濟南市第三人民醫(yī)院 (山東 濟南 250132)
內(nèi)容提要:目前,人工智能技術(shù)作為重點研究的技術(shù),逐漸也成為了醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的重點技術(shù)。本文主要探討了人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域中最重要的四個應(yīng)用:醫(yī)療影像的人工智能分析,疾病智能診斷,人工智能手術(shù)機器人,人工智能輔助藥物研發(fā)。雖然人工智能在這四個方面擁有顯著優(yōu)勢,但也不得不面對來自患者的認(rèn)可度,人工智能技術(shù),隱私監(jiān)管等方面的挑戰(zhàn)。以人工智能為基礎(chǔ)的醫(yī)療發(fā)展有著廣闊的機遇,但仍需要謹(jǐn)慎的解決中間所要遇到的挑戰(zhàn)。
近些年,人工智能在各個領(lǐng)域迅速發(fā)展,在工業(yè)界與學(xué)術(shù)界得到了尤其廣泛地重視?!叭斯ぶ悄堋钡母拍钭钤缣岢鲇诙兰o(jì)五十年代。它可以被簡單定義為用人工方法使得機器擁有類人智能,比如像人一樣觀察,說話,思考和行動。
人工智能方法通過對海量醫(yī)療數(shù)據(jù)進行分析,可以綜合各方面影響,得到較為準(zhǔn)確的診斷結(jié)果,速度快,客觀性強,可以輔助醫(yī)生進行診斷和醫(yī)學(xué)研究[1-3]。截止到2018年,在全球范圍內(nèi),已經(jīng)成立了107家人工智能醫(yī)療創(chuàng)業(yè)公司[4]。比如,國內(nèi)的騰訊覓影實驗室,科大訊飛的智慧醫(yī)療事業(yè)部,國外谷歌的DeepMind Health、IBM Watson Health等機構(gòu)在醫(yī)療領(lǐng)域也已取得了突出進展。
人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在以下四個方面:醫(yī)療影像的人工智能分析,疾病智能診斷,人工智能手術(shù)機器人,人工智能輔助藥物研發(fā)等。
據(jù)國家衛(wèi)健委公開資料表示,未來五年內(nèi),醫(yī)學(xué)影像人工智能系統(tǒng)市場份額最少有近200億元,市場前景十分廣闊。人工智能分析醫(yī)療影像的方法與人類似,對于大量的醫(yī)療影像,將專家給出的診斷結(jié)果輸入人工智能模型,讓其自己去學(xué)習(xí)如何診斷影像,學(xué)習(xí)之后人工智能的診斷水平甚至可以超過一般醫(yī)生的專業(yè)水平[5]。目前,人工智能技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于輔助醫(yī)生的臨床工作,例如肺癌早期篩選、乳腺癌早期篩選、宮頸癌早期篩選等方面[6,7]。人工智能進行影像分析的特點是速度快,穩(wěn)定性高,成本低。分析一張醫(yī)療圖像往往只需要幾分鐘甚至幾秒鐘的時間,可大大提高醫(yī)生的診斷效率[8]。
人工智能可以直接進行醫(yī)療診斷并且給出進一步的治療方案,比如,IBM與美國腫瘤醫(yī)院共同開發(fā)的沃森醫(yī)生平臺[1]。它可以在短時間內(nèi)綜合患者的各類信息,結(jié)合上百萬的資料給出精準(zhǔn)的診斷結(jié)果和治療方案。同時,它會根據(jù)分析結(jié)果給醫(yī)生提供可靠的醫(yī)療建議,從而進一步提高了診斷效率[9]。引入沃森這樣的人工智能系統(tǒng)可以很好地緩解醫(yī)生誤診漏診的情況,方便醫(yī)院更好地服務(wù)于患者。
人工智能除了給出診斷結(jié)果還可輔助進行手術(shù),其主要設(shè)計概念為通過微創(chuàng)的手段輔助復(fù)雜的外科手術(shù)。其中最有名的是達芬奇機器人[4]。達芬奇機器人是一種人機協(xié)作型機器人,在手術(shù)過程中,醫(yī)生可以在千里之外運用機械臂實時精準(zhǔn)的進行手術(shù)輔助。智能手術(shù)機器人的優(yōu)異表現(xiàn),讓大家看到了其廣泛用于臨床的希望[10,11]。
