人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用

文/朱壽華 凌澤農(nóng) 周金花

（1.廣西中醫(yī)藥大學(xué) 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530200 2.廣西中醫(yī)藥大學(xué)公共衛(wèi)生與管理學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530200）（3.廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院仁愛分院婦科 廣西壯族自治區(qū)南寧市 530200）

人工智能技術(shù)是廣泛的交叉前沿學(xué)科，近年來計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展，人工智能是計(jì)算機(jī)學(xué)科中涉及研究應(yīng)用智能機(jī)器的分支，其主要目標(biāo)是研究計(jì)算機(jī)模仿人腦的某些智力能力，人工智能技術(shù)涉及到智能專家系統(tǒng)、語言處理、智能數(shù)據(jù)檢索，智能控制等諸多方面，取得了突出的成就，如語言翻譯系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)程序自動生成系統(tǒng)，指紋識別等具有高級智能化的系統(tǒng)。人工智能技術(shù)逐漸成熟完成，提高了各應(yīng)用領(lǐng)域的科技頷聯(lián)合，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。人工智能在醫(yī)療行業(yè)具有較高的實(shí)用價(jià)值。目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域在現(xiàn)代影像技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)支持下更加強(qiáng)大，將人工智能技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域，可以憑借人工智能技術(shù)優(yōu)勢提升醫(yī)療領(lǐng)域技術(shù)水平，減輕醫(yī)護(hù)人員勞動強(qiáng)度。大力推進(jìn)人工智能+醫(yī)療健康能有效促進(jìn)醫(yī)療服務(wù)創(chuàng)新供給，本文從智能化醫(yī)療應(yīng)用等方面分析人工智能對醫(yī)療健康領(lǐng)域的影響，對人工智能技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行展望。

1 人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域中應(yīng)用的意義

人工智能是研究開發(fā)用于模擬擴(kuò)展人類智能應(yīng)用的學(xué)科，人工智能是通過技術(shù)手段使機(jī)器智能化，使機(jī)器完成某些對智力要求較高的工作，能在以往人類無法實(shí)施的領(lǐng)域工作。人工智能技術(shù)快速發(fā)展，在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

1943年沃倫·麥卡洛克首次提出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概念，1955年約翰·麥卡錫首次提出人工智能的概念。80年代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與BT 算法提出，出現(xiàn)了語音識別等計(jì)劃。1997年超級計(jì)算機(jī)戰(zhàn)勝俄羅斯國際象棋冠軍卡斯帕羅夫，人工智能證明相對人類推算的優(yōu)勢。2006年Hinton 提出深度學(xué)習(xí)技術(shù)，AI 在各領(lǐng)域迅速得到發(fā)展應(yīng)用。2012年，吳恩達(dá)通過提取千萬未標(biāo)記圖像，訓(xùn)練16000 電腦處理器組成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)通過自我深度學(xué)習(xí)算法從照片中準(zhǔn)確識別貓科動物。2016年阿法狗與世界圍棋冠軍李世石比賽取勝，人工智能代表機(jī)器在圍棋領(lǐng)域首次戰(zhàn)敗人類[1]。

人工智能的核心是算法，基礎(chǔ)條件是數(shù)據(jù)，醫(yī)療與人工智能結(jié)合關(guān)鍵要素是算法+計(jì)算能力，醫(yī)療領(lǐng)域有效的大數(shù)據(jù)是人工智能應(yīng)用的基礎(chǔ)，醫(yī)療數(shù)據(jù)有效性包括電子化程度，電子化程度強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)供給量，共享機(jī)制強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)獲取渠道便捷性。隨著互聯(lián)網(wǎng)普及，各級醫(yī)療機(jī)構(gòu)，行政機(jī)構(gòu)普遍了解互聯(lián)網(wǎng)，為大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。借助人工智能技術(shù)開展智慧醫(yī)療成為醫(yī)療領(lǐng)域熱點(diǎn)。

當(dāng)前我國醫(yī)療服務(wù)能力無法滿足群眾對醫(yī)療服務(wù)的需求，隨著社會的發(fā)展，醫(yī)療服務(wù)需求激增。我國衛(wèi)生資源總量不足，人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用對于醫(yī)療健康領(lǐng)域，如藥物研發(fā)等，提升了醫(yī)療服務(wù)能力，推進(jìn)人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用，將有效促進(jìn)醫(yī)療服務(wù)創(chuàng)新供給。

