人工智能及其在医疗领域中的应用现状(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】AI在病理学检查方面的贡献更为显著,并被称为病理学继免疫组织化学染色和基因组医学后的第三次革命[10]。用于检查的病理对象不仅局限于免疫组织化学
AI在病理学检查方面的贡献更为显著,并被称为病理学继免疫组织化学染色和基因组医学后的第三次革命[10]。用于检查的病理对象不仅局限于免疫组织化学染色,还扩展至更为复杂的苏木精-伊红(HE)染色。目前,AI可用于良恶性肿瘤的鉴别、不典型增生和原位病变的分级、病变侵犯的证据和程度确定、淋巴结切除中微转移的识别等多达8种情况。实现病理学的数字化能够提高效率及成本效益,这在一些发病率很高且诊断较依赖病理学检查的疾病如乳腺癌中表现尤为明显[11]。
目前,图像分析在其他类型的图像上也有多项成就,比如已应用于临床的运用深度学习识别宏观图像并联合皮肤镜、个人信息、智能手机等多种技术用于诊断皮肤病变[12],以及利用深度学习通过识别光学相干断层扫描(OCT)检测视网膜病变的方法[13]。
2.2临床决策 临床决策是一个序贯的过程,包含了正确诊断、制定方案、合理用药等多个方面,必须做到准确、全面、连续才能达到预期的效果。然而,以医生为主导的决策过程面对诸多临床信息,未必能做到面面俱到,而一些搭载AI的临床决策支持系统(CDSS)却能很好地完成这一任务,比如非常著名的沃森肿瘤(WFO)。WFO由著名的纪念斯隆-凯特琳癌症中心帮助训练,在多种肿瘤的临床决策中取得优异表现。在对乳腺癌病例的研究中,无论是国内病例还是国外病例,除去因考虑患者经济能力所致的影响后,WFO和肿瘤委员会提出的治疗建议检查高度一致[14-15]。
在面临重症监护室的脓毒症患者时,AI的连续性、全面性、个体化决策思路可靠地改善了患者结局。一个独立于AI训练数据的大型验证队列通过组间病死率对比,证明了AI选择的治疗方案在总体上优于临床医生[16]。该算法所用的数据集包含了多达48种变量,包含人口学特征、Elixhauser病前状态、生命体征、实验室检查、液体和血管加压剂使用情况等,这是临床医生决策时无法全面综合并定量分析的。
AI通过在疾病早期进行探测可帮助医生诊断疾病并及时采取干预措施。阿尔茨海默病是一种无法治愈的、进行性进展的神经系统疾病,早期诊断并开展正确治疗有助于延缓脑组织损伤,改善患者预后。ML联合PET和MRI可用于早期诊断阿尔兹海默病,在一些报道中甚至能提前6年预测到疾病的发生[17-18]。值得一提的是,在应用于帕金森病方面,AI不仅用于疾病诊断,还通过实时识别姿势和运动状态并通过高精度的前馈反向传播神经网络来完成高效的深部脑刺激治疗[19]。
目前,国内也广泛开展了基于AI的临床决策研究和应用,其中,中医领域正在探索利用AI减少主观误差、推动四诊客观化的方法以提高诊疗水平[20]。
2.3健康管理 健康管理是指一种针对个体或人群的健康危险因素进行全面检测、评估与干预的活动过程[21]。工作内容包括健康信息采集、疾病风险评估、生活干预等。我国的医生数目相对较少,推行AI辅助督导的健康管理可快速提高优质医疗服务的覆盖面,尤其是在一些患病率很高的疾病中有明显效果。缺血性脑卒中是严重威胁国人健康的病种之一,用搭载了AI技术的可携带装置可从发病前就通过感应异常运动等行为提供对神经功能的持续监测,当产生警报时即可激活紧急医疗服务;初发病阶段,利用环境智能、远程触发网络、自动成像解释和院前溶栓相结合,可以通过缩短治疗延迟时间来控制急性脑卒中[19]。在稳定期,由于每天血药浓度监测对大多数患者不便,已开发了一种手机应用程序来督导抗凝治疗,并在视觉上识别并收集患者、药物和确认摄入的信息。试验中采用药丸计数法和血浆取样法反映试验组和对照组的依从性,结果表明经过AI督导的患者依从性提高[试验组为100%(15/15),对照组为50%(6/12)],血药浓度改善率为67%[22]。
2.4药物开发 药物开发是一个费时费力的过程,迫切需要能够提高药物开发效率的技术支持。AI为制药业提供了一个难得的机会来革新研发计划,特别是在药品开发的早期阶段用以筛选潜在目标药物和候选药物。比如Benevolent Bio公司所研发的相关性判断系统可在数以百万计的科研论文和摘要之间产生新的假设,而后由研究人员进行具体评估;英国曼彻斯特大学开发了一个名为“EVE”的AI平台,其每天能够筛选上万种化合物,并与可能的目标匹配,且其功能可随着EVE对成功筛选案例的逐步学习得到改进[23]。
2.5医疗机器人 不同于以上基于机器学习的专家系统程序,用于医疗机器人的AI系统核心是实体设备。已应用于临床的医疗机器人包含多种类型,如护理机器人、交流机器人(用于自闭症儿童的辅助治疗)、手术机器人[24]。其中,手术机器人目前已在临床上大显身手,相当成熟的技术使其得到了广泛普及,最著名当属外科手术系统“达芬奇”。尤其是在面临泌尿系统特殊的结构时,手术机器人精准的控制能力解决了以往腹腔镜手术的操作难、创伤大、并发症多的问题,显著改善了患者预后[25]。目前,手术机器人还用于心胸外科、妇科等领域,有的机器人甚至可以独立完成手术。当前已有多种新型手术机器人正在开发,以实现双人操作、全景视野、指控操作等。并且随着5G时代的到来,远程手术将迅速发展,结合了手术机器人的远程操作可进一步提高手术的实时性、准确性,消除因距离而导致的医疗水平隔阂,让AI受益于更多患者。
文章来源:《中国体视学与图像分析》 网址: http://www.zgtsxytxfx.cn/qikandaodu/2020/1221/384.html