人工智能与智能医学发展*

徐来，欧阳昭连，房梦雅，杜育任，李伟锋，明东，顾晓松，**

（1南通大学江苏省组织工程与神经损伤修复医学中心，江苏226001；2中国医学科学院医学信息研究所；3天津大学医学部）

人工智能以大数据、深度学习、信息自动化等电子信息工程技术相集成，让智能体按照人的思考方式去做事情，即“像人一样思考”、“像人一样行动”、“仿生的理性思考”和“仿生的理性行动”。人工智能融合众多学科及产业领域，是引领未来的战略性技术，正在引发社会经济结构的重大变革，必将深刻改变人类生产生活方式和思维模式[1]。

智能医学是人工智能与现代医学相结合，深度融合创新发展，提供新的手段方法探索人体生命奥秘和疾病发生机理，提升医疗与疾病防控水平，智能医学是现代医学发展的新模式、新方向。智能医学内涵可归纳为三个方面：（1）智能医学工程；（2）智能医院、信息化医院、互联网医院与智慧医疗；（3）智能医学伦理、准则、法规与监管[2-3]。智能医学发展准则是当前世界各国学者专家极为关注的热点，国家标准化管理委员会、中央网信办、国家发改委、科技部、工业和信息化部五部门印发了《国家新一代人工智能标准体系建设指南》[4]。笔者认为，应遵循6个方面准则：（1）合法：尊重所有适用的法律法规；（2）合乎伦理：尊重伦理原则和价值观；（3）稳健：既从技术角度考虑，又考虑社会环境；（4）安全：隐私和数据必须是安全的；（5）以人为本：以人人可享受良好的健康医疗服务为目标；（6）制定“智能医学道德与准则标准”[3]。

1 智慧医疗发展概况

近年来美国、欧盟、英国、日本等多国提出一系列智慧医疗建设举措，中美两国是全球医疗人工智能领域最受关注的两大目标市场，全球医疗人工智能领域平均每3件专利申请中有1件布局在中国（8200件，占31.7%），平均每5件有5件布局在美国（5303件，占20.5%）。中国市场近10年复合增长率30.0%，美国为10.7%。多个国家和地区展开医疗人工智能布局，《美国人工智能研发战略计划：2019更新版》、2020欧盟《人工智能白皮书》、中国2018《关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》等相继公布。据2020年数据分析，全球医疗人工智能领域基础研究集中在医学图像处理、健康医疗大数据的采集和挖掘、基于基因及生物标志物的癌症等重大疾病预测、认知障碍的早期诊断与预测（图1）。

图1 全球医疗人工智能领域基础研究主要方向

智慧医疗是基于人工智能的新型医疗模式与医疗手段，并显著提升诊疗水平，提高医疗服务效率。基于大数据和人工智能的超声医学具有减轻医务人员工作量、提高诊断效率、提高诊断准确率、辅助疾病预测、提高基层服务能力的优势。人工智能与病理、诊断、影像、精神医学等诸多学科均有密切联系并表现出色[5-7]。在心血管影像领域，得益于扫描技术的迅速发展并由此产生海量影像数据，借助人工智能，影像学将在疾病的诊断、鉴别诊断、预后判断和危险分层中发挥更大的作用。医学影像诊断以及介入式手术中的人工智能应用在提高医疗诊断效果、提高患者满意度等方面具有重要作用。人工智能可以直接从信号到图像，既克服失真，又可提高重建质量。人工智能颠覆了过去由物理模型和数学算法采样得到图像的方式，其信噪比和图像质量更高。探讨基于3D背景识别卷积神经网络构建的人工智能系统在胸腔积液检出中的应用价值。人工智能技术为促进肝脏人工智能科学研究的发展以及提高肝脏疾病精准诊疗能力发挥着重要作用。在乳腺癌诊断领域，人工智能不仅可大大减轻临床医生的工作负担，同时也可不断地提高乳腺癌筛查和诊断的准确性与敏感性。人工智能诊断技术基于大型数据库和深度学习，能捕捉人眼看不见的精细信息，获得更为客观和精确的诊断。目前，嫁接在超声仪器上的乳腺人工智能辅助诊断系统S-detect技术已投入临床应用。基于人工智能技术获得的无创血流储备分数等无创检测手段在军事飞行人员疑似冠心病综合评价中的应用[8-12]。

2 智能医学在抗击新冠病毒肺炎疫情中的应用

新冠肺炎CT影像综合分析与辅助诊断系统，人工智能与新冠病毒药物智能开发筛选，智能生物识别与智能医学检测系统，远程会诊、机器人护理等在抗击新冠肺炎疫情中发挥了独特作用[13-15]。通过疾病症状识别、实体修饰否定识别、实体关系构建等方式完善医学知识图谱，结合疫情期内新冠肺炎症状和接触史，发挥人工智能问询作用，为用户提供第一时间的咨询结果和就诊建议，并从影像学角度为治疗COVID-19提供临床参考。2020年7月世界人工智能大会的最高奖卓越人工智能引领者奖，联影新冠肺炎医学影像诊断方案入围[16]。疫情下的天津“微医模式”从线下到线上，从疫情时期到常规医疗，天津“微医模式”或将为各地参考借鉴的范例[17]。

3 智能医学与中医药传承创新

智能医学与中医药创新已取得瞩目的成绩。基于人工智能的中医有效性探究[18-19]，神经元网络算法在中医药真实世界研究中的应用[19-20]，智能化技术在名中医传承中的应用[21]，中医医疗信息与人工智能以及在互联网背景下的中医药诊疗服务新模式[22-25]，为中医药现代化发展提供了时代机遇。借助计算机及互联网技术，对中医四诊客观化研究[26]，人工智能技术能快速地完成患者身体各类体征信息的采集，并给出相关诊断建议。有学者提出中医九种体质学说，对每种体质实现了标准化和数据化，在中医人工智能方面颇具特色[27]。还有学者根据经方的“首辨六经归属，次辨病机方证，预测病传规律”三大临证思维路径，提出了“复合算法结构的人工智能辨证处方及病传预测模型”，为临床决策提供智能化参考[28]。

4 智能医学专业人才培养

面对智能医学的发展趋势，培养智能医学专业人才刻不容缓。在大学本科期间攻读理学或工学与基础医学双学士课程，本科毕业后研究生阶段向临床医学专业或生物医学工程专业发展，获得相应硕士、博士学位是理想的培养对象。培养目标是医学基础与专业背景厚实，临床实践能力强，理工知识思辨能力好，掌握前沿智能技术，聚焦世界医学发展前沿，支撑科技强国和健康中国的高素质复合性人才。

综上所述，人工智能在医疗领域中具有广泛的应用前景，应该以提高现代化医院管理水平，提高疾病诊疗与科学研究水平，提高健康管理与服务民生水平三个目标为价值追求。随着人工智能技术日趋成熟及其在医疗健康领域的深入融合，智能医学必将推动学科体系建设、高层次人才培养、科技研发创新、临床诊疗水平、健康与卫生事业的发展，最终对医疗产业结构产生变革性影响，使医疗卫生健康活动更加精准高效，推动人类社会进入普惠型智能医疗与智慧医疗时代。