近年來(lái)，智能醫(yī)療在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展熱度不斷提升。有人提出，“盡管安防和智能投顧最為火熱，但 AI 在醫(yī)療領(lǐng)域可能會(huì)率先落地?！币环矫妫瑘D像識(shí)別、深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等關(guān)鍵技術(shù)的突破帶來(lái)了人工智能技術(shù)新一輪的發(fā)展。大大推動(dòng)了以數(shù)據(jù)密集、知識(shí)密集、腦力勞動(dòng)密集為特征的醫(yī)療產(chǎn)業(yè)與人工智能的深度融合。
另一方面，隨著社會(huì)進(jìn)步和人們健康意識(shí)的覺(jué)醒，人口老齡化問(wèn)題的不斷加劇，人們對(duì)于提升醫(yī)療技術(shù)、延長(zhǎng)人類(lèi)壽命、增強(qiáng)健康的需求也更加急迫。而實(shí)踐中卻存在著醫(yī)療資源分配不均，藥物研制周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，以及醫(yī)務(wù)人員培養(yǎng)成本過(guò)高等問(wèn)題。對(duì)于醫(yī)療進(jìn)步的現(xiàn)實(shí)需求極大地刺激了以人工智能技術(shù)推動(dòng)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)變革升級(jí)浪潮的興起。
智能醫(yī)療的主要應(yīng)用場(chǎng)景
“從全球創(chuàng)業(yè)公司實(shí)踐的情況來(lái)看，智能醫(yī)療的具體應(yīng)用包括洞察與風(fēng)險(xiǎn)管理、醫(yī)學(xué)研究、醫(yī)學(xué)影像與診斷、生活方式管理與監(jiān)督、精神健康、護(hù)理、急救室與醫(yī)院管理、藥物挖掘、虛擬助理、可穿戴設(shè)備以及其他?！笨偨Y(jié)來(lái)看，目前人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中于以下五個(gè)領(lǐng)域：
(一)醫(yī)療機(jī)器人
“機(jī)器人技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用并不少見(jiàn)，比如智能假肢、外骨骼和輔助設(shè)備等技術(shù)修復(fù)人類(lèi)受損身體，醫(yī)療保健機(jī)器人輔助醫(yī)護(hù)人員的工作等?！蹦壳皩?shí)踐中的醫(yī)療機(jī)器人主要有兩種：
一是，能夠讀取人體神經(jīng)信號(hào)的可穿戴型機(jī)器人，也成為“智能外骨骼”;
二是，能夠承擔(dān)手術(shù)或醫(yī)療保健功能的機(jī)器人，以IBM開(kāi)發(fā)的達(dá)·芬奇手術(shù)系統(tǒng)為典型代表。
(二)智能藥物研發(fā)
智能藥物研發(fā)是指將人工智能中的深度學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于藥物研究，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段快速、準(zhǔn)確地挖掘和篩選出合適的化合物或生物，達(dá)到縮短新藥研發(fā)周期、降低新藥研發(fā)成本、提高新藥研發(fā)成功率的目的。人工智能通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，可以對(duì)藥物活性、安全性和副作用進(jìn)行預(yù)測(cè)。借助深度學(xué)習(xí)，人工智能已在心血管藥、抗腫瘤藥和常見(jiàn)傳染病治療藥等多領(lǐng)域取得了新突破。在抗擊埃博拉病毒中智能藥物研發(fā)也發(fā)揮了重要的作用。
(三)智能診療
智能診療就是將人工智能技術(shù)用于輔助診療中，讓計(jì)算機(jī)“學(xué)習(xí)”專家醫(yī)生的醫(yī)療知識(shí)，模擬醫(yī)生的思維和診斷推理，從而給出可靠診斷和治療方案。智能診療場(chǎng)景是人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域最重要、也最核心的應(yīng)用場(chǎng)景。
(四)智能影像識(shí)別
