邰 雪，趙天祺，孫亞茹，趙海霞

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學附屬醫(yī)院近視眼激光治療中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010050）

人工智能（artificial Intelligence，AI）是一門新興的技術(shù)學科，可以對現(xiàn)有的理論、方法和技術(shù)進行整合并能進一步開發(fā)新的系統(tǒng)，進行相關(guān)的科學研究；自人工智能產(chǎn)生以來，其理論和技術(shù)日益成熟，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大[1]。總的來說，AI是一種新的、能以與人類職能相似的方式做出反應(yīng)的智能機器，包括機器人、圖像和語言識別、處理自然語言等；通過了解AI的實質(zhì)，能夠讓我們更好的應(yīng)用這門技術(shù)。由此來看，AI所執(zhí)行的主要任務(wù)就是要使其能夠勝任一部分通常需要人類才能完成的復雜工作。AI通過不斷的完善和發(fā)展改變了人們的工作和生活方式，也促使醫(yī)療行業(yè)工作者對其價值進行了思考和探索。從現(xiàn)有的成果可以預(yù)見，AI功能的擴展和創(chuàng)新，將為臨床醫(yī)生以及科研人員開辟全新的領(lǐng)域，為基因組學探索、醫(yī)藥研發(fā)以及疾病診斷提供新的思路和途徑。

1 醫(yī)療領(lǐng)域中的人工智能技術(shù)概述

自20世紀開始，我們開始致力于開發(fā)出機器學習方法，期待解決一些人工無法解決的問題，這便是最初的人工智能技術(shù)來源。目前研發(fā)的人工智能系統(tǒng)，已經(jīng)可以處理大量的數(shù)據(jù)和知識如計算方法、混合智能系統(tǒng)等[2]。然而，人工智能不僅涉及一門技術(shù)或是一門學科，而是多種學科技術(shù)的融合。通過人工智能系統(tǒng)，我們可以查找、學習、設(shè)定計劃；另一方面，我們還可以通過人工智能系統(tǒng)模擬出具體的智能行為，也包括各類醫(yī)學科研研究過程。這項技術(shù)打破了限制醫(yī)療行業(yè)發(fā)展的障礙，即如何有效的探索和分析一些需要應(yīng)用大量知識來解決的復雜性診療問題?，F(xiàn)在，醫(yī)學AI通過發(fā)展和完善使這些問題能被很好的解決，并且為我們提供了精準的治療方案。

2 人工智能在醫(yī)學領(lǐng)域中的應(yīng)用及其影響

2.1 人工智能在醫(yī)學領(lǐng)域中的應(yīng)用

醫(yī)療是醫(yī)生圍繞患者的生命狀態(tài)和病情進展形成思辨，并進行干涉性操作和觀察性總結(jié)的過程[3]。然而在臨床上僅憑醫(yī)療工作者的能力完成一系列診治過程和步驟并不現(xiàn)實。隨著新興的技術(shù)日趨增多，人工智能在醫(yī)學領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，包括大數(shù)據(jù)技術(shù)，主要通過在數(shù)據(jù)中制定一系列規(guī)則，從而對數(shù)據(jù)進行有效分類，再與臨床醫(yī)生的醫(yī)囑相結(jié)合，充分體現(xiàn)了具有可靠性和精確性的智能診療模式[4]。在這一智能系統(tǒng)的輔助下，醫(yī)療工作人員可檢查系統(tǒng)舉出的病癥和推論是否合理，然后將更多的信息加入，對大量的醫(yī)療數(shù)據(jù)進行整理總結(jié)，得出最佳治療建議。這種新型的方式可以更好的處理信息，輔助醫(yī)生進行診療。

對于我們獲得的大量信息，人工智能系統(tǒng)可通過“深度學習”將其進行分類和歸納，還可進行直接提取和輸出，減少了不必要的人工勞動[5]。另外人工智能在醫(yī)學中的應(yīng)用還涉及藥物挖掘、健康管理、疾病風險預(yù)測等[6]，通過人工智能將各學科和各平臺系統(tǒng)進行有機結(jié)合使醫(yī)療行業(yè)得到了更快的發(fā)展，這一發(fā)展體現(xiàn)在三個層面：對于臨床醫(yī)生而言，能夠通過便捷的手段對患者的病情進行準確的解釋和判斷；通過簡化工作流程和減少醫(yī)療失誤的潛力來改善醫(yī)療系統(tǒng)；對于患者而言，智能系統(tǒng)使他們能安心其處理自身的健康數(shù)據(jù)，更好的促進人類健康[7]。

