ChatGPT在临床领域中应用的研究进展

Research progress on application of ChatGPT in the clinical field

ZHENG Yan， WANG Jie^*， WANG Ge

Henan Provincial People's Hospital/Zhengzhou University People's Hospital， Henan 450003 China

*Corresponding AuthorWANG Jie， E⁃mail：1085923141@qq.com

KeywordsChatGPT；artificial intelligence；clinical decision⁃making；health education；review

摘要总结ChatGPT在临床领域的应用现状，从临床决策支持、病人健康教育与自我管理、医护人员的教育和培训3个方面进行综述，对其在临床领域中发展前景进行展望，探索ChatGPT在临床领域面临的挑战和伦理困境。

关键词ChatGPT；人工智能；临床决策；健康教育；综述

doi：10.12102/j.issn.1009-6493.2024.21.019

人工智能（artificial intelligence，AI）因其深度学习的技术、整合大数据的能力、敏锐的洞察力，使其在医疗领域得到广泛应用^[1⁃2]。ChatGPT（chat generative pretrained transformer）作为人工智能的一个重要分支，可以生成连贯、语法正确的文本，这是人工智能的重要发展^[3]，并已对临床医疗领域产生了重大影响，但国内对此领域研究较少。为了更好地了解ChatGPT在临床领域中的应用，现综述ChatGPT在临床决策支持、病人健康教育与自我管理、医护人员的教育和培训等方面应用的现状，分析目前应用面临的挑战和伦理问题，旨在为未来的研究方向提供参考。

1 ChatGPT技术原理

ChatGPT是OpenAI开发的一种基于深度学习的大型语言模型，是GPT（generative pre⁃trained transformer）模型的后续版本，旨在通过无监督学习来处理自然语言处理（natural language processing， NLP）任务。其技术原理是基于Transformer架构的模型。Transformer是一种利用注意力机制处理序列数据的神经网络架构。其由多个自注意力层（self⁃attention layer）和前馈神经网络层组成，能够有效地处理长文本序列。然后，通过在大规模的文本数据上进行无监督的预训练。预训练完成后，ChatGPT可以通过微调适应特定的任务和领域。通过微调，可以将ChatGPT应用于不同的场景，如教育、医疗等领域。最后为对话生成，在应用阶段，输入一个开头或问题后，ChatGPT会自动预测下一个单词，并持续生成连贯的文本，形成自然流畅的对话回答。所以，ChatGPT在自然语言生成方面表现非常出色，能够根据输入的语言文本生成有意义、通顺、自然的新文本。2022年11月，基于OpenAI的GPT 3.5首次发布，随后在2023年3月基于GPT 4.0发布了第2个版本。因其用户界面很简单，隐藏了所有复杂的技术细节，更重要的是，它几乎可以回答所有的问题。因此，ChatGPT首次发布2个月后，月活跃用户数就突破1亿人，成为有史以来增长最快的消费类应用^[4]。

2 ChatGPT在临床领域中的应用

2.1 临床决策支持

ChatGPT可为医护人员提供临床决策支持。通过分析病人的病历和症状描述，ChatGPT可以提供可能的诊断和治疗选项，帮助医护人员做出明智的临床决策。另外，病人也可以在ChatGPT中输入病史和症状，获得关于疾病的信息，从而可以帮助病人避免因轻微的症状而付费咨询。例如，Hirosawa等^[5]研究评估了ChatGPT 3.0对具有普通内科门诊常见的临床主诉鉴别诊断的准确性，由内科医生判断结果的准确性。结果显示，ChatGPT 3.0生成的10个鉴别诊断表的总诊断正确率均大于90%，5种鉴别诊断表的总诊断率均高于80%。Yeo等^[6]研究了ChatGPT在回答肝硬化和肝细胞癌的知识、管理和情感支持方面的准确性和可重复性。ChatGPT中164个问题的回答由2名移植肝病学专家独立评估，并由第3名专家进行审查。研究结果显示，ChatGPT对肝硬化和肝细胞癌相关知识回答正确率分别为79.1%和74.0%，并且在基础知识、生活方式和治疗方面的表现优于诊断和预防医学。Bilal等^[7]研究通过ChatGPT提出了5个关于呼吸暂停综合征的临床问题，评估了ChatGPT在阻塞性睡眠呼吸暂停病人中的自我诊断能力，结果显示，ChatGPT均给出了专业且正确的判断。另外，在一项针对607例病人的横断面调查中，探讨了在ChatGPT背景下，用户期望、风险回报评估和决策之间的关系，结果显示，78.4%的受访者表示愿意使用ChatGPT进行自我诊断，说明ChatGPT可以满足用户期望^[8]。ChatGPT更高的绩效预期和积极的风险回报评估与用户决策结果的改善呈正相关，即认为使用人工智能技术的好处大于潜在风险，用户更倾向于依赖它进行决策。

