人工智能輔助決策系統(tǒng)在臨床上的應(yīng)用

       自2016年谷歌的AlphaGo擊敗圍棋世界冠軍李世石起，人工智能的熱度就一直居高不下。人工智能絕不僅僅只會(huì)下棋，其已經(jīng)逐漸滲透到了我們生活的各個(gè)方面。而作為群眾呼聲、行業(yè)寄予厚望和相對(duì)成熟的領(lǐng)域——醫(yī)療人工智能，被認(rèn)為最有應(yīng)用前景。

       一、國(guó)家人工智能相關(guān)政策

       2015年起，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了推動(dòng)醫(yī)療人工智能領(lǐng)域發(fā)展的一系列政策，對(duì)于人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用和開展起到了指導(dǎo)性作用。人工智能在醫(yī)療方面的應(yīng)用主要分為以下幾個(gè)方向：臨床診療決策支持系統(tǒng)、智能醫(yī)學(xué)影像識(shí)別、病理分型和多學(xué)科會(huì)診、智能語音電子病歷系統(tǒng)等。

       2017年4月，國(guó)家衛(wèi)計(jì)委發(fā)布《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)醫(yī)療聯(lián)合體建設(shè)和發(fā)展的指導(dǎo)意見》，結(jié)合十三五規(guī)劃全面推行分級(jí)診療制度的相關(guān)文件**，指出：運(yùn)用人工智能技術(shù)打造臨床決策支持系統(tǒng)，將標(biāo)準(zhǔn)化治療下沉至基層，是解決目前醫(yī)療資源不足和配置不合理、解決人民群眾看病難問題的有效途徑之一，也符合健康中國(guó)的美好愿景。以下我們就人工智能臨床決策輔助系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢(shì)展開深入討論。

       二、國(guó)內(nèi)人工智能CDSS的應(yīng)用現(xiàn)狀

       臨床決策支持系統(tǒng)（Clinical Decision Support System, CDSS）是一個(gè)基于人機(jī)交互的醫(yī)療信息技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)，旨在為醫(yī)生和其他衛(wèi)生從業(yè)人員提供臨床決策支持(CDS)，通過數(shù)據(jù)、模型等輔助完成臨床決策。

       CDSS起源于美國(guó)，2018年預(yù)估的市場(chǎng)規(guī)模近5億美元，CDSS的應(yīng)用可降低因用藥不當(dāng)或操作不當(dāng)造成的醫(yī)療事故的概率，減少對(duì)患者不必要的傷害。CDSS是提升醫(yī)療質(zhì)量的重要手段，其根本目的是為了評(píng)估和提高醫(yī)療質(zhì)量，減少醫(yī)療差錯(cuò)，從而控制醫(yī)療費(fèi)用的支出。

       圖1：臨床決策支持系統(tǒng)工作邏輯及路徑

       CDSS按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為兩類：基于知識(shí)庫(kù)的CDSS和基于非知識(shí)庫(kù)的CDSS。

       基于知識(shí)庫(kù)的CDSS一般包括三個(gè)組成部分：知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)和人機(jī)交流接口。知識(shí)庫(kù)存儲(chǔ)著大量的編譯信息，推理機(jī)根據(jù)知識(shí)庫(kù)里的規(guī)則對(duì)資料進(jìn)行自動(dòng)整合、分析，人機(jī)交流接口則是將分析結(jié)果反饋給使用者，同時(shí)也可以作為系統(tǒng)輸入，主要作用是滿足用戶的查詢需求。這一類型的CDSS由于較封閉且缺乏機(jī)器深度學(xué)習(xí)功能，所有信息的采集、編譯、整理及規(guī)則均需人工完成，維護(hù)成本高昂，且存在信息更新時(shí)效性不強(qiáng)的問題。

       基于非知識(shí)庫(kù)的CDSS一般采用人工智能的形式，其依賴人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有機(jī)器學(xué)習(xí)能力，可以在人機(jī)交互、不斷訓(xùn)練的過程中總結(jié)和明確知識(shí)，并利用知識(shí)為用戶提供建議。隨著醫(yī)療行業(yè)科技化、信息化程度的逐步提高，利用電子病歷系統(tǒng)-CDSS-互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)接，可在瞬間查閱上萬文獻(xiàn)資料。通過高效的學(xué)習(xí)能力提供精準(zhǔn)的決策建議，這種類型的CDSS勢(shì)必成為將來的發(fā)展趨勢(shì)。智能決策系統(tǒng)的研發(fā),可幫助臨床醫(yī)生緊跟醫(yī)學(xué)進(jìn)展,掌握循證醫(yī)學(xué)[注1] 證據(jù),更加充分自如地應(yīng)對(duì)臨床問題。