2.2 人工智能在醫(yī)學領(lǐng)域中的影響

人工智能在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊的前景，包括機器學習與深度學習、知識圖譜、自然語言處理、生物識別等[8]。但在前期，由于系統(tǒng)性不完善、參與人員不足，造成相關(guān)研究往往只能取其中一個非常具體的層面切入[9]，主要是限于背景、實力等因素，無法做到面面俱到，造成人工智能出現(xiàn)緩慢發(fā)展的狀態(tài)。而在后期，計算機編寫的程序是主要根據(jù)專家的設(shè)計原理和方法來模擬醫(yī)生的思維過程來進行診斷的[10]。其中醫(yī)療專家系統(tǒng)就是人工智能的體現(xiàn)，對于醫(yī)生個人技術(shù)及水平問題導致的誤診、漏診等情況，可以通過人工智能來彌補，經(jīng)驗不足的醫(yī)師也能從人工智能系統(tǒng)中得到學習和提高[11]。由此來看，人工智能是醫(yī)生診斷疾病的理想工具，能夠輔助醫(yī)生處理較為復雜的醫(yī)療問題，獲得更好的治療效果。

目前對于各種疾病的診療及手術(shù)均已形成規(guī)范和指南，但畢竟診療過程由人來完成，這導致不同醫(yī)生之間的方法、水平存在較大差異，使用人工智能設(shè)定這一標準可大大提高操作的精確性和標準化程度[12]。在臨床中各類患者的情況并不相同，因此個體化的醫(yī)療設(shè)計方案可以提高醫(yī)療質(zhì)量，即在證據(jù)充分的基礎(chǔ)上，根據(jù)患者情況選擇最適合的治療方法，這種智能醫(yī)療方案能夠給患者帶來更好的診療體驗。此外，我國人口眾多，各級醫(yī)院每年診治數(shù)目龐大的患者，積累了世界上最多的臨床醫(yī)療數(shù)據(jù)[13]，針對我們的醫(yī)療數(shù)據(jù)分散、不標準、非結(jié)構(gòu)化的缺陷，我們采用了醫(yī)院標準化電子病歷，建立安全有效的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，將人工智能系統(tǒng)的價值充分的發(fā)揮出來。另外，現(xiàn)有的和即將產(chǎn)生的醫(yī)學知識可能會逐漸超出人類思維的組織能力，但醫(yī)學教育可以充分利用這一技術(shù)不斷進行信息的獲取和傳遞[14]，有利于教育信息的不間斷傳播。

3 人工智能在臨床醫(yī)學與醫(yī)學教育中的發(fā)展和應(yīng)用

3.1 醫(yī)學人工智能技術(shù)的發(fā)展

醫(yī)學人工智能致力于基礎(chǔ)研究，輔助醫(yī)生完成診療工作、恢復患者心理和精神健康已有幾十余年。自1970年以來，醫(yī)學人工智能相關(guān)技術(shù)就開始產(chǎn)生，并逐漸應(yīng)用于分子生物學、臨床醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。在這一階段人工智能取得了很好的效果，奠定了其日后的應(yīng)用基礎(chǔ)；直到上個世紀80～90年代，人工智能技術(shù)進一步發(fā)展，基于知識處理的醫(yī)學專家系統(tǒng)得到了迅猛的發(fā)展，在實際應(yīng)用中也具有很強的實用性，在這一階段人工智能已經(jīng)在醫(yī)學中得到了初步的實際應(yīng)用。進入21世紀后，人工智能的地位越來越高，醫(yī)學人工智能技術(shù)也得以發(fā)展，例如眼科學中的光學相干斷層掃描、角膜地形圖；影像學中的機器學習以及智能化算法等。在診療領(lǐng)域通過建立模型、形成方法，創(chuàng)造更先進的系統(tǒng)，使醫(yī)生的診治方案更加精確，甚至有智能機器人可以輔助醫(yī)生進行臨床診療，例如達芬奇機器人輔助手術(shù)的新興應(yīng)用，已經(jīng)開始用于復雜的泌尿科、婦科手術(shù)等[15]。目前專家和學者們正在探索將更多人工智能方法應(yīng)用于不同的醫(yī)學領(lǐng)域，并且運用于實際操作中。