目前，ChatGPT在临床决策支持方面具有广泛应用前景，但因为它缺乏训练有素的医疗专业人员的专业知识和批判性思维能力^[9]。同时，它依赖于输入数据的质量，无法检查错误，所以ChatGPT还不能代替医务人员做决策，但可作为决策辅助工具。未来可通过医护人员和临床决策系统之间的最佳交互提高诊断的准确性、效率和安全性。针对病人的自我诊断，应进一步调查使用AI聊天机器人进行自我诊断的长期影响，并探索AI聊天机器人与其他数字健康干预措施的潜在整合，以优化病人护理和结局。

2.2 病人健康教育与自我管理

ChatGPT可作为病人健康教育辅助工具，提供关于疾病、治疗方案、药物副作用等方面的信息，并可提供生活方式建议和预防措施，帮助病人更好地进行疾病管理。

Sng等^[10]使用ChatGPT 3.5和ChatGPT 4.0 2个不同版本测试关于糖尿病自我管理的问题，包括4个领域：饮食和运动、低血糖和高血糖教育、胰岛素储存、胰岛素管理。问题以非结构化的方式重复交互，以模拟真实世界的自然病人交流，结果显示，2种版本的回答均简洁而有条理性，且都使用了通俗易懂的语言。Nakhleh等^[11]使用糖尿病知识问卷（DKQ⁃24）^[12]对ChatGPT进行测试，结果显示，ChatGPT对DKQ⁃24中的所有问题提供了准确的回答，这些问题涵盖了与个人对糖尿病及其相关并发症、血糖控制和基本护理原则理解相关的一系列主题，且所提供的解释详细、清楚、易懂。Mika等^[13]研究向ChatGPT提出了10个关于全髋关节置换术的常见问题，并使用循证方法分析每个问题回答的准确性，ChatGPT的回答均做到了以证据为基础。Sarraju等^[14]研究使用ChatGPT创建了25个关于心血管预防保健的知识，包括基本的预防概念、风险因素咨询、测试结果和药物信息，并有3名经验丰富的心血管专家对答案进行判断，结果显示，ChatGPT答案正确率达84%。此外，ChatGPT作为交换式和可访问的平台，可将其应用到病人沟通工作流程中，以解决病人的询问并提供个性化信息，使病人能够积极参与决策过程，并设定切合实际的期望^[15]。例如，Li等^[16]探讨了ChatGPT在乳房重建病人中沟通和教育作用，它可以提供关于各种乳房重建技术的准确和最新信息、自体或植入重建的选择、潜在的风险和并发症、恢复时间表和术后护理指导等。此外，ChatGPT还可以作为一种教育工具，为乳房重建病人提供视觉辅助、交互式模拟和前后对比图像，以促进对预期结果的更好理解。它可以提供手术过程的模拟演练，说明所涉及的步骤，并帮助病人可视化潜在的转变。

综上所述，ChatGPT可作为病人健康教育的辅助工具，与传统的健康教育方法相比，ChatGPT同时有方便、快速等特点，能节省医疗资源和病人时间。此外，传统的教育方法可能落后于病人疾病管理的最新研究和发展，可能为病人提供过时或无效的教育和支持^[17⁃19]。ChatGPT可以很好地弥补传统健康教育的缺点。它可紧跟最新研究和最佳实践，能够在各种文本源（包括医学文献和病人论坛）上进行训练。这使ChatGPT能够为病人提供有关疾病管理和治疗方案的最新相关信息，可以为病人提供准确、有效的教育和支持^[20]。但ChatGPT系统的有效性可能取决于病人的数字素养以及他们理解和驾驭系统的能力。虽然在病人教育中使用ChatGPT有很好的证据，但关于这项技术如何最好地支持病人，还需要进一步地研究探索ChatGPT在不同人群中的潜在益处和局限性，例如低健康素养、非英语使用者和合并症人群。

