基于ClinicalTrials.gov的中美醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)注冊(cè)現(xiàn)狀比較研究

盧巖，陸安靜，陳娟，張婷，歐陽昭連

1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 醫(yī)學(xué)信息研究所/圖書館，北京 100020 2.中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院 消費(fèi)品工業(yè)研究所，北京 100846

引言

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)[1-2]。經(jīng)過60多年的演變發(fā)展，特別是在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級(jí)計(jì)算、傳感網(wǎng)、腦科學(xué)等新理論、新技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展強(qiáng)烈需求的共同驅(qū)動(dòng)下，人工智能發(fā)展進(jìn)入新階段，呈現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開放、自主操控等新特征，廣泛應(yīng)用于包括醫(yī)療在內(nèi)的眾多領(lǐng)域，成為國際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)[3]。人工智能應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)，深入洞察醫(yī)學(xué)知識(shí)和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，將助力解決疾病監(jiān)測(cè)或健康管理、醫(yī)學(xué)影像輔助診斷、疾病預(yù)測(cè)和治療等醫(yī)療健康領(lǐng)域的多重難題，對(duì)解決醫(yī)療資源短缺和分配不均及醫(yī)患關(guān)系緊張等眾多民生問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

目前，中國和美國的人工智能技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位，且兩國均致力于將人工智能技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，但側(cè)重點(diǎn)并不相同[4-5]。在醫(yī)療人工智能領(lǐng)域，美國反應(yīng)尤為迅速，于2016年連續(xù)出臺(tái)了《為人工智能的未來做好準(zhǔn)備 》（Preparing for the Future of Artificial Intelligence）[6]、《國家人工智能研究和發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃》（The National Artifcial Intelligence Research and Development Strategic Plan）[7]等多項(xiàng)國家人工智能政策，利用人工智能對(duì)醫(yī)療大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘、發(fā)展電子化病歷、對(duì)并發(fā)癥進(jìn)行預(yù)測(cè)及預(yù)防等，并利用AI系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行決策和醫(yī)療診斷。中國于2016至2017年先后發(fā)布了《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》[8]、《“十三五”衛(wèi)生與健康科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》[9]和《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[10]等多份國家科技戰(zhàn)略規(guī)劃文件，將人工智能在醫(yī)療中的應(yīng)用列為前沿技術(shù)，提出發(fā)展智能治療模式、智能醫(yī)療體系、智能醫(yī)療機(jī)器人、智能可穿戴設(shè)備、智能診斷、智能多學(xué)科會(huì)診、智能基因識(shí)別、智能醫(yī)藥監(jiān)管、智能疾病預(yù)測(cè)等[3]。

針對(duì)中美兩國醫(yī)療人工智能發(fā)展的比較研究，國內(nèi)外學(xué)者主要集中于戰(zhàn)略布局及政策[5,11-14]、資金投入[15]、科技論文[4,16-17]、專利信息[18-19]和應(yīng)用現(xiàn)狀[20-22]五個(gè)方面，缺少對(duì)兩國臨床轉(zhuǎn)化情況的對(duì)比分析。本文將通過檢索ClinicalTrials.gov注冊(cè)平臺(tái)中中國和美國的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從注冊(cè)數(shù)量、申辦者、疾病分類和研究類型及分期等角度，對(duì)中美兩國的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)的注冊(cè)現(xiàn)狀進(jìn)行比較研究，探討兩國該領(lǐng)域臨床試驗(yàn)方面的差異，為我國加速醫(yī)療人工智能臨床轉(zhuǎn)化提供參考和依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

選擇ClinicalTrials.gov為臨床試驗(yàn)注冊(cè)平臺(tái)，其由美國國立醫(yī)學(xué)圖書館和美國食品藥品監(jiān)督管理局于1997年共同開發(fā)，于2000年2月向公眾開放，是國際上使用最普遍、影響范圍最廣的臨床試驗(yàn)注冊(cè)平臺(tái)，已涵蓋美國50個(gè)州和另外209個(gè)國家/地區(qū)，數(shù)據(jù)更新及時(shí)且具有完備的檢索系統(tǒng)[23]。

以“artificial intelligence”及其縮略詞“AI”和“machine learning”“artificial neural network”“deeplearning”“random-forest”“vector-machine”“rough set”“genetic-algorithm”“l(fā)earning-algorithm”“data mining”和“smart health care”等為檢索詞，在ClinicalTrials.gov注冊(cè)平臺(tái)進(jìn)行全字段檢索，檢所時(shí)限為從建庫至2019年5月8日，檢索范圍為中國和美國。

本文將采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)及對(duì)比研究的方法，從注冊(cè)數(shù)量、申辦者、疾病分類和研究類型及分期等角度，進(jìn)行中美兩國醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)注冊(cè)現(xiàn)狀的比較研究。

2 結(jié)果

2.1 臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量

截至2019年5月8日，中國（包括港澳臺(tái)地區(qū)）已在ClinicalTrials.gov注冊(cè)醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)68項(xiàng)，始于2009年，2018年增至27項(xiàng)；美國有271項(xiàng)，約為中國總數(shù)的4倍，始于1999年，2018年增至64項(xiàng)，詳見圖1。