3.2 人工智能與醫(yī)學教育

醫(yī)學生的教育包括理論教學和實踐操作教學，其核心是培養(yǎng)具有醫(yī)學思維和醫(yī)學道德的醫(yī)學生，教育方式的變革使針對醫(yī)學生的教育手段也產(chǎn)生了新的變化。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，人工智能、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)促進了醫(yī)學教育信息化發(fā)展，其中得以應(yīng)用的包括人工智能程序“Watson”、虛擬病人學習系統(tǒng)、增強型眾包輔導平臺Brainly、精準醫(yī)學機器Hanover等[16]，這些人工智能系統(tǒng)可以幫助學生掌握基本知識和臨床實踐技能，使他們更好的成長和發(fā)展。另外，人工智能可用于醫(yī)學生臨床問診能力的培養(yǎng)和訓練[17]，人工智能可以通過在問診過程中收集、匯總、分類、整理患者的描述，提醒學生在問診過程中的遺漏和不足。人工智能通過加強基礎(chǔ)知識學習、強化臨床實踐能力，將不斷促進醫(yī)學生提高診療能力，將所學技能更有效地應(yīng)用于臨床；另外，將云計算技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)學生教學中，可以建立提供輔助學習的云平臺[18]，將數(shù)字圖書館、試題庫等開放資源融合在一起，為醫(yī)學生提供了學習內(nèi)容的支持平臺，形成了醫(yī)學教學中的新型模式。

4 人工智能在未來對臨床醫(yī)學產(chǎn)生的影響

4.1 轉(zhuǎn)變醫(yī)學服務(wù)模式

在醫(yī)生的診療過程中，不斷產(chǎn)生的大量醫(yī)學文獻數(shù)據(jù)和臨床資料將通過人工智能技術(shù)得到可靠的處理；醫(yī)生書寫病歷、對病人進行隨訪觀察等諸多消耗精力的工作將通過人工智能技術(shù)中的語言處理等方式得以實現(xiàn)。因此，人工智能技術(shù)最大的影響在于可以取代醫(yī)學工作中大量機械性、重復性的消耗人力的工作，使醫(yī)生有更充裕的時間將更多的精力投入到科研研究中，這是人工智能技術(shù)無法被其他手段取代之處。同時要注重智能技術(shù)的使用要以人為本，也就是要充分關(guān)注患者的精神與心理健康，而不是依靠單一的計算機處理。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，新的醫(yī)療診療技術(shù)、分析處理手段和協(xié)作方式將被創(chuàng)造出來，為更多患者帶來福音。

4.2 轉(zhuǎn)變醫(yī)學思維模式

醫(yī)療數(shù)據(jù)的分析是一個復雜的系統(tǒng)，受到各類醫(yī)學數(shù)據(jù)、環(huán)境和精神等因素的影響[19]，各部分相互影響和關(guān)聯(lián)，只有通過專業(yè)數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的結(jié)合和分析，才能獲得最可靠的醫(yī)療決策結(jié)果。我們以往所使用的數(shù)據(jù)收集方法很難保證數(shù)據(jù)的精確性，因此為避免推導結(jié)果過程中產(chǎn)生的誤差，我們一直以來優(yōu)先考慮使用大數(shù)據(jù)樣本分析方法來探究數(shù)據(jù)背后所體現(xiàn)的疾病特征。通過人工智能將思維方式進行轉(zhuǎn)變有助于解除以往進行統(tǒng)計分析的思維定式。但利用人工智能技術(shù)并非將傳統(tǒng)手段完全拋棄，無論利用何種方式，只有結(jié)合數(shù)據(jù)，從大量的統(tǒng)計結(jié)果中找出其相關(guān)性在進行求證，才能得到真實可靠的結(jié)論。例如在眼科專業(yè)中，隨著大量眼底相關(guān)疾病患者數(shù)據(jù)的積累，光學相干斷層掃描（OCT）成像技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，同時許多國內(nèi)外的團體正在開發(fā)和評估新的人工智能程序，通過從診斷模式（如OCT）中收集數(shù)據(jù)，從而幫助眼科醫(yī)生對患者的疾病進行診斷和管理[20]。

