基于人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)療中的應(yīng)用

鄭軻心

（解放軍總醫(yī)院海南醫(yī)院，海南 三亞 572000）

0 研究背景

基于人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)是指在計(jì)算機(jī)原有功能基礎(chǔ)上，賦予計(jì)算機(jī)人體大腦的思考能力，使計(jì)算機(jī)能夠像人類一樣進(jìn)行學(xué)習(xí)和思考。人工智能下的機(jī)器學(xué)習(xí)可以運(yùn)用到各大領(lǐng)域中，如制造業(yè)、金融業(yè)、科技領(lǐng)域、個(gè)性化教育、醫(yī)療事業(yè)等。在這些行業(yè)中，人工智能下的機(jī)器學(xué)習(xí)具體涉及的技術(shù)內(nèi)容是無人駕駛、人臉識(shí)別、自動(dòng)翻譯、協(xié)助醫(yī)療診斷等工作，這些工作內(nèi)容在現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)得到了應(yīng)用，并且獲得了成功。機(jī)器學(xué)習(xí)按照其對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的不相同，又可以分成監(jiān)督學(xué)習(xí)、非監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)化學(xué)習(xí)[1]。基于人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)主要的工作原理是能夠從原有的數(shù)據(jù)里探究出規(guī)律，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行相應(yīng)的操作和應(yīng)用。

在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的醫(yī)療過程中，可能會(huì)出現(xiàn)因醫(yī)療不及時(shí)、疾病預(yù)防不到位而導(dǎo)致疾病的嚴(yán)重化或者是新的疾病出現(xiàn)，或因醫(yī)生本身醫(yī)學(xué)能力有限和基層醫(yī)院的醫(yī)療設(shè)施設(shè)備不夠完善，導(dǎo)致出現(xiàn)誤診或不能診斷疾病的情況。隨著人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的跨領(lǐng)域深入發(fā)展，如今通過機(jī)器可以做到疾病風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)，甚至還能對(duì)一些疾病進(jìn)行診斷。美國國家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)學(xué)院的有關(guān)醫(yī)學(xué)研究表明，誤診有百分之十的概率會(huì)導(dǎo)致人死亡，還有百分之六到百分之七的概率會(huì)出現(xiàn)并發(fā)癥。而相對(duì)于人工就診，機(jī)器就診在很大程度上避免了上述問題，并且機(jī)器可以24小時(shí)不間斷工作、應(yīng)急能力強(qiáng)、工作效率高。我國幅員遼闊，醫(yī)療設(shè)施設(shè)備及醫(yī)學(xué)人才分布不均勻，發(fā)展相對(duì)落后的地方醫(yī)療設(shè)施設(shè)備難免比不上發(fā)展較快的地方。而人工智能也可以在一定程度上解決這些問題，給基層的醫(yī)療機(jī)構(gòu)賦予新功能、使其具有院士級(jí)別的看病能力。

1 人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的價(jià)值分析

1.1 帶動(dòng)醫(yī)療服務(wù)品質(zhì)的躍升

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)生活質(zhì)量的追求、對(duì)身心健康的認(rèn)知不斷提升，醫(yī)療成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。之前的醫(yī)療體系在技術(shù)、效率、信息處理等方面存在局限性，現(xiàn)在人工智

能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域得到了廣泛使用，上述醫(yī)療行業(yè)的不足在很大程度上得到了改善。人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)在網(wǎng)絡(luò)信息的支撐下，能夠及時(shí)處理并分析患者當(dāng)下的情況，自患者診斷、信息傳遞、處方分析、方案下發(fā)到費(fèi)用審核等環(huán)節(jié)，都能夠在線上操作，這提高醫(yī)院的工作效率，還因網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有較強(qiáng)的計(jì)算能力避免了出錯(cuò)的情況，大幅度提升了醫(yī)院的工作效率和質(zhì)量?？偨Y(jié)當(dāng)下的醫(yī)療現(xiàn)狀，可以從中發(fā)現(xiàn)存在專業(yè)醫(yī)療工作人員人數(shù)不夠、醫(yī)療設(shè)施設(shè)備不夠先進(jìn)、專業(yè)醫(yī)療場所的數(shù)量不足、患者的體驗(yàn)感不理想等問題，阻礙了醫(yī)療行業(yè)的健康發(fā)展。但是隨著人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展，彌補(bǔ)了以上不足。人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)可以從視覺、聽覺、觸覺上滿足患者的需要，為用戶帶來更好的體驗(yàn)。