圖1 中國和美國的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量年度分布

相較中國，美國在醫(yī)療人工智能領(lǐng)域開展基礎(chǔ)研究較早，且資助項(xiàng)目和資助金額均遠(yuǎn)超中國（僅2018 年，美國國立衛(wèi)生研究院資助的醫(yī)療人工智能項(xiàng)目數(shù)量達(dá)到847項(xiàng)，資助金額達(dá)4.4億美元）[4,12]，因此美國在醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)方面表現(xiàn)更突出，臨床試驗(yàn)注冊(cè)時(shí)間更早且數(shù)量更多。除此之外，中美兩國的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量均表現(xiàn)出逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，可能與兩國政府及社會(huì)各層對(duì)醫(yī)療人工智能的日益重視有關(guān)。

2.2 臨床試驗(yàn)申辦者

2.2.1 中國臨床試驗(yàn)申辦者

中國在醫(yī)療人工智能領(lǐng)域的臨床試驗(yàn)申辦者共38個(gè)，超過八成的是高校、科研院所及醫(yī)療機(jī)構(gòu)（32個(gè)，占84.2%），個(gè)人和企業(yè)分別有4個(gè)和2個(gè)，詳見圖2。中國醫(yī)療人工智能領(lǐng)域臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量不少于2項(xiàng)的申辦者詳見表1，其中前三位分別為中山大學(xué)（9項(xiàng)）、臺(tái)灣大學(xué)醫(yī)學(xué)院附設(shè)醫(yī)院（8項(xiàng)）和山東大學(xué)（5項(xiàng)）。

表1 中國醫(yī)療人工智能領(lǐng)域臨床實(shí)驗(yàn)申辦者（注冊(cè)數(shù)量≥2項(xiàng)）

圖2 中國醫(yī)療人工智能領(lǐng)域臨床試驗(yàn)申辦者類別分布

中山大學(xué)的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)數(shù)量較多，主要開展于中山大學(xué)中山眼科中心，依托該中心在眼科疾病診斷及發(fā)病機(jī)制研究等方面的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，臨床試驗(yàn)多為人工智能在青光眼、白內(nèi)障等眼病篩查中的應(yīng)用。臺(tái)灣大學(xué)醫(yī)學(xué)院附設(shè)醫(yī)院的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量?jī)H少于中山大學(xué)，臨床試驗(yàn)主要開展于本院，涉及人工智能健康管理、疾病預(yù)測(cè)和疾病治療等多方面。山東大學(xué)的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)全部開展于山東大學(xué)齊魯醫(yī)院，借助該醫(yī)院在消化內(nèi)科方面累積的優(yōu)勢(shì)，臨床試驗(yàn)均為結(jié)直腸息肉/結(jié)直腸腫瘤等疾病診斷。

2.2.2 美國臨床試驗(yàn)申辦者

美國在醫(yī)療人工智能領(lǐng)域的臨床試驗(yàn)申辦者共165個(gè)，接近七成是高校、科研院所及醫(yī)療機(jī)構(gòu)（112個(gè)，占67.9%），超過兩成是企業(yè)（41個(gè)，占24.8%），個(gè)人有11個(gè)，剩余1個(gè)是美國退伍軍人事務(wù)部（United States Department of Veterans Affairs，VA），詳見圖3。美國醫(yī)療人工智能領(lǐng)域臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量排名前10位的申辦者詳見表2，其中，前三位分別為VA（11項(xiàng)）、梅奧診所（7項(xiàng)）和杜克大學(xué)（6項(xiàng)）。

圖3 美國醫(yī)療人工智能領(lǐng)域臨床試驗(yàn)申辦者類別分布

表2 美國醫(yī)療人工智能領(lǐng)域臨床實(shí)驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量排名前10位的申辦者

VA的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)數(shù)量較多，主要開展于各地區(qū)的VA醫(yī)療中心。由于VA的職責(zé)包含為退役軍人提供醫(yī)療服務(wù)，且移動(dòng)醫(yī)療和數(shù)字醫(yī)療是其投資重點(diǎn)之一（2016年，VA對(duì)數(shù)字醫(yī)療項(xiàng)目的投資達(dá)到12億美元[24]），因此VA申辦的人工智能領(lǐng)域臨床試驗(yàn)主要涉及應(yīng)用移動(dòng)健康工具改善退伍軍人體重管理、應(yīng)用人工智能進(jìn)行疾病治療及疾病篩查等方面。梅奧診所的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)數(shù)量少于VA，全部開展于本機(jī)構(gòu)，涉及人工智能健康管理、疾病預(yù)測(cè)和疾病診斷與治療等多方面。杜克大學(xué)的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)主要開展于杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心，主要涉及醫(yī)療人工智能技術(shù)及系統(tǒng)在臨床應(yīng)用中的評(píng)估。