在人工智能輔助藥品研發(fā)方面,傳統(tǒng)的藥品研發(fā)方法周期長,成本高,一款新藥從研發(fā)到上市面臨著高周期、高成本的問題,從藥物研發(fā)到上市可高達12~14年。人工智能可以在早期藥物的篩查中提高成功率[12],從而大幅度降低藥品研發(fā)成本。一個成功的案例是美國的Berg公司,其運用人工智能技術(shù),只需要9~12個月就可以研制出一款新藥[5]。
人工智能雖然在醫(yī)療領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,但是仍面臨著一些挑戰(zhàn),比如在患者的認(rèn)可度上,人工智能技術(shù)上,隱私監(jiān)管上。
研究表明,現(xiàn)階段在醫(yī)療診斷方面,人工智能技術(shù)只能作為一個輔助工具,而不能完全替代醫(yī)生[13]。一方面,患者已經(jīng)熟悉了望聞問切的診斷模式,對人工智能技術(shù)會抱著懷疑態(tài)度[14,15]。另一方面,患者與機器交互的效果遠遠低于患者與醫(yī)生交互的效果,醫(yī)生對于疾病的診斷很重要的一點是,他們依靠的是科學(xué)的思維和臨床經(jīng)驗,而機器僅僅是依靠冰冷的計算機算法。因此,從患者角度講,醫(yī)生仍是首選,人工智能在患者認(rèn)可度的路上任重而道遠。
另外,人工智能技術(shù)仍存在不容忽視的技術(shù)短板。例如醫(yī)療影像分析,一個完善的人工智能模型往往需要大量的標(biāo)注數(shù)據(jù)進行模型的建立和訓(xùn)練,然而對于單個醫(yī)療機構(gòu)來說,其保存的醫(yī)療影像往往是有限的;再如,人工智能模型的通用性不高,魯棒性較差,不同設(shè)備拍攝出的醫(yī)療影像對于人來說往往不是問題,但是對于人工智能模型來說,可能換了一個設(shè)備之后,會給出相當(dāng)糟糕的診斷結(jié)果,這就大大限制了人工智能在臨床的應(yīng)用。
更重要的是,我國在隱私監(jiān)管上制度仍不完善,隱私泄露事件層出不窮。患者的疾病問題屬于絕對的隱私,運用人工智能技術(shù)進行診斷和治療的同時,如果患者隱私得不到保障,將大大阻礙人工智能在醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展。因此應(yīng)當(dāng)盡早的根據(jù)現(xiàn)今的現(xiàn)實狀況采取措施對人工智能進行監(jiān)管,避免出現(xiàn)因大量的醫(yī)療隱私泄露所產(chǎn)生的不良后果[16]。
當(dāng)前,人工智能已經(jīng)在醫(yī)療領(lǐng)域得到了廣泛的運用,人工智能與醫(yī)生互為補充,相互促進提高。如今,已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品可以在手機端診斷皮膚癌,而且其準(zhǔn)確度超過一般醫(yī)生。試想,如果有一天,通過手機上的傳感器采集患者信息,然后通過手機中的人工智能算法得到診斷結(jié)果,比如青光眼、B超等可以通過手機診斷,而且其結(jié)果要比普通醫(yī)生的準(zhǔn)確度還要高,那必將推動現(xiàn)代醫(yī)學(xué)走向新的時代。諾貝爾獎獲得者屠呦呦教授通過大量人工實驗,耗費大量的資源提取出青蒿素,被譽為可以拯救2億人口的偉大發(fā)現(xiàn)。試想,如果人工智能技術(shù)在藥物研發(fā)方面的成功經(jīng)驗可為我們所用,發(fā)現(xiàn)中藥起作用的背后深層的內(nèi)在規(guī)律,我們便可能發(fā)掘出更多的“青蒿素”。這對中醫(yī)藥的發(fā)展有巨大的推動作用,還可以造福人類。
面對如此巨大的機遇,我國的科研人員必將努力奮斗,克服重重難關(guān),讓人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域大放異彩。