1.2 帶動(dòng)醫(yī)療技術(shù)水平的躍升

人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn)不僅體現(xiàn)在提高服務(wù)方面，還體現(xiàn)在技術(shù)方面。醫(yī)療設(shè)備是醫(yī)療機(jī)構(gòu)的核心，醫(yī)學(xué)檢測(cè)和患者的治療都依賴于醫(yī)療設(shè)備，而傳統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備因操作難度大、操作系統(tǒng)復(fù)雜，所以真正想要使用，在醫(yī)治過程需要大量的投入。當(dāng)下，隨著社會(huì)的進(jìn)步，我國傳統(tǒng)的醫(yī)療領(lǐng)域也發(fā)生了變化，進(jìn)一步得到了進(jìn)展。人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的使用使原有復(fù)雜的操作過程變得簡便化，還可以讓數(shù)據(jù)得以實(shí)時(shí)共享。近幾年來，醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展逐漸將人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的應(yīng)用納入到未來發(fā)展規(guī)劃里。比如，遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程手術(shù)、遠(yuǎn)程問診等有了新的進(jìn)展，這些都是運(yùn)用人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)來實(shí)現(xiàn)的，讓患者享有了更加專業(yè)的醫(yī)療手段。與此同時(shí)，人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)還能做到醫(yī)療技術(shù)的整合，比如，智能影像識(shí)別、智能健康分析、智能診斷等，促進(jìn)醫(yī)療技術(shù)水平得到統(tǒng)一，提高了醫(yī)學(xué)水平。

2 機(jī)器學(xué)習(xí)當(dāng)前在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

以下這些應(yīng)用雖然不夠完善，但是能體現(xiàn)出機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)療行業(yè)中的影響。

2.1 醫(yī)療圖像診斷

機(jī)器的學(xué)習(xí)是一種深層次的學(xué)習(xí)，計(jì)算機(jī)視覺一直是較為突出的技術(shù)突破，這也是機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)療行業(yè)非常活躍的部分。在醫(yī)學(xué)中，影像學(xué)是關(guān)鍵內(nèi)容，醫(yī)學(xué)影像在大部分就診過程中起著不可或缺的作用，是重要的資料。由于深度學(xué)習(xí)的廣泛應(yīng)用和包含形態(tài)豐滿多樣化的醫(yī)學(xué)圖片，已經(jīng)變成人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)診斷中的重要內(nèi)容，因此深度學(xué)習(xí)也在醫(yī)療診斷中發(fā)生了巨大影響。

不過深度學(xué)習(xí)應(yīng)用的解釋力還是很有限的，深度認(rèn)知系統(tǒng)在經(jīng)過訓(xùn)練之后無法解釋出自己是如何進(jìn)行預(yù)測(cè)的，即使機(jī)器推測(cè)結(jié)論是準(zhǔn)確的。這個(gè)“黑盒子問題”在醫(yī)學(xué)中富有挑戰(zhàn)性，因?yàn)獒t(yī)務(wù)人員們?cè)趯?duì)機(jī)器預(yù)測(cè)流程缺乏任何認(rèn)識(shí)的情形下，針對(duì)其推測(cè)結(jié)論做出任何判斷，并不是完全地信任，即使可能大量的事實(shí)都已驗(yàn)證了機(jī)器的建議是正確的[2]。

2.2 臨床醫(yī)學(xué)診斷

人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)在臨床醫(yī)學(xué)診斷中主要被用在診斷智能庫的建立，即運(yùn)用人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的語言識(shí)別表示、邏輯推理等技能，模擬出醫(yī)學(xué)專家治療病人的全過程。機(jī)器可以根據(jù)患者的基本體征和癥狀描述來模擬醫(yī)生對(duì)患者給出診斷，甚至可以根據(jù)學(xué)習(xí)給患者開處方和藥療單。專家系統(tǒng)這項(xiàng)技術(shù)基于臨床診斷的大數(shù)據(jù)分析，不僅可以學(xué)習(xí)專家寶貴醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)，而且還能夠進(jìn)行醫(yī)療信息的分享。對(duì)醫(yī)生來說，這個(gè)系統(tǒng)是個(gè)輔助工具，不但可以協(xié)助醫(yī)師處理在臨床治療上出現(xiàn)的困難，還可以協(xié)助醫(yī)師提高工作質(zhì)量與工作效率，同時(shí)可有針對(duì)性地幫助醫(yī)生給予患者更好的治療方案。

