科技中國雜志

人工智能技術在醫療健康領域大顯身手

來源:《科技中國》2019年第十二期pp.79-81

日期:2019-12-26

  文/馬玲(澳門科技大學)

  近年來,人工智能在醫療健康領域的應用越來越廣泛,醫療行業越來越多地采用這一先進技術來改善患者就醫體驗,提高醫療流程效率。人工智能已經跨越了醫學方面的許多核心領域,從診斷到健康治療,再到智能設備。可以說,人工智能技術已經成為醫療健康行業的有力輔助和支撐。正如我國著名學者周海中教授曾經指出的那樣:“隨著社會的發展和科技的進步,人工智能技術將在醫療健康領域大顯身手;其成果會不斷涌現,應用前景令人期待。”

  人工智能技術賦能醫療健康領域,提升醫療人員的工作效率,降低醫療成本,并且使人們做到科學有效地日常監測預防,更好地管理自身健康。與醫療健康領域的大數據和物聯網一樣,人工智能在醫療健康領域正迅速成為一個決定性因素。那么具體來說,人工智能技術在醫療健康行業的哪些主要方面發揮著重要作用呢?

  在診斷方面

  人工智能技術不但能夠提供包括甲狀腺、乳腺、前列腺、卵巢、膀胱、肝臟多種臟器醫學影像數據的智能化識別和分析,而且可以為醫院影像診斷提供快速精準的醫療輔助診斷,從而提高臨床診療的精準性與效率,快速全面提升篩查診斷水平。人工智能技術還可以幫助基層醫生提高診斷準確率,讓不同水平的醫生實現同質化,最大限度避免漏診誤診。例如,美國谷歌旗下人工智能子公司——“深度思維”最近成功地使一種人工智能算法通過分析醫學影像檢測眼病,其尋找青光眼、糖尿病視網膜病變和老年性黃斑退化這三大眼疾的跡象,比人類專家的判斷更為迅速高效。又如,我國醫療健康生態平臺——平安好醫生的“人工智能醫生”通過問診、檢查、智能分析病情,開出藥方,患者自主取藥等;這不僅可以解決醫療資源供應不足的難題,還可以提升患者看病治療的效率。未來通過人工智能技術輔助診斷,資深醫生可以從繁瑣工作中脫離出來,將更多精力放在疑難重癥、高危患者救治中。

  在手術方面

  作為一種重要的職業,外科醫生特別是手術醫生需要具備豐富的專業知識,還需要掌握精準的手術操作技術,這都需要不斷地學習與練習。受學習資料、手術練習材料等軟硬件條件的制約,醫生進行手術學習和手術操作的難度都非常大。許多大醫院正在將人工智能技術應用到手術中,通過數據化和3D技術,將傳統的二維圖像信息立體化,使醫生的病患分析和手術治療更加輕松精準。例如,我國天津愛爾眼科醫院利用人工智能技術推出創新型手術方式,手術醫生可以根據近視患者的情況定制專屬的手術方案,為學子們、運動愛好者、特殊職業人群(飛行員、警察、司機等),以及角膜偏薄、瞼裂偏小的近視患者提供人工智能化近視手術解決方案,讓近視患者又多了一種新選擇。

  在保心方面

  人工智能技術在心臟病學中的應用已有20多年,但考慮到心臟病的嚴重后果,其進展比較緩慢。人工智能技術的一個例子是植入式除顫器,它可以監測心臟病突發風險患者的心律。如有必要,該設備還可施加電擊除顫。從長期來看,可穿戴設備和植入式設備的數據將與電子醫療記錄相結合,用于持續監測患者,從而使醫生掌握更多關于患者的最新信息。例如,英國牛津大學研究人員最近開發出一種人工智能工具,可以讀取普通的CT掃描圖,查找心臟發生變化的預警跡象,包括脂肪細胞的細微改變、組織的疤痕以及微小血管的生長。通過分析此類信息的算法,這個人工智能系統可以預測心血管病患者在今后9年內發生重大心臟不良事件的風險。