       就目前國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)和臨床醫(yī)生的應(yīng)用來看，基于知識(shí)庫(kù)的CDSS還是主流，但隨著人工智能等相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，訓(xùn)練機(jī)器讓機(jī)器代替人進(jìn)行重復(fù)勞動(dòng)，基于非知識(shí)庫(kù)的CDSS更是未來發(fā)展的趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)的醫(yī)療科技企業(yè)也將重點(diǎn)放在了基于非知識(shí)庫(kù)的CDSS上。但是由于基于非知識(shí)庫(kù)的CDSS需要進(jìn)行不斷的訓(xùn)練，這個(gè)過程以目前的技術(shù)手段來看還是相當(dāng)耗費(fèi)人力和時(shí)間，往往訓(xùn)練一個(gè)病種就需要幾年時(shí)間，目前市面上的產(chǎn)品也未進(jìn)入成熟應(yīng)用的階段，仍有一定的局限性：

       雖經(jīng)過了幾年的發(fā)展、學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，目前支持的病種仍有限，且對(duì)單一病種的支持范圍也有限，對(duì)復(fù)雜病情或病種的支持度也欠佳；

       訓(xùn)練方式及訓(xùn)練邏輯對(duì)決策結(jié)果的影響較大，醫(yī)學(xué)尤其是腫瘤學(xué)是非常復(fù)雜的學(xué)科，很多問題的處理方式在當(dāng)今的學(xué)術(shù)界仍存在著爭(zhēng)議，造成了腫瘤醫(yī)生對(duì)一些決策結(jié)果不理解或不認(rèn)可的情況；

       各個(gè)國(guó)家和地區(qū)由于政策、醫(yī)保覆蓋、治療費(fèi)用等不同，藥物的使用和推薦順序也存在著差異，如只套用一個(gè)國(guó)家的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將難以滿足全世界范圍內(nèi)的應(yīng)用需求。

       三、國(guó)內(nèi)人工智能CDSS的發(fā)展趨勢(shì)

       CDSS現(xiàn)存的難點(diǎn)和未來的發(fā)展方向需從三個(gè)維度進(jìn)行拓展。

       技術(shù)維度。加強(qiáng)人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，提高其學(xué)習(xí)、檢索、計(jì)算、分析等能力，從訓(xùn)練依賴型轉(zhuǎn)變成自主學(xué)習(xí)型，將更能代表人工智能而非訓(xùn)練方的意見。

       醫(yī)學(xué)維度。進(jìn)一步拓寬產(chǎn)品的覆蓋面、加深產(chǎn)品的應(yīng)用范圍并且擴(kuò)大數(shù)據(jù)庫(kù)的搜索范圍，同時(shí)進(jìn)行更有針對(duì)性的醫(yī)學(xué)邏輯思維訓(xùn)練、條件權(quán)重分析訓(xùn)練，讓人工智能能真正看懂病歷、讀懂醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)，而非僅靠簡(jiǎn)單的條件判斷得出結(jié)果。

       產(chǎn)品維度。更多地考慮產(chǎn)品的應(yīng)用范圍和應(yīng)用場(chǎng)景，從使用者的角度提高用戶體驗(yàn)，將用戶真正的需求和痛點(diǎn)整合至產(chǎn)品內(nèi)。

       圖2：CDSS可擴(kuò)展功能

       在結(jié)合了大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，未來CDSS的功能可拓展至更廣闊的空間，如醫(yī)院/科室管理、科研協(xié)作平臺(tái)搭建、結(jié)構(gòu)化病歷系統(tǒng)、患者交互及患者教育、醫(yī)生繼續(xù)教育、藥物警戒、醫(yī)療控費(fèi)等方向。在突破技術(shù)壁壘的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步貼合臨床實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，自上而下地推廣標(biāo)準(zhǔn)化治療，提高醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量及效率，促進(jìn)醫(yī)療行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。

       中國(guó)作為全球第二大的醫(yī)療市場(chǎng)，CDSS的市場(chǎng)潛力巨大，相信在政府的大力扶持和科技行業(yè)的不斷創(chuàng)新下，真正的醫(yī)療人工智能將不再只是科幻電影中的情節(jié)，而是短期內(nèi)可以預(yù)見的未來。期待CDSS真正進(jìn)入醫(yī)院輔助醫(yī)生，節(jié)約醫(yī)生勞動(dòng)力，為患者帶來更好的就診體驗(yàn)，真正符合“小病不出鄉(xiāng)、大病不出縣、看病很方便”，實(shí)現(xiàn)真正的分級(jí)診療。