與此同時(shí)，還有透明性和靈活性的特點(diǎn)。專家系統(tǒng)與人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合，可以解決在醫(yī)療過程中人手不足的情況，還能在一定程度上減少出現(xiàn)誤診或者漏診的概率。專家系統(tǒng)將醫(yī)生從繁忙的工作中解放出來，有助于醫(yī)生更加去深入了解患者的具體情況，并為其制定出更加全面的醫(yī)療方案，加快了患者康復(fù)的時(shí)間。合理科學(xué)地使用專家系統(tǒng)還能拓展醫(yī)生在用藥方面的知識(shí)，促進(jìn)醫(yī)生能開出更為科學(xué)的藥方，提升醫(yī)生的服務(wù)水平。除上述內(nèi)容之外，專家系統(tǒng)還能保障建立和書寫病例的準(zhǔn)確性，把醫(yī)生的診斷過程完整地記錄下來，方便醫(yī)生日后查閱，這樣從根本上控制了醫(yī)療事故率，還為臨床提供了依據(jù)。尤其是剛開始進(jìn)入醫(yī)院工作的人員，因?yàn)閷?shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，需要不斷學(xué)習(xí)，可以利用專家系統(tǒng)可以提升就診水平，最大程度上給患者制定出最適合的治療方案，提高工作質(zhì)量，降低出現(xiàn)誤診的概率。

2.3 口腔修復(fù)

人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)在口腔修復(fù)領(lǐng)域也取得了一些成果。該系統(tǒng)包含實(shí)現(xiàn)支架可摘義齒的專家管理系統(tǒng)，這種體系在實(shí)際操作流程中，能夠模擬專家治療的流程，同時(shí)還能夠針對(duì)病人的實(shí)際狀況給出比較合理的治療方法[3]。這可以確保醫(yī)師在全面熟悉病人的狀況下，提供更有效的、有針對(duì)性服務(wù)。不僅如此，該系統(tǒng)還能完成病例登記等工作，幫助醫(yī)生減輕工作量，并且確保書寫的準(zhǔn)確性。除上述內(nèi)容之外，隨著人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，一部分口腔醫(yī)學(xué)院研發(fā)了正頜外科專家預(yù)測(cè)系統(tǒng)。該項(xiàng)系統(tǒng)的建立以及在實(shí)際中的應(yīng)用，除了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)種類不一的牙頜面畸形病人做出有針對(duì)性的術(shù)前治療，還可以在設(shè)計(jì)手術(shù)和模擬手術(shù)的過程中，起到實(shí)質(zhì)性的效果[4]。

除了上述這些功能，該系統(tǒng)還有預(yù)測(cè)功能。具體工作流程是以經(jīng)過面像的方式，進(jìn)行針對(duì)性的預(yù)測(cè)和評(píng)估。另外，還可以與一些數(shù)字化設(shè)備和與口腔設(shè)施系統(tǒng)產(chǎn)生密切聯(lián)系，在實(shí)踐過程中利用這種設(shè)施系統(tǒng)，既可以提高實(shí)際使用的效果和品質(zhì)，還可以給病人提供較好的咨詢服務(wù)。

2.4 機(jī)器人手術(shù)

達(dá)芬奇機(jī)器人在醫(yī)療行業(yè)中的手術(shù)領(lǐng)域受到大量的關(guān)注，外科醫(yī)生通過操作靈敏的機(jī)器人手臂在緊密的空間完成手術(shù)。機(jī)器人會(huì)利用計(jì)算機(jī)的視覺技術(shù)，包括在機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，來識(shí)別距離甚至是特定的身體部位。以頭發(fā)移植術(shù)為例，可以識(shí)別轉(zhuǎn)移在頭部上的毛囊等。除上述內(nèi)容之外，在接收作業(yè)人的指令時(shí)也可以做到穩(wěn)定機(jī)器人手臂。當(dāng)下，機(jī)器人的使用僅僅局限在外科領(lǐng)域中，即醫(yī)生借助其靈活度來完成一部分工作。

