柳奕誠 宋欣陽 李宗友

摘要：醫(yī)療人工智能發(fā)展受到全球的廣泛關(guān)注，其運(yùn)用正在多個維度地開展，將給人類群體的健康乃至社會結(jié)構(gòu)帶來歷史性的變革。其中，醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)的興起是目前醫(yī)療人工智能技術(shù)發(fā)展直觀的表現(xiàn)形式。本文主要圍繞人工智能醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)，從行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀、中醫(yī)與醫(yī)療人工智能的關(guān)系及未來市場的發(fā)展等方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：人工智能；醫(yī)療；中醫(yī)；未來

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2018.11.001

中圖分類號：R2-05 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-5304（2018）11-0001-05

Abstract： The development of medical artificial intelligence （AI） has attracted worldwide attention. Its application is developing in many dimensions and will bring fundamental changes to the human health and community structure. The rise of medical networks is an intuitive manifestation of the development of medical AI technology. This article focused on the AI medical network and discussed from the current situation of industry development， the relationship between TCM and medical AI and the development of future market.

Keywords： artificial intelligence； medicine； TCM； future

目前，人工智能在眾多領(lǐng)域引發(fā)關(guān)注。從21世紀(jì)初繁瑣的數(shù)據(jù)代碼，到今日簡單明了的人機(jī)交互和智能設(shè)備，人工智能正在人類生活的各個方面引領(lǐng)著一次全新變革。在醫(yī)學(xué)方面，人工智能也已進(jìn)行諸多嘗試，如生化檢測、放射檢查、超聲檢查輔助診療工具正不斷向智能化階段發(fā)展。本文結(jié)合史料和技術(shù)對醫(yī)療人工智能進(jìn)行系統(tǒng)分析，探究發(fā)展趨勢與影響變革。

1 亟待發(fā)展的行業(yè)現(xiàn)狀

推動醫(yī)療人工智能發(fā)展的催化劑是對醫(yī)療資源的需求與人類日益提高的生活標(biāo)準(zhǔn)。如今醫(yī)療資源雖已形成體系，但無論是中醫(yī)還是西醫(yī)，地區(qū)間醫(yī)療資源分配不均衡，最基本的醫(yī)療保障仍無法普及。如患者若在偏僻地區(qū)就醫(yī)，遇到無法診治的疾病時(shí)，不得不選擇轉(zhuǎn)院等措施，延誤最佳治療時(shí)機(jī)。即使在醫(yī)療資源集中的城區(qū)，過載的人流、有限的資源、高昂的價(jià)格等問題仍迫在眉睫。與此同時(shí)，患者對于更為人性化、個性化醫(yī)療護(hù)理的需求也日益攀升，有限的資源已無法滿足市場需求。醫(yī)療人工智能的誕生，正是為了填補(bǔ)需求的空缺，根據(jù)國外《Nature》《Science》等期刊，以及國內(nèi)中國知識資源總庫、萬方數(shù)據(jù)等期刊平臺相關(guān)信息的整理和研究報(bào)告數(shù)量的比對，目前已孕育出多種應(yīng)用產(chǎn)品（詳見表1）。然而僅依賴現(xiàn)階段產(chǎn)品遠(yuǎn)無法滿足當(dāng)今市場需求，人工智能數(shù)據(jù)處理的可靠性、治療過程的安全性、地區(qū)應(yīng)用的普及性等均受到多方質(zhì)疑。因此，醫(yī)療人工智能發(fā)展亟待突破。

2 中醫(yī)與人工智能醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)

精準(zhǔn)的醫(yī)療與智能化的醫(yī)療技術(shù)常常出現(xiàn)在古代中國的史料和傳說中。尋找出疾病的癥結(jié)是有效治療的關(guān)鍵，現(xiàn)代技術(shù)可通過精密的儀器進(jìn)行“透視”與量化，然而在古代不具備相應(yīng)的技術(shù)條件。以透視為例，早在扁鵲的傳說中就有其縮影，其具有異于常人的能力，可看到人體通透的五臟六腑，從而對癥下藥。

時(shí)至今日，中醫(yī)的智能診療化已有一定程度的實(shí)現(xiàn)。目前中醫(yī)診療技術(shù)以望、聞、問、切為主，注重收集和感受人體微妙的變化，而現(xiàn)代人工智能技術(shù)發(fā)展有四診的精細(xì)化、多元化和智能化的趨勢。

從望診的角度而言，最具代表性的技術(shù)是面診儀和舌診儀。如李福鳳等[1]利用面部圖像樣本的Harr特征建立一個級聯(lián)的Boosted分類器，通過Active Contour Model方法使面部定位分割更為精確；胡志希等[2]研發(fā)了GD-3型光電血流面診儀，實(shí)現(xiàn)了面部末梢血流灌注情況的精準(zhǔn)評價(jià)；樊明杰[3]針對有眼睛的人臉面部感興趣區(qū)域，使用二值化等方法進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)眼、鼻等局部精確定位。