智能醫(yī)學(xué)影像是將人工智能技術(shù)應(yīng)用在醫(yī)學(xué)影像的診斷上。人工智能在醫(yī)學(xué)影像應(yīng)用主要分為兩部分：一是圖像識(shí)別，應(yīng)用于感知環(huán)節(jié)，其主要目的是將影像進(jìn)行分析，獲取一些有意義的信息;二是深度學(xué)習(xí)，應(yīng)用于學(xué)習(xí)和分析環(huán)節(jié)，通過(guò)大量的影像數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù)，不斷對(duì)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，促使其掌握診斷能力。
(五)智能健康管理
智能健康管理是將人工智能技術(shù)應(yīng)用到健康管理的具體場(chǎng)景中。目前主要集中在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、虛擬護(hù)士、精神健康、在線問(wèn)診、健康干預(yù)以及基于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的健康管理。
(1)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別：通過(guò)獲取信息并運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行分析，識(shí)別疾病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)及提供降低風(fēng)險(xiǎn)的措施。
(2)虛擬護(hù)士：收集病人的飲食習(xí)慣、鍛煉周期、服藥習(xí)慣等個(gè)人生活習(xí)慣信息，運(yùn)用人工智能技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并評(píng)估病人整體狀態(tài)，協(xié)助規(guī)劃日常生活。
(3)精神健康：運(yùn)用人工智能技術(shù)從語(yǔ)言、表情、聲音等數(shù)據(jù)進(jìn)行情感識(shí)別。
(4)移動(dòng)醫(yī)療：結(jié)合人工智能技術(shù)提供遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)。
(5)健康干預(yù)：運(yùn)用 AI 對(duì)用戶體征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，定制健康管理計(jì)劃。
智能醫(yī)療產(chǎn)業(yè)應(yīng)用典型案例
(一)醫(yī)療機(jī)器人
1、智能外骨骼
俄羅斯ExoAtlet公司生產(chǎn)了兩款“智能外骨骼”產(chǎn)品：ExoAtletⅠ和ExoAtlet Pro。前者適用于家庭，后者適用于醫(yī)院。ExoAtletⅠ適用于下半身癱瘓的患者，只要上肢功能基本完整，它能幫助患者完成基本的行走、爬樓梯及一些特殊的訓(xùn)練動(dòng)作。ExoAtlet Pro在ExoAtletⅠ的基礎(chǔ)上包括了更多功能，如測(cè)量脈搏、電刺激、設(shè)定既定的行走模式等。
日本厚生勞動(dòng)省已經(jīng)正式將“機(jī)器人服”和“醫(yī)療用混合型輔助肢”列為醫(yī)療器械在日本國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售，主要用于改善肌萎縮側(cè)索硬化癥、肌肉萎縮癥等疾病患者的步行機(jī)能。
2、手術(shù)機(jī)器人
世界上最有代表性的做手術(shù)的機(jī)器人就是達(dá)·芬奇手術(shù)系統(tǒng)?！斑_(dá)·芬奇手術(shù)系統(tǒng)分為兩部分：手術(shù)室的手術(shù)臺(tái)和醫(yī)生可以在遠(yuǎn)程操控的終端。手術(shù)臺(tái)是一個(gè)有三個(gè)機(jī)械手臂的機(jī)器人，它負(fù)責(zé)對(duì)病人進(jìn)行手術(shù)，每一個(gè)機(jī)械手臂的靈活性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人，而且?guī)в袛z像機(jī)可以進(jìn)入人體內(nèi)的手術(shù)，因此不僅手術(shù)的創(chuàng)口非常小，而且能夠?qū)嵤┮恍┤祟?lèi)一生很難完成的手術(shù)。在控制終端上，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)幾臺(tái)攝像機(jī)拍攝的二維圖像還原出人體內(nèi)的高清晰度的三維圖像，以便監(jiān)控整個(gè)手術(shù)過(guò)程。目前全世界共裝配了3000多臺(tái)達(dá)·芬奇機(jī)器人，完成了300萬(wàn)例手術(shù)?！?/span>
