论人工智能进入医疗领域的机遇与挑战

济南市第三人民医院 (山东 济南 250132)

内容提要：目前，人工智能技术作为重点研究的技术，逐渐也成为了医疗产业的重点技术。本文主要探讨了人工智能在医疗领域中最重要的四个应用：医疗影像的人工智能分析，疾病智能诊断，人工智能手术机器人，人工智能辅助药物研发。虽然人工智能在这四个方面拥有显著优势，但也不得不面对来自患者的认可度，人工智能技术，隐私监管等方面的挑战。以人工智能为基础的医疗发展有着广阔的机遇，但仍需要谨慎的解决中间所要遇到的挑战。

近些年，人工智能在各个领域迅速发展，在工业界与学术界得到了尤其广泛地重视。“人工智能”的概念最早提出于二十世纪五十年代。它可以被简单定义为用人工方法使得机器拥有类人智能，比如像人一样观察，说话，思考和行动。

人工智能方法通过对海量医疗数据进行分析，可以综合各方面影响，得到较为准确的诊断结果，速度快，客观性强，可以辅助医生进行诊断和医学研究[1-3]。截止到2018年，在全球范围内，已经成立了107家人工智能医疗创业公司[4]。比如，国内的腾讯觅影实验室，科大讯飞的智慧医疗事业部，国外谷歌的DeepMind Health、IBM Watson Health等机构在医疗领域也已取得了突出进展。

1.人工智能在医疗领域的应用

人工智能在医疗领域的应用主要集中在以下四个方面：医疗影像的人工智能分析，疾病智能诊断，人工智能手术机器人，人工智能辅助药物研发等。

1.1 医疗影像的人工智能分析

据国家卫健委公开资料表示，未来五年内，医学影像人工智能系统市场份额最少有近200亿元，市场前景十分广阔。人工智能分析医疗影像的方法与人类似，对于大量的医疗影像，将专家给出的诊断结果输入人工智能模型，让其自己去学习如何诊断影像，学习之后人工智能的诊断水平甚至可以超过一般医生的专业水平[5]。目前，人工智能技术已经应用于辅助医生的临床工作，例如肺癌早期筛选、乳腺癌早期筛选、宫颈癌早期筛选等方面[6,7]。人工智能进行影像分析的特点是速度快，稳定性高，成本低。分析一张医疗图像往往只需要几分钟甚至几秒钟的时间，可大大提高医生的诊断效率[8]。

1.2 疾病智能诊断

人工智能可以直接进行医疗诊断并且给出进一步的治疗方案，比如，IBM与美国肿瘤医院共同开发的沃森医生平台[1]。它可以在短时间内综合患者的各类信息，结合上百万的资料给出精准的诊断结果和治疗方案。同时，它会根据分析结果给医生提供可靠的医疗建议，从而进一步提高了诊断效率[9]。引入沃森这样的人工智能系统可以很好地缓解医生误诊漏诊的情况，方便医院更好地服务于患者。

1.3 人工智能手术机器人

人工智能除了给出诊断结果还可辅助进行手术，其主要设计概念为通过微创的手段辅助复杂的外科手术。其中最有名的是达芬奇机器人[4]。达芬奇机器人是一种人机协作型机器人，在手术过程中，医生可以在千里之外运用机械臂实时精准的进行手术辅助。智能手术机器人的优异表现，让大家看到了其广泛用于临床的希望[10,11]。

1.4 人工智能辅助药物研发

在人工智能辅助药品研发方面，传统的药品研发方法周期长，成本高，一款新药从研发到上市面临着高周期、高成本的问题，从药物研发到上市可高达12～14年。人工智能可以在早期药物的筛查中提高成功率[12]，从而大幅度降低药品研发成本。一个成功的案例是美国的Berg公司，其运用人工智能技术，只需要9～12个月就可以研制出一款新药[5]。

2.人工智能+医疗所面临的挑战

人工智能虽然在医疗领域有着广阔的应用前景，但是仍面临着一些挑战，比如在患者的认可度上，人工智能技术上，隐私监管上。

研究表明，现阶段在医疗诊断方面，人工智能技术只能作为一个辅助工具，而不能完全替代医生[13]。一方面，患者已经熟悉了望闻问切的诊断模式，对人工智能技术会抱着怀疑态度[14,15]。另一方面，患者与机器交互的效果远远低于患者与医生交互的效果，医生对于疾病的诊断很重要的一点是，他们依靠的是科学的思维和临床经验，而机器仅仅是依靠冰冷的计算机算法。因此，从患者角度讲，医生仍是首选，人工智能在患者认可度的路上任重而道远。

另外，人工智能技术仍存在不容忽视的技术短板。例如医疗影像分析，一个完善的人工智能模型往往需要大量的标注数据进行模型的建立和训练，然而对于单个医疗机构来说，其保存的医疗影像往往是有限的；再如，人工智能模型的通用性不高，鲁棒性较差，不同设备拍摄出的医疗影像对于人来说往往不是问题，但是对于人工智能模型来说，可能换了一个设备之后，会给出相当糟糕的诊断结果，这就大大限制了人工智能在临床的应用。

更重要的是，我国在隐私监管上制度仍不完善，隐私泄露事件层出不穷。患者的疾病问题属于绝对的隐私，运用人工智能技术进行诊断和治疗的同时，如果患者隐私得不到保障，将大大阻碍人工智能在医疗行业的发展。因此应当尽早的根据现今的现实状况采取措施对人工智能进行监管，避免出现因大量的医疗隐私泄露所产生的不良后果[16]。

3.人工智能医疗所面临的机遇

当前，人工智能已经在医疗领域得到了广泛的运用，人工智能与医生互为补充，相互促进提高。如今，已经有相关产品可以在手机端诊断皮肤癌，而且其准确度超过一般医生。试想，如果有一天，通过手机上的传感器采集患者信息，然后通过手机中的人工智能算法得到诊断结果，比如青光眼、B超等可以通过手机诊断，而且其结果要比普通医生的准确度还要高，那必将推动现代医学走向新的时代。诺贝尔奖获得者屠呦呦教授通过大量人工实验，耗费大量的资源提取出青蒿素，被誉为可以拯救2亿人口的伟大发现。试想，如果人工智能技术在药物研发方面的成功经验可为我们所用，发现中药起作用的背后深层的内在规律，我们便可能发掘出更多的“青蒿素”。这对中医药的发展有巨大的推动作用，还可以造福人类。

面对如此巨大的机遇，我国的科研人员必将努力奋斗，克服重重难关，让人工智能在医疗领域大放异彩。