2.3 教育和培训

医学专业的熟练程度需要持续的教育和培训，以跟上医疗保健领域的最新发展。ChatGPT除了可以提供临床决策支持、病人健康教育之外，还可以作为加强医护人员教育和培训的工具^[21]。研究证明，ChatGPT医学知识储备已达到三年级医学生的水平，并且在美国执业医师资格考试中取得了合格的成绩^[22]，说明ChatGPT可作为支持学习的交互式医学教育工具。此外，ChatGPT平台有潜力促进基于计算机培训模块的创建，这些模块可以复制真实的临床情况，使医护人员能够在没有实际病人的情况下提高他们的能力并扩展他们的专业知识，并且可以模拟病人之间的互动，使学生能够在安全可控的环境中磨练诊断和沟通技能^[23]，而且不用使用人力成本。例如，Eysenbach等^[15]使用ChatGPT生成交互式模拟，探索糖尿病的潜在机制症状描述；生成概念图，帮助医护人员组织和可视化糖尿病的不同方面实验室结果；生成案例研究，挑战医护人员将他们的糖尿病知识应用于实际的病人中。Khan等^[20]强调了ChatGPT在提高学习成果、促进学习者和教育者之间的沟通、提供即时反馈、回答问题、帮助知识保留、模拟现实生活场景、评估知识和提高临床决策技能方面的潜力。

ChatGPT通过提供个性化、互动性和随时可用的学习体验，具有改变医学教育和培训的潜力。通过为医疗专业人员提供必要的技能和知识，ChatGPT可以帮助改善病人的治疗效果并推动医疗领域的发展。就像其他聊天机器人一样，ChatGPT等更高级的语言模型可以用作教学助理，用于创建、评估、构建多项选择题或开放式问题、开发案例研究和审核评分^[3]，将这些曾经烦琐复杂的任务将变得可行。然而，虽然ChatGPT是一个强大的语言生成工具，可以作为医务工作者的助手，但它不能取代人类的智能或复制人类思维的复杂性^[24]。未来的研究应该检查ChatGPT在医学教育中的应用，并将重点放在开发标准化的评估工具上，以评估这一新兴技术在该领域中的收益和风险。

3 ChatGPT在临床领域中应用面临的挑战及伦理问题

ChatGPT作为人工智能领域的新兴技术，已在临床决策支持、病人的健康教育与自我管理、医护人员的教育和培训等领域承担了重要角色，一定程度上降低了医疗保健系统的总体成本和负担，节约了医疗资源，减轻了医护人员的工作压力，为医护人员提供了方便的信息获取和技能实践的机会。但是，目前的研究结果全部基于英语语种的人群，且多为社论性文章及描述性研究，且在应用过程中出现的技术及伦理等问题仍待解决。

3.1 技术方面

ChatGPT模型的准确性取决于训练数据的质量和准确性。如果训练数据存在偏差，ChatGPT模型的结果可能也存在偏差，导致结果的不准确。所以，对医护人员来说，强调医护人员批判性思维技能的重要性；对病人来说，需要其具备一定健康素养的能力，以便他们有效使用人工智能，区分准确信息和虚假信息。另外，ChatGPT依赖的数据仅训练到2021年9月^[25]，但是医学的发展日新月异，缺乏最新信息可能会影响其在临床实践中的可用^[26]。总之，ChatGPT可以作为临床实践的补充工具，而不是替代医护人员提供临床判断。同时，应及时更新数据库，为医护人员和病人提供基于证据的最新、最全面的医学知识。