(二)智能藥物研發(fā)
美國(guó)硅谷公司Atomwise通過(guò)IBM超級(jí)計(jì)算機(jī)，在分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)中篩選治療方法，評(píng)估出 820萬(wàn)種藥物研發(fā)的候選化合物。2015 年，Atomwise基于現(xiàn)有的候選藥物，應(yīng)用人工智能算法，在不到一天時(shí)間內(nèi)就成功地尋找出能控制埃博拉病毒的兩種候選藥物。
除挖掘化合物研制新藥外，美國(guó)Berg生物醫(yī)藥公司通過(guò)研究生物數(shù)據(jù)研發(fā)新型藥物?！癇erg 通過(guò)其開(kāi)發(fā)的 Interrogative Biology 人工智能平臺(tái)，研究人體健康組織，探究人體分子和細(xì)胞自身防御組織以及發(fā)病原理機(jī)制，利用人工智能和大數(shù)據(jù)來(lái)推算人體自身分子潛在的藥物化合物。這種利用人體自身的分子來(lái)醫(yī)治類(lèi)似于糖尿病和癌癥等疑難雜癥，要比研究新藥的時(shí)間成本與資金少一半?！?/span>
(三)智能診療
國(guó)外最早將人工智能應(yīng)用于醫(yī)療診斷的是MYCIN專家系統(tǒng)。我國(guó)研制基于人工智能的專家系統(tǒng)始于上世紀(jì)70年代末，但是發(fā)展很快。早期的有北京中醫(yī)學(xué)院研制成‘關(guān)幼波肝炎醫(yī)療專家系統(tǒng)’，它是模擬著名老中醫(yī)關(guān)幼波大夫?qū)Ω尾≡\治的程序。上世紀(jì)80年代初，福建中醫(yī)學(xué)院與福建計(jì)算機(jī)中心研制的林如高骨傷計(jì)算機(jī)診療系統(tǒng)。其他如廈門(mén)大學(xué)、重慶大學(xué)、河南醫(yī)科大學(xué)、長(zhǎng)春大學(xué)等高等院校和其他研究機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)了基于人工智能的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于臨床。
在智能診療的應(yīng)用中，IBM Watson是目前最成熟的案例。IBM Watson 可以在17秒內(nèi)閱讀3469本醫(yī)學(xué)專著、248000 篇論文、69種治療方案、61540次試驗(yàn)數(shù)據(jù)、106000份臨床報(bào)告。2012年Watson 通過(guò)了美國(guó)職業(yè)醫(yī)師資格考試，并部署在美國(guó)多家醫(yī)院提供輔助診療的服務(wù)。目前Watson 提供診治服務(wù)的病種包括乳腺癌、肺癌、結(jié)腸癌、前列腺癌、膀胱癌、卵巢癌、子宮癌等多種癌癥。Watson實(shí)質(zhì)是融合了自然語(yǔ)言處理、認(rèn)知技術(shù)、自動(dòng)推理、機(jī)器學(xué)習(xí)、信息檢索等技術(shù)，并給予假設(shè)認(rèn)知和大規(guī)模的證據(jù)搜集、分析、評(píng)價(jià)的人工智能系統(tǒng)。
(四)智能影像識(shí)別
貝斯以色列女執(zhí)事醫(yī)學(xué)中心(BIDMC)與哈佛醫(yī)學(xué)院合作研發(fā)的人工智能系統(tǒng)，對(duì)乳腺癌病理圖片中癌細(xì)胞的識(shí)別準(zhǔn)確率能達(dá)到 92%。
美國(guó)企業(yè) Enlitic將深度學(xué)習(xí)運(yùn)用到了癌癥等惡性腫瘤的檢測(cè)中，該公司開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)的癌癥檢出率超越了4位頂級(jí)的放射科醫(yī)生，診斷出了人類(lèi)醫(yī)生無(wú)法診斷出的 7%的癌癥。
(五)智能健康管理
1、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別
風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)分析公司Lumiata，通過(guò)其核心產(chǎn)品——風(fēng)險(xiǎn)矩陣(Risk Matrix)，在獲取大量的健康計(jì)劃成員或患者電子病歷和病理生理學(xué)等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為用戶繪制患病風(fēng)險(xiǎn)隨時(shí)間變化的軌跡。利用Medical Graph圖譜分析對(duì)病人做出迅速、有針對(duì)性的診斷，從而對(duì)病人分診時(shí)間縮短 30%-40%。