2017年，國務(wù)院印發(fā)《人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出建立人工智能關(guān)鍵技術(shù)體系，工信部印發(fā)《促進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃》對人工智能技術(shù)發(fā)展做出詳細(xì)規(guī)劃，2018年國務(wù)院印發(fā)《促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康發(fā)展的意見》允許依托醫(yī)療機(jī)構(gòu)發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院，輔助診斷，輔助護(hù)理，輔助醫(yī)院管理，輔助減少計(jì)量誤差，藥品研發(fā)等醫(yī)療健康領(lǐng)域?qū)I 技術(shù)有強(qiáng)大的需求。

2 人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的典型應(yīng)用

醫(yī)療行業(yè)高度復(fù)雜，是自動化智能化的難點(diǎn)。隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用于疾病預(yù)防，風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測，新藥開發(fā)等領(lǐng)域，人工智能在英美等先進(jìn)國家醫(yī)療機(jī)構(gòu)全面實(shí)踐，人工智能在醫(yī)學(xué)影像識別，醫(yī)療智能廸等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用[2]。

人工智能醫(yī)學(xué)智能決策是使計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)專業(yè)醫(yī)學(xué)知識，對疾病進(jìn)行診斷。2012年美國IBM 研發(fā)人工智能系統(tǒng)Watson，通過自主學(xué)習(xí)通過了執(zhí)業(yè)醫(yī)師資格考試。病理科醫(yī)生必須不斷學(xué)習(xí)不同的影像數(shù)據(jù)，才能積累豐富的影像診斷經(jīng)驗(yàn)，人工智能系統(tǒng)可通過自主學(xué)習(xí)記憶大量影像數(shù)據(jù)，對影像結(jié)果進(jìn)行初始判定，由醫(yī)生復(fù)核快速得出診斷結(jié)果。醫(yī)生積累閱片量有限，但人工智能數(shù)量及經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)超人類醫(yī)生。健康管理主要通過對人體健康信息采集，制定個(gè)性化監(jiān)管方案，達(dá)到預(yù)防疾病發(fā)生的目的。目前國內(nèi)通過人工智能采集中醫(yī)四診數(shù)據(jù)研制的中醫(yī)四診儀，使人們可以依據(jù)儀器判斷癥候進(jìn)行調(diào)理。

以往針對某項(xiàng)疾病候選藥物的篩選往往要耗費(fèi)很長時(shí)間，需花費(fèi)巨額資金。計(jì)算機(jī)與人工智能技術(shù)結(jié)合使得疾病候選藥篩選更加高效準(zhǔn)確，大大降低成本。Atomwise 利用人工智能系統(tǒng)篩選埃博拉病毒藥物，分析測試7000 多種藥物后找出兩種候選藥。2017年，JosephP 在《Oncogene》雜志發(fā)表研究成果，篩選出上市藥物適應(yīng)癥，系統(tǒng)基于對PDA 批準(zhǔn)上市藥物大數(shù)據(jù)篩選與目標(biāo)疾病匹配，快速發(fā)現(xiàn)具有潛在療效的治療藥物。

手術(shù)機(jī)器人是人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域核心技術(shù)應(yīng)用，可以減少人為因素導(dǎo)致失誤，部分手術(shù)無需醫(yī)生操作，由機(jī)器人診斷患者疾病確定手術(shù)方案，2017年我國研發(fā)手臺自動種牙機(jī)器人，將兩顆新牙種入患者口腔，快速完成手術(shù)，未來人工智能機(jī)器人將具備獨(dú)立的手術(shù)能力。

3 人工智能在醫(yī)療行業(yè)的成功應(yīng)用

隨著人工智能技術(shù)不斷發(fā)展，有不少應(yīng)用人工智能提高醫(yī)療服務(wù)水平的案例，人工智能技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療健康領(lǐng)域的各方面，包括醫(yī)學(xué)影像分析，健康管理，新藥研發(fā)等。過去醫(yī)生以自己的醫(yī)療知識為基礎(chǔ)，根據(jù)病人癥狀判斷病癥，人們將人工智能技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療輔助診斷，讓計(jì)算機(jī)構(gòu)建智能診療系統(tǒng)，幫助醫(yī)生完成快速準(zhǔn)確診斷。Watson 是認(rèn)知計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的杰出代表，融合了自動推理技術(shù)，認(rèn)知技術(shù)，可快速完成大規(guī)模信息搜集分析，對特定問題推理論證。Watson 可以在17s 內(nèi)閱讀24.8 萬篇論文，10.6 萬份臨床報(bào)告，2012年Watson 部署在美國多家醫(yī)院提供輔助診療服務(wù)。Watson 提供診療服務(wù)病種包括乳腺癌、膀胱癌等多種癌癥[3]。

