臨床與影像科的“AI革命”：開啟智慧醫(yī)療新時代

作者 張紅霞 中國康復(fù)研究中心北京博愛醫(yī)院

審核 陳振波 中國康復(fù)研究中心北京博愛醫(yī)院 副主任醫(yī)師

“新一代科技革命”即正在興起的以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能（AI）技術(shù)為標志的第四次科技革命，又稱為AI革命，即“工業(yè) 4.0”。新科技革命的核心特質(zhì)：數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

圖1 版權(quán)圖片 不授權(quán)轉(zhuǎn)載

醫(yī)學(xué)研究已進入大數(shù)據(jù)和精準化并行融合的時代，我們對數(shù)字模型、信息化、材料科學(xué)等理論和技術(shù)的依賴大幅提升。科學(xué)進步，技術(shù)創(chuàng)新，奠定了數(shù)據(jù)驅(qū)動的醫(yī)學(xué)新時代的基礎(chǔ)。在“十四五”規(guī)劃的重點任務(wù)中，將AI、生命健康、腦科學(xué)等作為強化國家戰(zhàn)略科技力量的重點瞄準方向。

一、什么是AI？

AI是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。AI正以前所未有的速度和廣度改變著我們的認知模式和醫(yī)學(xué)研究的范式。AI強大的算力和先進的算法推動生物醫(yī)學(xué)走向數(shù)據(jù)化、計算化和定量化。AI將成為人類擴展科學(xué)知識邊界的重要工具之一，助力人們跳出認知范疇，更深入地理解和處理生命的復(fù)雜信息。

圖2 版權(quán)圖片 不授權(quán)轉(zhuǎn)載

醫(yī)學(xué)AI系統(tǒng)覆蓋篩查、診斷、治療、預(yù)后及管理等多個臨床環(huán)節(jié)，可利用實驗室檢查結(jié)果、影像、文本、音頻多種異質(zhì)數(shù)據(jù)，完成系統(tǒng)性的復(fù)雜任務(wù)。

二、AI在臨床有哪些應(yīng)用？

AI在臨床應(yīng)用方面正迅速成為醫(yī)療行業(yè)的一個變革力量，從提高診斷精度到個性化治療方案的制定，AI正在幫助提高病患的治療效果和醫(yī)療服務(wù)的效率。目前AI在臨床的應(yīng)用包括以下幾個方面。

（1）診斷支持：AI系統(tǒng)通過分析醫(yī)療圖像和病人的臨床數(shù)據(jù)來輔助診斷。比如，AI可以在病理圖像中快速識別出癌癥細胞，或是通過對心電圖的分析來預(yù)測心臟病的風(fēng)險。

（2）個性化醫(yī)療：AI可根據(jù)患者的情況包括基因信息、生活習(xí)慣和既往病史來推薦最合適的治療方案。這種方法有望提高治療的效果，同時減少不必要的副作用。

（3）藥物研發(fā)：AI在藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)過程中扮演著越來越重要的角色，通過分析復(fù)雜的生物數(shù)據(jù)來識別新的藥物候選分子，加速新藥的研發(fā)周期，并降低成本。

（4）臨床決策支持系統(tǒng)：利用AI技術(shù)，可以開發(fā)出高級的決策支持系統(tǒng)，幫助醫(yī)師在海量的臨床數(shù)據(jù)中快速找到關(guān)鍵信息，提供治療建議，支持臨床決策過程。

（5）患者監(jiān)護和遠程護理：AI技術(shù)可以用于持續(xù)監(jiān)測患者的健康狀況，通過智能可穿戴設(shè)備收集數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控患者的生命體征和健康指標，從而實現(xiàn)早期預(yù)警和干預(yù)。相信隨著科技的進步，將來您在家就能即時得到專家的診療指導(dǎo)。

（6）流行病學(xué)和公共衛(wèi)生：AI技術(shù)在流行病學(xué)研究中的應(yīng)用可以幫助預(yù)測疾病的傳播趨勢，評估公共衛(wèi)生策略的效果，從而更好地應(yīng)對公共衛(wèi)生危機。

（7）醫(yī)療服務(wù)優(yōu)化：AI可以優(yōu)化醫(yī)院的運營管理，比如通過智能調(diào)度系統(tǒng)提高醫(yī)療資源的使用效率，減少患者等待時間，提高醫(yī)院服務(wù)的質(zhì)量和效率。