4.3 促進醫(yī)學科學研究

醫(yī)學研究是促進醫(yī)學發(fā)展的重要手段，對于理解基礎(chǔ)理論知識、引進新技術(shù)和新方法具有重要作用，多項實驗表明人工智能技術(shù)可以通過合理分析、精準計算產(chǎn)生更準確的、更具針對性的治療方案[21，22]。例如基于動物模型的藥效評估和基于人體病理樣本的免疫組織化學分析在結(jié)合人工智能技術(shù)后，可以很好的避免醫(yī)師觀察存在主觀性和偏向性的缺點。

人工智能技術(shù)以及最能體現(xiàn)其優(yōu)勢的大數(shù)據(jù)模式可以通過宏觀結(jié)論讓我們更好的認清事物的本質(zhì)，認識生命的現(xiàn)象以及疾病發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律，掌握事物發(fā)展的進程。關(guān)于人工智能對醫(yī)學的影響，從一方面來講，無論哪一領(lǐng)域，都要通過大數(shù)據(jù)來積累材料，積累材料的過程就是認識事物的過程，另一方面，我們要正確應(yīng)用數(shù)據(jù)和人工智能，其優(yōu)勢只有在醫(yī)生的掌控之下，才能發(fā)揮其更大的效能。例如在眼部疾病中，OCT、眼底照相、視野檢查等已廣泛應(yīng)用于青光眼、年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD）、糖尿病性視網(wǎng)膜病變（DR）等嚴重危害視力的眼病，體現(xiàn)了其較高的準確性和精確度。有研究創(chuàng)新性的開發(fā)了一種DRAI篩查系統(tǒng)，并通過對二維圖像對其效果進行了驗證。但這種結(jié)果缺乏立體感，很難識別類似視網(wǎng)膜牽引樣的病變。將來自多模式成像的信息納入人工智能程序的算法可能會解決這一挑戰(zhàn)[23]。

5 小結(jié)

人工智能從簡單的計算機程序，演變到發(fā)展出不同的智能算法并應(yīng)用于醫(yī)學領(lǐng)域，大大改變了醫(yī)學診療和科學研究的狀態(tài)，這一技術(shù)的蓬勃發(fā)展將改變既往的醫(yī)學模式，提高醫(yī)療水平。然而，人工智能是由數(shù)據(jù)與技術(shù)累積所產(chǎn)生，代表了多維的思路，但最終對于患者的診療依然需要醫(yī)生的思維進行專業(yè)的判斷，無論是醫(yī)學、數(shù)據(jù)或是人工智能，并不是絕對的依據(jù)，更重要的是要結(jié)合人的思維與判斷力，才能在醫(yī)學領(lǐng)域中發(fā)揮更大的優(yōu)勢。

醫(yī)學人工智能診療技術(shù)將是未來人類醫(yī)療的發(fā)展方向和趨勢，通過輔助臨床醫(yī)生進行精準的決策，可以自多方面緩解醫(yī)療壓力，提高醫(yī)療行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量，促進醫(yī)學不斷發(fā)展進步。由于人工智能與其他傳統(tǒng)學科相比，存在相似之處，但也有差異，因此具有很大的不確定性，這種不確定性是由于人工智能是人為控制的，需要人為的設(shè)置，其研究過程中所建立的模型與傳統(tǒng)學科的原理有所不同，依然還處在變化發(fā)展階段。未來人工智能將會更廣泛的應(yīng)用到醫(yī)學中，我們要關(guān)注算法的改進與研究，發(fā)展更精準的醫(yī)學人工技能，未來人工智能技術(shù)的應(yīng)用將更加多樣化，更具精準性，為患者及臨床工作者帶來更多的便利。