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)影像診斷中，醫(yī)生要用肉眼查看X 光等醫(yī)學(xué)影像資料，人工智能醫(yī)學(xué)影像分析系統(tǒng)可以自動識別患者影像數(shù)據(jù)，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像分析的人工智能產(chǎn)品可以獨(dú)立給出診斷結(jié)論。如舊金山Enlitic 公司將深度學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于腫瘤檢測，構(gòu)建智能系統(tǒng)學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)，歸納出腫瘤在圖像數(shù)據(jù)中的特征，判斷惡性腫瘤的模式，公司研發(fā)的惡性腫瘤檢測系統(tǒng)超過放射科醫(yī)生，我國人工智能技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像分析案例很多，如騰訊推出的騰訊覓影將人工智能技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像分析，能有效輔助醫(yī)生對食管癌，糖尿病視網(wǎng)膜病變等疾病進(jìn)行診斷篩查，騰訊覓影與十多家三甲醫(yī)院建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。

醫(yī)療數(shù)據(jù)治理是對雜亂的醫(yī)療健康數(shù)據(jù)進(jìn)行深度治理，過去醫(yī)療信息系統(tǒng)不完善，在記錄病歷時(shí)往往存在記錄格式不規(guī)范等問題，通過引入人工智能可以利用自然語言處理技術(shù)，將非結(jié)構(gòu)化病歷轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。我國許多人工智能醫(yī)療企業(yè)將醫(yī)療數(shù)據(jù)作為重要方向，如上海森以智能致力于醫(yī)療數(shù)據(jù)治理，將醫(yī)療數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量醫(yī)療數(shù)據(jù)，可完成病歷自動處理，其處理水平相當(dāng)于具有8年臨床教育的醫(yī)學(xué)研究生。醫(yī)療數(shù)據(jù)處理應(yīng)用中語音錄入病歷可以代替打字，語音企業(yè)開始研發(fā)語音識別技術(shù)的電子病歷產(chǎn)品，讓醫(yī)生通過說話與電腦，移動查房設(shè)備交互，醫(yī)生說話內(nèi)容保存在醫(yī)療系統(tǒng)中，醫(yī)患溝通中人工智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)記錄過程，通過語音識別將患者的主訴等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化整理，供醫(yī)生診療使用。

健康管理終端通過與軟件結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對人體數(shù)據(jù)采集等功能，給出改善建議，主要應(yīng)用于疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測，睡眠監(jiān)測，老年人護(hù)理等。健康管理是變被動治療為主動健康監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)貫穿于用戶生命周期的數(shù)據(jù)采集。健康管理平臺技術(shù)發(fā)展促進(jìn)醫(yī)療健康應(yīng)用創(chuàng)新，提供高效的醫(yī)療健康服務(wù)，有效緩解醫(yī)療資源供需矛盾，為改善人民健康水平提供支持。

4 人工智能在醫(yī)療健康中應(yīng)用面臨的問題

目前人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域處于起步階段，距離智慧醫(yī)療仍存在很大差距，要想保證AI 在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用深入發(fā)展，仍有許多問題亟待解決。目前人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域中的應(yīng)用面臨的問題主要包括數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，倫理問題，人才匱乏，法律監(jiān)管問題等。

當(dāng)前人工智能發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)是AI 實(shí)現(xiàn)的前提基礎(chǔ)，目前大多數(shù)醫(yī)院對醫(yī)療數(shù)據(jù)開放態(tài)度不積極，一些醫(yī)院愿意合作開放醫(yī)療數(shù)據(jù)，但由于臨床數(shù)據(jù)質(zhì)量欠佳，數(shù)據(jù)采集量不夠，距離理想狀態(tài)的數(shù)據(jù)存在很大差距。如何滿足算法模型對數(shù)據(jù)訓(xùn)練的要求，是需要業(yè)內(nèi)共同思考解決的問題。高質(zhì)量的醫(yī)療數(shù)據(jù)對提升AI 在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用的準(zhǔn)確性非常重要，我國醫(yī)院數(shù)據(jù)大部分為非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，由于疾病復(fù)雜性，如將數(shù)據(jù)細(xì)分到每種疾病可利用樣本少，AI 深度學(xué)習(xí)需要使用大量數(shù)據(jù)訓(xùn)練，我國各醫(yī)院系統(tǒng)缺乏聯(lián)系，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的臨床病歷報(bào)告，臨床用藥等細(xì)節(jié)缺失，造成醫(yī)療數(shù)據(jù)質(zhì)量低下。