2、虛擬護(hù)士
Next IT開(kāi)發(fā)的一款A(yù)PP慢性病患者虛擬助理(Alme Health Coach)，“Alme Health Coach 是專為特定疾病、藥物和治療設(shè)計(jì)配置。它可以與用戶的鬧鐘同步，來(lái)觸發(fā)例如‘睡得怎么樣’的問(wèn)題，還可以提示用戶按時(shí)服藥。這種思路是收集醫(yī)生可用的可行動(dòng)化數(shù)據(jù)，來(lái)更好的與病人對(duì)接?！痹摽預(yù)PP主要服務(wù)于患有慢性疾病的病人，其基于可穿戴設(shè)備、智能手機(jī)、電子病歷等多渠道數(shù)據(jù)的整合，綜合評(píng)估病人的病情，提供個(gè)性化健康管理方案。
美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)投資了一款名為AiCure的App。這款A(yù)pp通過(guò)將手機(jī)攝像頭和人工智能相結(jié)合，自動(dòng)監(jiān)控病人服藥情況。
3、精神健康
2011年，美國(guó)Ginger.IO公司開(kāi)發(fā)了一個(gè)分析平臺(tái)，通過(guò)挖掘用戶智能手機(jī)數(shù)據(jù)來(lái)發(fā)現(xiàn)用戶精神健康的微弱波動(dòng)，推測(cè)用戶生活習(xí)慣是否發(fā)生了變化，根據(jù)用戶習(xí)慣來(lái)主動(dòng)對(duì)用戶提問(wèn)。當(dāng)情況變化時(shí)，會(huì)推送報(bào)告給身邊的親友甚至醫(yī)生。
Affectiva 公司開(kāi)發(fā)的情緒識(shí)別技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)攝像頭來(lái)捕捉記錄人們的表情，并能分析判斷出人的情緒是喜悅，厭惡還是困惑等。
4、移動(dòng)醫(yī)療
Babylon開(kāi)發(fā)的在線就診系統(tǒng)，能夠基于用戶既往病史與用戶和在線人工智能系統(tǒng)對(duì)話時(shí)所列舉的癥狀，給出初步診斷結(jié)果和具體應(yīng)對(duì)措施。
AiCure 是一家提醒用戶按時(shí)用藥的智能健康服務(wù)公司，“其利用移動(dòng)技術(shù)和面部識(shí)別技術(shù)來(lái)判斷患者是否按時(shí)服藥，再通過(guò)APP來(lái)獲取患者數(shù)據(jù)，用自動(dòng)算法來(lái)識(shí)別藥物和藥物攝取?！?/span>
5、健康干預(yù)
Welltok 通過(guò)旗下的 Café Well Health 健康優(yōu)化平臺(tái)，運(yùn)用人工智能技術(shù)分析來(lái)源于可穿戴設(shè)備的 Map My Fitness 和Fit Bit 等合作方的用戶體征數(shù)據(jù)，提供個(gè)性化的生活習(xí)慣干預(yù)和預(yù)防性健康管理計(jì)劃。
國(guó)內(nèi)智能醫(yī)療
根據(jù)方正證券發(fā)布的互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療深度報(bào)告，“中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：信息服務(wù)階段，實(shí)現(xiàn)人和信息的連接;咨詢服務(wù)階段，實(shí)現(xiàn)人和醫(yī)生連接;診療服務(wù)階段，實(shí)現(xiàn)人和醫(yī)療機(jī)構(gòu)的連接?！痹趯?shí)際的產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，中國(guó)智能醫(yī)療仍處于起步階段，但賴于資本的追捧，多家智能醫(yī)療創(chuàng)業(yè)公司已順利獲得融資。在未來(lái)的發(fā)展中，國(guó)內(nèi)公司應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)、算法、通用技術(shù)等基礎(chǔ)層面的研發(fā)與投資力度，在牢固基礎(chǔ)的同時(shí)進(jìn)一步拓展智能醫(yī)療的應(yīng)用領(lǐng)域。