圖3 版權(quán)圖片 不授權(quán)轉(zhuǎn)載

三、AI在影像科有哪些應(yīng)用？

AI在影像科的應(yīng)用是一個極具革命性的領(lǐng)域，它通過增強影像的診斷精度和效率，正在逐漸改變醫(yī)療影像的面貌。人工智能與圖像的結(jié)合大大提高了疾病診斷的準確性與效率。以下將介紹一些目前在臨床應(yīng)用的一些AI技術(shù)。

腫瘤方面：前列腺癌、乳腺癌等。比如前列腺癌，AI可以自動識別出懷疑為癌的病灶，并給出癌的可能性概率診斷。

神經(jīng)方面：主要有腦結(jié)構(gòu)分析、小血管病、腦卒中、腦灌注等，比如腦灌注，可以自動給出灌注的偽彩圖，并且能識別出低灌注區(qū)，給出預(yù)估的缺血區(qū)域的體積。

血管方面：主要有肺血管、頸血管、頭血管、冠脈、主動脈、下肢血管等。比如肺栓塞，會用AI識別出肺栓塞的區(qū)域，給出一個VR圖，很直觀，可以直接看到肺栓塞的栓子，也能發(fā)現(xiàn)阻塞缺如的血管。冠狀動脈，不但可以顯示心臟容積和冠脈的VR像，并且也能把血管拉直，觀察血管具體狹窄的程度，并且能預(yù)測栓子的性質(zhì)，為臨床診療提供依據(jù)。

胸部：肺結(jié)節(jié)、淋巴結(jié)、骨等，肺結(jié)節(jié)的AI軟件在臨床應(yīng)用很廣泛，它能快速而準確地識別出結(jié)節(jié)灶，并且給出結(jié)節(jié)灶的大小、性質(zhì)（比如是磨玻璃樣的還是實性的），評估結(jié)節(jié)灶良惡性可能，并且還能進行隨訪前后對比，對比結(jié)節(jié)灶大小變化。肺結(jié)節(jié)AI的應(yīng)用極大減輕了影像科醫(yī)師的工作量，因為肺內(nèi)多發(fā)結(jié)節(jié)灶的話，影像科醫(yī)師容易漏診，而AI不會，并且一鍵點開就能識別出所有結(jié)節(jié)灶。這種自動化過程不僅提高了分析速度，還提升了圖像解讀的一致性和準確性。當然AI也有不足，就是對于結(jié)節(jié)性質(zhì)的判定有時不準確，對于結(jié)節(jié)灶的識別過于敏感，把一些炎癥片狀密度識別為結(jié)節(jié)灶或者把一些血管識別為結(jié)節(jié)灶，這將是未來軟件需要改進的地方。

心臟：心臟MRI心功能。心臟功能AI能在不打藥的情況下，自動一鍵算出心肌厚度，心腔容積，評估心臟的功能。

骨科方面：骨折。AI在骨折方面的應(yīng)用也很廣泛，針對于急診科醫(yī)師來說是一個很好的福音，在影像科醫(yī)師還沒出具報告的時候，急診科醫(yī)師就可以通過AI識別出有無骨折。尤其對于一些隱匿性骨折，AI的觀察效果甚至好于低年級住院醫(yī)。

教育和訓(xùn)練：AI還可以用于醫(yī)學(xué)教育和專業(yè)培訓(xùn)，通過提供虛擬的影像診斷訓(xùn)練，幫助醫(yī)學(xué)生和年輕醫(yī)師提高他們的診斷技能。

圖4 版權(quán)圖片 不授權(quán)轉(zhuǎn)載

當然AI在影像科的應(yīng)用也有一些缺點，比如識別不準確，敏感度較高而特異度相對較低；在處理圖像質(zhì)量不佳、含有運動偽影或其他類型偽影的病灶時，AI的識別精度會下降，容易出現(xiàn)誤差。這些都是AI將來需要優(yōu)化的方向。與此同時，AI在臨床的廣泛應(yīng)用還容易引發(fā)一系列問題和挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)隱私保護、AI誤判的責(zé)任劃分問題等。因此，未來的發(fā)展需要在技術(shù)創(chuàng)新與倫理法律框架之間尋求一個恰當?shù)钠胶恻c。