3.2 伦理方面

ChatGPT和其他人工智能一样，缺乏人类的同情心和人文关怀，它无法理解情感和情绪上的需求。在某些情况下，这可能导致ChatGPT提供冷漠、不敏感或不合适的回应，无法满足病人在心理和情感上的需求^[27]。另外，医疗数据是病人的隐私信息，如果这些数据泄露或被滥用，可能造成严重的后果^[28]。因此，必须实施适当的措施保护病人的隐私并避免任何潜在的数据安全漏洞。在使用ChatGPT技术时，必须认真考虑隐私和安全问题。

3.3 证据质量有待提高

目前，关于使用ChatGPT支持临床实践的有效性证据仍然有限^[29]。虽然目前初步证据显示其在临床护理中应用效果良好，但文章多以评论性及横断面调查为主，且多集中在医疗领域，在护理领域中的应用不足。尚未检索到试验性研究证明ChatGPT在临床护理领域应用的有效性、安全性和准确性^[30]。建议未来进行更多高质量随机对照试验，验证其在护理领域中最佳的应用方向，提供更高质量的证据。

4 小结

综上所述，ChatGPT作为医疗行业的新兴技术，它补充了医疗保健提供者的专业知识，并改善了临床决策和病人护理。面对ChatGPT功能的局限性，医护人员必须谨慎、主动地应对潜在风险，以确保病人的安全和质量。虽然ChatGPT在应用时仍面临各种挑战和伦理问题，但人工智能的发展势不可挡，相信随着这些问题被陆续攻破，ChatGPT能更好地服务于临床。

参考文献：

[1] SHARMA M，SHARMA S.Transforming maritime health with ChatGPT-powered healthcare services for mariners[J].Annals of Biomedical Engineering，2023，51（6）：1123-1125.

[2] CHEN M，DECARY M.Artificial intelligence in healthcare：an essential guide for health leaders[J].Healthcare Management Forum，2020，33（1）：10-18.

[3] IRWIN P，JONES D，FEALY S.What is ChatGPT and what do we do with it？Implications of the age of AI for nursing and midwifery practice and education：an editorial[J].Nurse Education Today，2023，127：105835.

[4] 于浩，张文兰.ChatGPT技术下教育面临的挑战和机遇[J].中国医学教育技术，2023，37（3）：260-267.

[5] HIROSAWA T，HARADA Y，YOKOSE M，.Diagnostic accuracy of differential-diagnosis lists generated by generative pretrained transformer 3 chatbot for clinical vignettes with common chief complaints：a pilot study[J].International Journal of Environmental Research and Public Health，2023，20（4）：3378.

[6] YEO Y H，SAMAAN J S，NG W H，.Assessing the performance of ChatGPT in answering questions regarding cirrhosis and hepatocellular carcinoma[J].Clinical and Molecular Hepatology，2023，29（3）：721-732.

[7] BILAL M，JAMIL Y，RANA D，.Enhancing awareness and self-diagnosis of obstructive sleep apnea using AI-powered chatbots：the role of ChatGPT in revolutionizing healthcare[J].Annals of Biomedical Engineering，2024，52（2）：136-138.

[8] SHAHSAVAR Y，CHOUDHURY A.User intentions to use ChatGPT for self-diagnosis and health-related purposes：cross-sectional survey study[J].JMIR Human Factors，2023，10：e47564.

[9] RUSANDI M A，AHMAN A，SARIPAH I，.No worries with ChatGPT：building bridges between artificial intelligence and education with critical thinking soft skills[J].Journal of Public Health，2023，45（3）：e602-e603.

[10] SNG G G R，TUNG J Y M，LIM D Y Z，.Potential and pitfalls of ChatGPT and natural-language artificial intelligence models for diabetes education[J].Diabetes Care，2023，46（5）：e103-e105.

[11] NAKHLEH A，SPITZER S，SHEHADEH N.ChatGPT's response to the diabetes knowledge questionnaire：implications for diabetes education[J].Diabetes Technology & Therapeutics，2023，25（8）：571-573.

[12] GARCIA A A，VILLAGOMEZ E T，BROWN S A，.The Starr county diabetes education study：development of the Spanish-language Diabetes Knowledge Questionnaire[J].Diabetes Care，2001，24（1）：16-21.

[13] MIKA A P，MARTIN J R，ENGSTROM S M，.Assessing ChatGPT responses to common patient questions regarding total hip arthroplasty[J].The Journal of Bone and Joint Surgery American Volume，2023，105（19）：1519-1526.