2.5 智能健康管理

人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)中被廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域之一還有智慧健康管理系統(tǒng)等，這在人類日常生活管理工作中具有著至關(guān)重要的意義。而在人類的日常生活中，通過運(yùn)用智慧體檢、健康輔助管理系統(tǒng)和咨詢服務(wù)平臺(tái)等人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)而更加便利。人們可以借助智能體檢設(shè)備進(jìn)行體檢，通過智能體檢設(shè)備可以對(duì)人體體重、血壓、血脂、脂肪等多種內(nèi)容進(jìn)行檢測(cè)判斷，并能夠通過簡單分析人類身體的各種參數(shù)，可以隨時(shí)指導(dǎo)人們防治慢性病等。除上述內(nèi)容之外，智能體檢設(shè)備還可以把相應(yīng)的體檢數(shù)據(jù)發(fā)送到云端存儲(chǔ)，便于人們?cè)谌蘸笠玫臅r(shí)候抽取出來。

依據(jù)人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)創(chuàng)建的智能設(shè)備能夠檢測(cè)到人體的特征，如飲食、睡眠、身體各項(xiàng)指標(biāo)等。利用人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)可以對(duì)人體各項(xiàng)身體素質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并制定較為準(zhǔn)確的規(guī)劃，提供專業(yè)的身體管理方案，時(shí)刻對(duì)用戶的身體健康予以關(guān)注。除此之外，人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)還能時(shí)刻對(duì)人們的身體健康情況進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判。當(dāng)使用者身體狀況發(fā)生異樣時(shí)，醫(yī)生可以評(píng)估出病癥所產(chǎn)生的危險(xiǎn)性，并時(shí)刻提示用戶注意自己的身體，同時(shí)還能給用戶提供降低風(fēng)險(xiǎn)的方案。

人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)還為用戶帶來了后續(xù)服務(wù)，可以協(xié)助患者準(zhǔn)確檢測(cè)人體的數(shù)據(jù)，從病人獲取生命特征，并提供精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的診斷反饋?；谝苿?dòng)終端或者智慧終端的設(shè)備，用戶都可以隨時(shí)聯(lián)系保健咨詢服務(wù)中心，查詢自己的健康狀況，并附以專門的疾病分析。同時(shí)，服務(wù)臺(tái)還給用戶設(shè)置了專門的保健管理師，可以進(jìn)行免費(fèi)針灸理療、送藥等業(yè)務(wù)[5]。心理是人類保健的重要組成部分，傳統(tǒng)的心理咨詢師需要預(yù)約咨詢，同時(shí)需要承擔(dān)高昂的醫(yī)療費(fèi)用。隨著人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的進(jìn)展，目前已經(jīng)開發(fā)出了專屬AI心靈咨詢師，能夠使用語音識(shí)別、智能匹配等功能，仔細(xì)分析用戶在溝通過程中的語氣、手勢(shì)、面部表情等，為用戶解決心理問題。

3 結(jié)束語

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)除了能夠在一定程度上模擬人們的思維、想法，還能夠掌握新的大數(shù)據(jù)信息，能夠?yàn)獒t(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來新的研究方法[6]。人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)在很多方面彌補(bǔ)了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中的不足，隨著人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的深入發(fā)展，其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的影響也被逐步拓展。在未來，人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)將會(huì)變得更加成熟，還會(huì)被運(yùn)用到醫(yī)療的各個(gè)領(lǐng)域中。除上述內(nèi)容之外，人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)的使用還會(huì)解決當(dāng)下我國醫(yī)療資源分布不均的問題，給基層的醫(yī)療機(jī)構(gòu)帶來更先進(jìn)的醫(yī)治技術(shù)和醫(yī)療保障。總而言之，人工智能機(jī)器學(xué)習(xí)有很大的發(fā)展市場和發(fā)展?jié)摿?，除了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對(duì)其他領(lǐng)域的發(fā)展也會(huì)有很大的影響。■