胡志堅:人工智能在醫療領域應用初探
當前,人工智能技術在醫院獲得越來越廣泛的應用,可以輔助醫生診斷,對患者進行個性化醫療,開展醫學研究。“人工智能在醫療領域的應用是一個長期積累演變的過程。”福建醫科大學附屬協和醫院數字協和發展研究辦公室主任胡志堅在介紹人工智能在醫院探索應用時強調。
百年老院積極擁抱人工智能
福建醫科大學附屬協和醫院是一家擁有160多年歷史的百年老院,擁有海納百川的開放包容精神和尊醫重衛的良好社會風尚,在醫學發展層面,醫院樂于接納新事物,營造了良好的氛圍。醫院見證和推動了中國現代醫學發展:自主設計建造了亞洲第一座、世界第三座的高壓氧艙;編撰我國改革開放后第一部血液病專著《臨床血液病學》(陳捷先教授);國際首創“三尖杉酯堿治療真性紅細胞增多癥”。醫院處于福建省醫院第一方陣,CMI值(病例組合指數)居全國前列、福建省首位,擁有10個國家臨床重點專科,是國家綜合類區域醫療中心和國家心血管病區域醫療中心。
在推進人工智能技術在醫院應用方面,福建醫科大學附屬協和醫院展示了所具備的敢為天下先的勇氣。
胡志堅表示,數據、算法和計算力這三駕馬車,驅動人工智能應用飛速發展:得益于物聯網、社交媒體、移動設備的飛速發展與廣泛應用,世界產生并存儲的數據量急劇增加,海量數據為深度學習訓練、計算機視覺算法模型提供源源不斷的素材;以LeNet為基礎,相繼提出的AlexNet、ResNet、GAN等神經網絡模型及優化算法,在算法精度上每年都在不斷突破“極限”;GPU并行計算大幅提升機器學習效率,數據處理速度不再成為制約人工智能發展的瓶頸,并成為強大的驅動力。
在醫療領域,人工智能主要應用在包括醫學影像輔助診斷、臨床決策支持、病例分析、語言識別、藥物挖掘、健康管理、疾病風險預測等眾多場景,其中,基于深度學習的醫學影像輔助診斷是目前技術最成熟、應用最廣泛的場景。“人工智能的本質是基于大數據分析的智能決斷,影像是大數據挖掘、人工智能分析最合適的用武之地之一。”胡志堅強調。
他進一步指出,醫療人工智能技術里面的自然語言、智能信號處理等技術在臨床、慢病管理等方面獲得了應用。“醫學影像將是深度學習未來重要的應用場景,而且正處于飛速增長的過程。”他介紹,目前人工智能在醫學影像方面的應用獲得的關注最多,主要是對影像分類、目標檢測、圖形分割和影像檢索等。“從設備的圖像重建到平片閱讀,從眼底監測到腦疾病診斷,從乳腺疾病診斷到放化療中的器官分割和靶區勾畫,從骨傷鑒定到骨齡分析,從病理分析到超聲輔助診斷等各個方面,人工智能都有大量的研究和商業化的應用。”
在福建醫科大學附屬協和醫院,人工智能在肺癌篩查、骨齡監測、乳腺檢測、眼底篩查、科研大數據平臺等方面都布局了相關的應用,并開展了研究:人工智能是肺癌早篩得以普及與成功的關鍵支點,它有助于減少醫生視覺疲勞,提高醫生報告效率,更敏感和高效的檢出肺結節,自動提取結節表征,結節前后片對比分析與智能隨訪,輔助判斷結節的良惡性,通過“電子教科書”輔助,提升醫生診斷信心和診斷能力;全肺VR應用能充分放大病灶結構,清晰辨識結節與主要血管、支氣管的毗鄰方式,為術前規劃與模擬、術中導航等帶來了全新的技術變革,讓手術過程更加精準無誤,也為病情交流、多學科會診、醫患溝通等帶來了更直觀的視覺感受;在骨齡檢測方面,通過人工智能輔助,可在圖像上快速展示關鍵點位及其評級,并可調取同一病人的歷史影像,提供結構化影像報告,快速生成生長發育報告,對骨齡評價、影像所見、當前身高評價、遺傳身高預測、成年身高預測、體重體型等方面的描述,便于醫生診斷及制定個性化的干預方案;在乳腺檢測方面,人工智能可自動圈出可疑病灶并定位;識別腫塊、鈣化、結構扭曲、不對稱,以及淋巴結、乳頭凹陷等伴隨征象;自動輸出乳腺A、B、C、D致密分型;自動輸出BI-RADS分級;病灶自動配準;自動生成結構化報告;在眼底篩查方面,人工智能應用通過眼底彩照,可快速識別出高血壓、糖尿病、腎病、等慢性病以及致盲性眼病、神經科疾病等;在科研方面,人工智能可快速精準建立研究隊列,快速驗證研究思路,確定研究方向,助力科研。
深入推進人工智能在醫療的應用探索
“人工智能的本質是基于大數據分析的智能決斷,醫療領域是人工智能進行大數據挖掘、分析最適宜的用武之地。”胡志堅指出,人工智能模擬人體大腦的信息處理方式,可以提高醫療效率,緩解醫療資源的匱乏,提升醫療質量和科研水平,助力真實世界研究。
胡志堅進一步指出,人工智能從弱智能到強智能是一個循序漸進的過程,人工智能目前在醫療中的應用主要用于解決那些瑣碎、重復度高的醫療工作,并逐步發展為多病灶、全流程、全周期人工智能解決方案。
“當前,人工智能從影像到臨床到健康,全方位引領醫療升級。”胡志堅指出,人工智能的應用會按照以下幾個階段逐步演進提級:首先是“看懂”,包括視覺化醫療影像、建立解剖結構、影像智能處理和診斷;然后是“讀懂”,包括結構化電子病歷、形成疾病診治模型自然語言理解、認知和推理決策;接下來是智能決策和智能手術,通過融合多模態醫療數據實現智能化診療輔助決策,知識圖譜認知和推理決策,以及智能機器人、3D打印等應用;醫療物聯網和可穿戴設備,以5G+萬物互聯的方式,實現從醫療大數據到健康大數據,開啟實時和無處不在的智能醫療與健康服務;最終實現全面智能醫療服務時代,主要是指個性化、精準、循證的全周期醫療時代。
胡志堅強調,人工智能會為醫生工作帶來很多幫助,比如導診問診、放射輔助診斷、病理輔助診斷、臨床輔助決策、手術規劃導航、隨訪觀察等。他建議:“醫生要持開放包容的心態,擁抱人工智能,擁抱時代產物,積極探索和應用人工智能,使它真正助力臨床和科研,幫助醫生工作,為患者提供更優質、安全、高效的醫療服務。”