  在腦機方面

  人工智能技術作為一門新興的信息科學技術,對神經工程的發展起到了重要支撐與推動作用,幫助解決神經工程研究中遇到的諸多難題,從高維度空間解析人類大腦的工作原理。腦機接口技術被稱作是人腦與外界溝通交流的“信息高速公路”,是公認的新一代人機交互和人機混合智能的關鍵核心技術,甚至被美國商務部列為14項出口管制技術之一。例如,美國Neuralink公司計劃在四年內開發出首個用于治療腦部疾病的腦機接口產品,未來將開發高生物相容性的植入神經接口,實行人工智能技術植入人腦,取代人類的自然語言交流,實現顛覆性的智能人機接口技術,幫助腦中風患者恢復自理能力,過上正常人的生活。

  在康復方面

  人工智能技術可以為神經或肢體受損的患者提供精準康復服務。如今的康復治療,不光有常見的物理療法、認知療法和中醫療法,還有運動療法、作業療法等,依托各類智能康復輔具,搭上了高科技的“快車”,讓康復訓練變成像體感游戲一般,人機交互,匹配度強,評定快,效率高。例如,我國常州錢璟康復股份有限公司生產的Flexbot多體位智能康復機器人,可以將躺著的人“豎”起來,同時通過帶動傷患人士腿部外骨骼等進行步態訓練;此外,錢璟康復還打出了“璟云”平臺,康復患者只需要輸入自身癥狀,平臺就能量身定做治療方案;其虛擬現實設備則能夠為患者提供AR“撿蘋果”等模擬康復鍛煉服務。

  在醫管方面

  通過人工智能技術的應用,醫療管理服務也取得了突破性的發展,尤其以運動、心律、睡眠等檢測為主的移動醫療設備發展較快。通過智能設備進行身體檢測,血壓、心電、脂肪率等多項健康指標便能快速檢測出來,將采集的健康數據上傳到云數據庫形成個人健康檔案,并通過數據分析建立個性化健康管理方案。同時通過了解用戶個人生活習慣,經過人工智能技術進行數據處理,對用戶整體狀態給予評估,并建議個性化健康管理方案,輔助健康管理人員幫助用戶規劃日常健康安排,進行健康干預等。依托可穿戴設備和智能健康終端,持續監測用戶生命體征,提前預測險情并處理,進一步提升醫管水平。

  在耐藥方面

  抗生素有助于保持人們的健康,然而它們的廣泛使用導致了抗生素耐藥性細菌的產生,全球每年因此有7萬人死亡。研究人員使用人工智能技術來鑒定細菌中引起抗生素耐藥性的基因,希望通過厘清耐藥性產生的機理,有望用于改進現有抗生素效果或開發新型抗生素。例如,美國加州大學洛杉磯分校研究人員最近利用人工智能技術確定了一種更快、更有效地治療結核病的藥物組合方案,該方案不僅能顯著縮短治療時間,而且對多數耐藥結核病有效。研究人員在細胞培養和動物模型中使用這種方法,從數十億種潛在的藥物和劑量組合中快速識別出3~4種藥物組合,從而顯著縮短了結核病治療的持續時間。

  在制藥方面

  將人工智能中的深度學習技術應用于智能藥物研制,通過大數據分析等技術手段快速、準確地挖掘和篩選出合適的化合物或生物,達到縮短新藥研制周期、降低新藥研制成本、提高新藥研制成功率的目的。人工智能技術通過計算機模擬,可以對藥物活性、安全性和副作用進行預測。借助深度學習,人工智能已在心血管藥、抗腫瘤藥和常見傳染病治療藥等多領域取得了新突破;在抗擊埃博拉病毒中智能藥物研制也發揮了重要的作用。目前,全球已有100多家初創型企業在探索用于研制新藥的人工智能方法,同時跨國藥企也不甘落后,諾華、強生、輝瑞等著名藥企正積極嘗試探索與人工智能企業合作。

  總之,在人工智能的助力下,醫療健康領域正在發生翻天覆地的變化。隨著人工智能在醫療健康領域的應用不斷深入,城鄉醫療資源不平衡的問題很可能將慢慢緩解,人們將享受到共通的高水平的醫療健康服務。雖然人工智能技術在醫療健康領域的應用前景十分廣闊,但在未來很長的一段時間內,新的醫療技術在很多方面都不會取代醫療工作者。畢竟,醫者仁心,這一點是包括人工智能技術在內的各種新技術學不會的。

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