[14] SARRAJU A，BRUEMMER D，VAN ITERSON E，.Appropriateness of cardiovascular disease prevention recommendations obtained from a popular online chat-based artificial intelligence model[J].JAMA，2023，329（10）：842-844.

[15] EYSENBACH G.The role of ChatGPT，generative language models，and artificial intelligence in medical education：a conversation with ChatGPT and a call for papers[J].JMIR Medical Education，2023，9：e46885.

[16] LI W W，LU W，GONG Z Y.Harnessing the potential of ChatGPT in breast reconstruction：a revolution in patient communication and education[J].Aesthetic Plastic Surgery，2024，48（1）：35-40.

[17] ADHIKARI M，DEVKOTA H R，CESUROGLU T.Barriers to and facilitators of diabetes self-management practices in Rupandehi，Nepal-multiple stakeholders' perspective[J].BMC Public Health，2021，21（1）：1269.

[18] NAZAR C M J，BOJERENU M M，SAFDAR M，.Effectiveness of diabetes education and awareness of diabetes mellitus in combating diabetes in the United Kigdom;a literature review[J].Journal of Nephropharmacology，2015，5（2）：110-115.

[19] ADU M D，MALABU U H，MALAU-ADULI A E O，.Enablers and barriers to effective diabetes self-management：a multi-national investigation[J].PLoS One，2019，14（6）：e0217771.

[20] KHAN R A，JAWAID M，KHAN A R，.ChatGPT-reshaping medical education and clinical management[J].Pakistan Journal of Medical Sciences，2023，39（2）：605-607.

[21] MIAO H Y，AHN H.Impact of ChatGPT on interdisciplinary nursing education and research[J].Asian/Pacific Island Nursing Journal，2023，7：e48136.

[22] GILSON A，SAFRANEK C W，HUANG T，.How does ChatGPT perform on the United States medical licensing examination（USMLE）？ The implications of large language models for medical education and knowledge assessment[J].JMIR Medical Education，2023，9：e45312.

[23] AHMED S K.The impact of ChatGPT on the nursing profession：revolutionizing patient care and education[J].Annals of Biomedical Engineering，2023，51（11）：2351-2352.

[24] RAY P P，MAJUMDER P.AI tackles pandemics：ChatGPT's game-changing impact on infectious disease control[J].Annals of Biomedical Engineering，2023，51（10）：2097-2099.

[25] LECLER A，DURON L，SOYER P.Revolut86b320ad6af355f0b1a138e98db88ee595a43840648748a8eb67e679be3fb69aionizing radiology with GPT-based models：current applications，future possibilities and limitations of ChatGPT[J].Diagnostic and Interventional Imaging，2023，104（6）：269-274.

[26] AUBIGNAT M，DIAB E.Artificial intelligence and ChatGPT between worst enemy and best friend：the two faces of a revolution and its impact on science and medical schools[J].Revue Neurologique，2023，179（6）：520-5284b0b01d055be4756431d09a669b95ab64b4156c882417f8926deff259eaa0a62.

[27] CARLBRING P，HADJISTAVROPOULOS H，KLEIBOER A，.A new era in Internet interventions：the advent of Chat-GPT and AI-assisted therapist guidance[J].Internet Interventions，2023，32：100621.

[28] 陆贵曦.技术可供性视域下ChatGPT在元宇宙中的应用与法律规制[J].互联网周刊，2023（11）：31-33.

[29] 李嘉欣，彭歆，付莹，等.聊天机器人在护理领域的应用进展[J].护理学杂志，2020，35（24）：17-20.

[30] SCERRI A，MORIN K H.Using Chatbots like ChatGPT to support nursing practice[J].Journal of Clinical Nursing，2023，32（15/16）：4211-4213.

（本文编辑崔晓芳）

基金项目河南省医学科技攻关计划联合共建项目，编号：LHGJ20200042

作者简介郑燕，副主任护师，本科

通讯作者王洁，E⁃mail：1085923141@qq.com

引用信息郑燕，王洁，王歌.ChatGPT在临床领域中应用的研究进展[J].护理研究，2024，38（21）：3878⁃3881.