智慧醫(yī)療的建設(shè)中產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，包括醫(yī)護(hù)人員工作信息等，存在較大安全隱患，目前國家相關(guān)法律不完善，現(xiàn)有病歷資料保護(hù)法律多為宣傳性條款。人工智能算法并非準(zhǔn)確無誤，臨床實(shí)踐中可能遇到未接受訓(xùn)練的數(shù)據(jù)，如智能算法出錯(cuò)造成患者誤診會導(dǎo)致出現(xiàn)醫(yī)療糾紛事故，在線問診等缺乏診療規(guī)范，發(fā)生醫(yī)療事故追責(zé)等問題是急需考慮的問題[4]。

5 人工智能技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的未來發(fā)展

人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域中具有廣闊的發(fā)展前景，目前人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，由于人工智能技術(shù)發(fā)展處于初期探索階段，由于各種原因人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域中的應(yīng)用仍面臨諸多問題。針對當(dāng)前人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域中的應(yīng)用困境，推進(jìn)未來人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中應(yīng)用應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范行業(yè)監(jiān)管，加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理，健全法律法規(guī)，重視培育復(fù)合型人才，促進(jìn)人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的深入應(yīng)用。

人工智能+醫(yī)療健康服務(wù)必須符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，保證對安全性，可追溯性等方面的要求，為有效評估AI 在醫(yī)療健康中的應(yīng)用，重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)必須落實(shí)，建立完善AI+醫(yī)療健康基礎(chǔ)共性，行業(yè)應(yīng)用等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，健全技術(shù)創(chuàng)新與標(biāo)準(zhǔn)化互動支撐機(jī)制，醫(yī)療相關(guān)人工智能技術(shù)不斷突破。將人工智能技術(shù)應(yīng)用于臨床工作需要建立監(jiān)管框架，強(qiáng)化約束引導(dǎo)，確保人工智能發(fā)展在安全范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對AI+醫(yī)療健康算法設(shè)計(jì)與成果應(yīng)用等流程監(jiān)管。

醫(yī)療大數(shù)據(jù)與人工智能發(fā)展中，個(gè)人隱私保護(hù)，國家安全問題等受到重視。各國對個(gè)人敏感信息的保護(hù)制定管理法律制度，目前法律不能界定健康數(shù)據(jù)的權(quán)屬問題，導(dǎo)致醫(yī)療數(shù)據(jù)難以共享。沒有大數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)戰(zhàn)略資源，無法保障人工智能的深入研究，我國移交數(shù)據(jù)大多數(shù)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，基于標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)高質(zhì)量的人工智能+醫(yī)療健康訓(xùn)練資源庫，建設(shè)滿足智能計(jì)算需求的基礎(chǔ)資源服務(wù)平臺，包括云端智能分析處理服務(wù)平臺等，使人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域中應(yīng)用得到保障。

人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康中的應(yīng)用需要有復(fù)合型人才，目前具有交叉學(xué)科的人才匱乏，生物醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程相脫離，需要完善基礎(chǔ)教育體系，重視培養(yǎng)AI+醫(yī)療健康理論技術(shù)的縱向復(fù)合型人才，掌握人工智能技術(shù)與醫(yī)療健康法律等橫向復(fù)合型人才，加強(qiáng)人才儲備建設(shè)，鼓勵(lì)引進(jìn)高端人才，重視人工智能與醫(yī)學(xué)交叉融合。

6 結(jié)語

人工智能技術(shù)對提升醫(yī)療水平具有重大作用，本文對人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行研究，當(dāng)前人工智能技術(shù)不斷進(jìn)步，人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在醫(yī)療機(jī)器，精確醫(yī)療等方面取得良好效果。隨著社會的進(jìn)步，當(dāng)前人口老齡化加速，對提高醫(yī)療技術(shù)，延長壽命的愿望更加強(qiáng)烈，隨著計(jì)算機(jī)視覺，機(jī)器人等技術(shù)不斷進(jìn)步，人工智能技術(shù)推動醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)變革是可行的手段。目前人工智能技術(shù)應(yīng)用仍存技術(shù)安全，信息化水平低等問題，針對人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用困境，需要加強(qiáng)技術(shù)研究，推動人工智能技術(shù)在醫(yī)療健康中的深入應(yīng)用。