推廣，將幫助更多的基層兒科向著優(yōu)質(zhì)、便捷、普惠的方向發(fā)展。

>0.7“小布”測(cè)試的八大主題診斷結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確率均>0.7，其中呼吸科高達(dá)2.5。

研發(fā)攻堅(jiān)克難

2019年7月，在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，由復(fù)旦兒科青年研究員王一博士和數(shù)據(jù)中心主任葛小玲帶領(lǐng)的信息化團(tuán)隊(duì)形成了核心技術(shù)研發(fā)力量，正式開(kāi)始了“小布”的研發(fā)工作。復(fù)旦兒科副院長(zhǎng)張曉波告訴《中國(guó)醫(yī)院院長(zhǎng)》，研發(fā)工作大致分為以下三個(gè)階段。

首先是系統(tǒng)訓(xùn)練?；谇捌跍y(cè)試版開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，“小布”1.0納入全院門診電子病歷數(shù)據(jù)，擴(kuò)大兒科全科輔助診斷能力。病歷數(shù)據(jù)來(lái)源于復(fù)旦兒科大數(shù)據(jù)管控平臺(tái)，全程電子病歷獲取、XML文檔解析、數(shù)據(jù)審核、模型開(kāi)發(fā)均基于醫(yī)院內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)，有效地保證了患者醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全性。經(jīng)過(guò)近一年的開(kāi)發(fā)與完善，“小布”已學(xué)習(xí)了復(fù)旦兒科2017-2020年全院門診電子病歷7361990份。經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理后，共納入病歷5271347份，涉及7213類ICD-10疾病診斷。

其次是系統(tǒng)測(cè)試。為驗(yàn)證“小布”訓(xùn)練的準(zhǔn)確性，研發(fā)人員納入近一個(gè)月共計(jì)132883例門診病歷進(jìn)行模型測(cè)試，取“小布”推薦的前五個(gè)診斷方案與醫(yī)生任意診斷匹配的精度，作為診斷結(jié)果一致率。2019年9月，“小布”被部署到呼吸科、消化科等門診試點(diǎn)運(yùn)行。經(jīng)驗(yàn)證，“小布”1.0版的前五任意診斷與病歷任意診斷結(jié)果一致率最高達(dá)95.27%，五官主題診斷結(jié)果一致率最高達(dá)98%，相對(duì)較低的呼吸主題也達(dá)到了92%。

再次是臨床測(cè)評(píng)?！靶〔肌痹谡嬲度肱R床應(yīng)用前，首先需要得到臨床醫(yī)生的認(rèn)可。臨床測(cè)評(píng)借鑒美國(guó)DXPlain系統(tǒng)人機(jī)診斷對(duì)比的模式，每個(gè)科室邀請(qǐng)一名高年資主治及一名副高以上專家，對(duì)初診病歷中人機(jī)診斷結(jié)果差異大的部分進(jìn)行盲選測(cè)評(píng)，共有13個(gè)科室、23位臨床專家完成了1000余份病歷測(cè)評(píng)。測(cè)評(píng)結(jié)束后統(tǒng)計(jì)診斷結(jié)果的相對(duì)準(zhǔn)確率，診斷結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確率=（AI正確+雙方均正確）/（醫(yī)師正確+雙方均正確）。當(dāng)診斷結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確率>1時(shí)，認(rèn)為AI診斷水平高于醫(yī)生，當(dāng)診斷結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確率<1時(shí)，認(rèn)為醫(yī)生診斷水平高于AI。根據(jù)文獻(xiàn)檢索，認(rèn)定“診斷結(jié)果一致率>95%且診斷結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確率>0.7”，或“診斷結(jié)果一致率>90%且診斷結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確率>1”時(shí)，“小布”才可納入該科室門診實(shí)際應(yīng)用。而測(cè)試的八大主題診斷結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確率均>0.7，其中呼吸科高達(dá)2.5。

“當(dāng)然，在研發(fā)過(guò)程中難免會(huì)遇到各種難題?！睆垥圆ㄌ寡?，他舉例說(shuō)，在數(shù)據(jù)應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了過(guò)去系統(tǒng)數(shù)據(jù)中遺留的一些問(wèn)題，如不同時(shí)期病例ICD編碼版本不一致、系統(tǒng)更迭導(dǎo)致的個(gè)別字段缺失等。技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過(guò)完善EMR解析技術(shù)、優(yōu)化數(shù)據(jù)集成、多輪數(shù)據(jù)審核等手段，最大限度保證了數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。

2019年12月，“小布”在智慧醫(yī)療高峰論壇暨中國(guó)首屆兒科AI應(yīng)用大賽首次公開(kāi)亮相，在門診場(chǎng)景輔助診斷的人機(jī)PK中表現(xiàn)突出，被專家評(píng)價(jià)為“答題速度飛快、不會(huì)疲勞、思考全面、不會(huì)遺漏”。