2.3 臨床試驗(yàn)疾病分類

中國的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)共涉及11種疾病類別，主要應(yīng)用人工智能開展青光眼、糖尿病性視網(wǎng)膜病變和白內(nèi)障等視覺系統(tǒng)疾病（11項(xiàng)）的篩查，肝癌、乳腺癌等腫瘤（10項(xiàng)）及循環(huán)系統(tǒng)疾?。?0項(xiàng)）、消化系統(tǒng)疾?。?項(xiàng)）等疾病的診斷或預(yù)測(cè)，詳見表3。

美國的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)共涉及15種疾病類別，主要應(yīng)用人工智能進(jìn)行高血壓、心血管疾病等循環(huán)系統(tǒng)疾?。?3項(xiàng)）及糖尿病、肥胖等內(nèi)分泌、營(yíng)養(yǎng)或代謝疾?。?2項(xiàng)）的疾病監(jiān)測(cè)或健康管理，帕金森病、癲癇等神經(jīng)系統(tǒng)疾病（22項(xiàng)）及泌尿生殖系統(tǒng)疾?。?1項(xiàng)）、某些感染性疾病或寄生蟲?。?8項(xiàng)）等疾病診療，詳見表3。

表3 中國和美國不同疾病分類的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量（項(xiàng)）

2.4 臨床試驗(yàn)研究類型及分期

中國的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)性研究有27項(xiàng)，觀察性研究有41項(xiàng)。在27項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性研究中，26項(xiàng)對(duì)應(yīng)的為“Not Applicable”（主要指設(shè)備或行為干預(yù)，無分期），剩余1項(xiàng)處于Ⅳ期（NCT02747940）。

美國的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)性研究有203項(xiàng)，觀察性研究有68項(xiàng)。在203項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性研究中，175項(xiàng)對(duì)應(yīng)的為“Not Applicable”，剩余28項(xiàng)的臨床試驗(yàn)分期情況詳見圖4，處于Ⅱ期、Ⅲ期和Ⅳ期的臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量相同。

圖4 中國和美國醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)分期分布

3 討論

在醫(yī)療人工智能領(lǐng)域，中國和美國的科技論文和專利產(chǎn)出基本處于同步發(fā)展階段，共同引領(lǐng)全球[4,19]。而關(guān)于中美兩國的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)情況，由于本文分析集包括的臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量較少，因此僅進(jìn)行了描述性分析，未作統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)及進(jìn)一步的差異分析。

由上述分析可知：① 從注冊(cè)數(shù)量來看，雖然中美兩國醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)注冊(cè)數(shù)量均逐年增多，但中國的注冊(cè)數(shù)量約為美國的1/4，尚存在一定差距； ② 從申辦者來看，中美兩國在醫(yī)療人工智能領(lǐng)域的臨床試驗(yàn)申辦者均以高校、科研院所及醫(yī)療機(jī)構(gòu)為主，但在美國，企業(yè)表現(xiàn)也較為突出；③ 從疾病分類來看，中國醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)覆蓋的疾病范圍稍小于美國，且中美兩國人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域上的應(yīng)用存在一定差異，中國較多應(yīng)用于疾病診斷與預(yù)測(cè)，美國則較多應(yīng)用于疾病監(jiān)測(cè)與健康管理、疾病診療；④ 從研究類型來看，中國醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)中觀察性研究較多，美國則以實(shí)驗(yàn)性研究為主。關(guān)于中美兩國人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的臨床轉(zhuǎn)化差異，特別是疾病類別及臨床試驗(yàn)分期情況應(yīng)獲得持續(xù)關(guān)注，繼續(xù)開展相關(guān)研究。

基于中美兩國在醫(yī)療人工智能領(lǐng)域的臨床試驗(yàn)注冊(cè)現(xiàn)狀，為加快中國醫(yī)療人工智能的臨床轉(zhuǎn)化，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，提出以下建議：① 構(gòu)建良好產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，加速醫(yī)療人工智能產(chǎn)品的臨床應(yīng)用。雖然我國政府對(duì)人工智能發(fā)展高度重視，并出臺(tái)了一系列政策文件，但人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于早期發(fā)展階段，政策創(chuàng)新、管理體制創(chuàng)新和市場(chǎng)機(jī)制創(chuàng)新還有待進(jìn)一步加強(qiáng)[19]；② 注重產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加強(qiáng)企業(yè)在醫(yī)療人工智能臨床轉(zhuǎn)化中的作用。鼓勵(lì)高校及科研院所繼續(xù)發(fā)揮強(qiáng)大的技術(shù)支持作用，同時(shí)借鑒美國的有益經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)企業(yè)在臨床轉(zhuǎn)化中發(fā)揮更大作用，從而加強(qiáng)產(chǎn)品與市場(chǎng)的有效結(jié)合，提高產(chǎn)品實(shí)用性。

綜上所述，通過對(duì)中美兩國的醫(yī)療人工智能臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)其注冊(cè)現(xiàn)狀進(jìn)行比較研究，可為我國加速醫(yī)療人工智能臨床轉(zhuǎn)化提供參考和依據(jù)。