浅谈人工智能在现代医学中的应用

文/张劲辉，河北省承德市兴隆县人民医院

人工智能，英文缩写为AI，它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的科学技术，是计算机科学的一个分支。利用人工智能技术编制的辅助诊治系统，一般称为“医疗专家系统”。这种系统借助计算机辅助诊断和辅助决策，在计算机上建立数学模型，对病人的信息进行处理，提出诊断意见和治疗方案，其核心是由知识数据库和推理机构成。由于在诊治中有许多不确定性，人工智能技术能够较好地解决这种不精确推理问题，使医疗专家系统更接近医生诊治的思维过程，从而获得较为科学的结论。

1 用于医院信息管理系统(HIS)

简单地说，就是应用人工智能收集、处理、分析、储存和传递医疗信息、医院管理信息。我们都知道，一个相对完整的医院信息系统应该包括以下内容：病人登记、预约、病历管理、病房管理、临床监护、膳食管理、医院行政管理、健康检查登记、药房和药库管理、病人结帐和出院、医疗辅助诊断决策、医学图书资料检索、教育和训练、会诊和转院、统计分析、实验室自动化和接口。这样一个庞杂而繁复的管理工程，在从前，通过简单的计算机技术应用，已经变得相对便捷而且高效了；但是，这种便捷与高效只是相对于某一个部门来讲的。如今通过人工智能技术的应用，各个部门的独立管理或者叫模块化管理变得高度集中而且高度协调。人工智能就如同人类的大脑一样时刻监控、指挥、管理着整个系统中的各个领域，并且使各个子系统科学而高效地运营。

2 用于医学情报检索系统

云计算技术的诞生与应用，尤其是强大的数据库建设以及高度现代化的现代网络通讯技术，使得我们实现了对医学图书、期刊、各种医学影像资料、病例等进行智能化管理，只要我们发出需要指令，人工智能技术会在庞大的数据库里迅速检索我们需要的信息，而且还能够提供相关的参考信息，包括成功案例，甚至是国际上类似的即时性的信息经验。与传统的计算机管理技术相比，人工智能管理技术的应用不仅是为我们及时提供已有经验，而且尤其能够依据自身的推理或者迅速借鉴他人的先进经验做出比较合理的预测与建议方案。

3 用于药物代谢动力学软件包的建设与管理

药物代谢动力学运用数学模型和数学方法定量地研究药物的吸收、分布、转化和排泄等动态变化的规律性。人体组织中的药物浓度不可能也不容易直接测定,因此常用血尿等样品进行测量,通过适当的数学模型来描述和推断药物在体内各部分的浓度和运动特点。在药代动力学的研究中，最常用的数学方法有房室模型、生理模型、线性系统分析、统计矩和随机模型等。这些新技术新方法的发展与应用，都与计算机技术的应用分不开。已开发了不少的药代动力学专用软件包，其中较著名的有NONLIN程序（一种非线性最小二乘法程序）。

4 用于疾病预测预报系统建设与管理

疾病在人群中流行，与环境、社会、人群免疫等多方面因素有关，人工智能可根据计算机存贮的有关因素的信息并根据它建立的数学模型进行计算，作出人群中疾病流行情况的预测预报，供决策部门参考。比如荷兰、挪威等国家还建立了职业病事故信息库，因此能有效地控制和预测职业危害的影响。中国上海、辽宁等地卫生防疫部门，对气象因素与气管炎、某些地方病、流行病（如乙型脑炎、流行性脑膜炎等）的关系作了大量分析，并建立了数学模型，用这些模型在微型机上成功地作出这些疾病的预测预报。准确而科学分分析并预测预报，其实首先是人工智能科学调配了现代计算机强大的计算技术与现代通讯技术、现代网络技术，其次是迅速整合并运用的依靠现代计算机技术而搭建起来的数据库技术。

5 用于最佳放射治疗计划软件的开发设计与运用

多年的探索与实践证明，计算机在放疗中的应用主要是迅速计算剂量分布和快速而科学地制订放疗计划。传统的放疗过程中，我们主要是用手工计算，由于计算过程复杂，所以要花费许多时间，因而在手工计算的情况下，我们通常只能选择几个代表点来计算剂量值，这样就严重影响放疗的效果与科学性。利用计算机技术尤其是利用人工智能技术来计算，则只要花很短时间，而且误差小，这样对同一个病人在不同的条件下进行几次计算，从中选择一个最佳的放射治疗计划就成为可能。从确定照射源、放射野面积、放射源与体表的距离、入射角以及射野中心位置等的科学确定，到由计算机根据治疗机性能和各种计算公式算出相应的剂量分布，在彩色监视器上形象地显示出来，这一系列的复杂工程全部由人工智能完成，而且科学而高效。尤其难能可贵的是，这样一个系统工程，我们可以通过人工智能进行有效存储，甚至通过人工智能自动分类编辑，自动生成可资借鉴的数据库。

6 应用于医学图像的处理与图像识别

毋庸讳言，我们都知道医学研究与临床诊断中许多重要信息都是以图像形式出现的，医学对图像信息的依赖更是十分紧密的。那么，我们怎样识别与处理那些大量的图像信息呢？传统医院的做法往往都是采用人工处理方式，其优点是可以由有经验的医生对临床医学图像进行综合分析，然而分析速度慢、功效低，正确率也往往随医生而异。利用人工智能技术识别与处理这些信息就变得简单而迅速，特别是有一些医学图像，如脑电图的分析，凭人工观察，只能提取少量信息，大量有用信息白白浪费，而人工智能能提取其中许多有价值的信息，从而保证诊断的科学性。另外，对肿瘤进行普查时，传统的做法往往要在显微镜下观看数以万计的组织切片，但是通过人工智能就能将节省大量人力并缩短时间。此外，诸如生物化学指标、生理信息的自动分析等，由于应用了人工智能技术而变得简单、科学、高效。

总之，随着现代医学分进步与发展，尤其是人工智能的广泛应用，现代医学将更加发达，而人工智能对现代医学的发展贡献将越来越突出。我们甚至可以这样说，未来的医院就是人工智能的医院，现代医学就是人工智能保障下的新型科学。