“小布”功能強(qiáng)大

本次發(fā)布的“小布”1.0版本覆蓋兒童呼吸、消化、皮膚、五官、腎臟泌尿、內(nèi)分泌遺傳代謝、內(nèi)科感染、發(fā)育行為8個(gè)兒科主題和13個(gè)科室，涉及的病歷數(shù)據(jù)量已占兒科醫(yī)院門診總量的75.59%。目前，“小布”已與復(fù)旦兒科現(xiàn)有門診醫(yī)生工作站實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫銜接。在不干擾醫(yī)師診療習(xí)慣、不影響患者就診流程的前提下，根據(jù)醫(yī)師的錄入病史和后臺(tái)服務(wù)器，進(jìn)行快速交互、迅速運(yùn)算，并以“概率值+ICD-10編碼+診斷名稱”的形式，在1秒之內(nèi)提供診斷建議。

張曉波說(shuō)道，上一代CDSS在數(shù)據(jù)處理端使用NLP技術(shù)做數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化，在診斷端依賴規(guī)則進(jìn)行疾病診斷，相比之下，“小布”則在魯棒性、可擴(kuò)展性、可遷移性、對(duì)新診斷規(guī)范的適應(yīng)性、診斷準(zhǔn)確率提升潛力方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)?！靶〔肌被谙冗M(jìn)的深度學(xué)習(xí)融合技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的系統(tǒng)訓(xùn)練，這種學(xué)習(xí)不是基于淺顯的人工硬規(guī)則，而是融合了常識(shí)性語(yǔ)義和醫(yī)院術(shù)語(yǔ)語(yǔ)義，通過(guò)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)把這些語(yǔ)義進(jìn)行思考轉(zhuǎn)化，形成適合臨床診斷的內(nèi)在分布式知識(shí)體系。這種知識(shí)體系不但可以學(xué)習(xí)醫(yī)生說(shuō)得出口的邏輯思維，更可以學(xué)習(xí)醫(yī)生說(shuō)不出的直覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，由于“小布”的運(yùn)行完全基于醫(yī)院現(xiàn)有終端硬件基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)條件，開(kāi)發(fā)、部署、適應(yīng)、維護(hù)成本小，適合在基層醫(yī)院中廣泛推廣。

“小布”這個(gè)名字來(lái)源于醫(yī)院的健康科普吉祥物——藍(lán)色布谷鳥(niǎo)醫(yī)生。

在此次發(fā)布會(huì)上，復(fù)旦兒科與復(fù)旦兒科安徽醫(yī)院及復(fù)旦兒科海南分院完成了“小布”多中心應(yīng)用協(xié)議簽署，將大力推動(dòng)“小布”在安徽、海南兩家分院的應(yīng)用落地。未來(lái)，“小布”還將會(huì)推廣到復(fù)旦兒科的其他醫(yī)聯(lián)體單位和幫扶單位，讓更多的孩子享受到國(guó)家兒童醫(yī)學(xué)中心高質(zhì)量的診療服務(wù)。

“小布醫(yī)生并不是一個(gè)人在戰(zhàn)斗?！睆垥圆ㄕf(shuō)道，近年來(lái)，復(fù)旦兒科相繼在醫(yī)、護(hù)、技、藥等不同領(lǐng)域開(kāi)展輔助診斷、智能導(dǎo)診、影像識(shí)別、腦電分析及合理用藥等人工智能的輔助應(yīng)用。例如，全流程智能照護(hù)的“小布導(dǎo)診護(hù)士”、可預(yù)測(cè)矯正胎齡的“小布腦電機(jī)器人”、實(shí)現(xiàn)骨質(zhì)智能診斷的“小布技師”、合理用藥決策系統(tǒng)“小布藥師”等系列產(chǎn)品將很快問(wèn)世。

未來(lái)，“小布”將通過(guò)病歷質(zhì)控，促使門診病歷書(shū)寫(xiě)質(zhì)量日益完善，同時(shí)逐步擴(kuò)大覆蓋?？品秶⒓{入檢驗(yàn)檢查數(shù)據(jù)，提升人工智能的診斷能力。而復(fù)旦兒科AI研發(fā)團(tuán)隊(duì)也將繼續(xù)致力于人工智能技術(shù)與醫(yī)療融合創(chuàng)新，幫助基層兒科向著優(yōu)質(zhì)、便捷、普惠、溫暖的方向前進(jìn)，讓更多的兒童可以享受到高質(zhì)量的診療服務(wù)，擁有一個(gè)健康快樂(lè)的童年。