從聞診的角度而言，在高性能設(shè)備的輔助下，機(jī)體中的聲音信息可通過空氣動力學(xué)方法、頻譜分析方法、聲圖儀方法進(jìn)行量化[4]。機(jī)體的氣味則可通過紅外光譜法、氣相色譜分析法進(jìn)行分析。但由于個人經(jīng)驗(yàn)、主觀性等多種原因影響，尚未能建立客觀的診斷標(biāo)準(zhǔn)。

從問診的角度而言，最具代表性的技術(shù)是受到MYCIN啟發(fā)所衍生出的一系列中醫(yī)專家系統(tǒng)[5]。如今，互聯(lián)網(wǎng)、物質(zhì)網(wǎng)技術(shù)使原有中醫(yī)專家系統(tǒng)完成階段性改變，從單一的封閉靜態(tài)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變成開放、無限、動態(tài)的系統(tǒng)。在上一代系統(tǒng)無法被統(tǒng)籌的中醫(yī)臨床經(jīng)驗(yàn)大數(shù)據(jù)中，由于技術(shù)的進(jìn)步、神經(jīng)元系統(tǒng)的開發(fā)、云端網(wǎng)絡(luò)的搭設(shè)，現(xiàn)代中醫(yī)人工智能與人無限接近甚至超越人類。現(xiàn)階段的中醫(yī)人工智能產(chǎn)品尚停留在“學(xué)習(xí)”階段[6]，以儲備臨床數(shù)據(jù)來充實(shí)數(shù)據(jù)庫，使人工智能的診療更為精確[7]，同時(shí)中醫(yī)的不確定性、模糊性、復(fù)雜性也是亟待解決的難題[8]。

從切診的角度而言，即脈診智能化的實(shí)現(xiàn)。如牛欣等[9]已將B超、多普勒技術(shù)與相關(guān)技術(shù)融合，構(gòu)建了三部的動脈三維運(yùn)動，并將它們產(chǎn)品化，實(shí)現(xiàn)了“位、形、數(shù)、勢”的可視化，提供客觀診斷依據(jù)；重慶綠色智能技術(shù)研究院研發(fā)一款具有石墨烯柔性的傳感器，其高兼容、高靈敏、高通透，使三部脈象的測量更為準(zhǔn)確[10]。同時(shí)建立在“互聯(lián)網(wǎng)+”基礎(chǔ)上的遠(yuǎn)程脈診系統(tǒng)也正逐漸萌芽，其普及化、范用化，仍待硬件技術(shù)的發(fā)展與支持。

除了望聞問切的四診合參，中醫(yī)領(lǐng)域的研究者也將人工智能服務(wù)于中藥房與臨床針灸。對于中藥房而言，目前信息手段的植入已初具規(guī)模，患者信息的核查、藥物的“十八反、十九畏、妊娠禁忌”等均在智能化技術(shù)的指導(dǎo)下便于操作。近年來備受矚目的實(shí)際運(yùn)用，莫過于出現(xiàn)在“2010中醫(yī)藥國際科技博覽會”上的第五代智能中藥房[11]。第五代較之前四代的自動發(fā)藥機(jī)，效率在原有基礎(chǔ)上提高了10倍，大約3 s配制1劑，且容錯率高，最多可荷載500味配方顆粒的方藥，過程實(shí)現(xiàn)“零干預(yù)”，保證配制途中無二次污染。

人工智能在臨床針灸的應(yīng)用中亦可謂百花齊放。NX-DJO1智能電子針灸系統(tǒng)與華佗牌SDZ-II型電針儀對膝骨性關(guān)節(jié)炎有較好療效[12]，且前者在安全性、療效上更為突出，已廣泛使用。另外，在治療頸椎病、頸椎痛等方面也有較好療效[13]。數(shù)字經(jīng)絡(luò)智能針灸機(jī)器人于2017年世界針灸學(xué)術(shù)大會亮相[14]，在承載傳統(tǒng)經(jīng)絡(luò)腧穴學(xué)、腧穴解剖學(xué)等理論數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下，結(jié)合混沌理論與分析幾何學(xué)，完成一系列自動取穴的運(yùn)算，同時(shí)還衍生出APP-AcuAI（智慧針灸）、AcuCloud（無限控制平臺），賦予機(jī)器人臨床、科研的雙重能力，助推針灸的發(fā)展與進(jìn)步。

3 頗具規(guī)模的醫(yī)療人工智能技術(shù)

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究中，斯坦福機(jī)械學(xué)習(xí)研究團(tuán)隊(duì)（Standford ML Group）的MURA、CheXNet，直觀外科手術(shù)公司（Intuitive Surgical Inc.）與麻省理工、IBM和Heartport公司開發(fā)的手術(shù)機(jī)器人DaVincisi，它們的人工智能應(yīng)用已在影像診斷領(lǐng)域和智能手術(shù)領(lǐng)域取得了長足的進(jìn)步。斯坦福最新研究的MURA和CheXNet對于相關(guān)疾病的算法、診斷都建立在卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）的基礎(chǔ)上。CNN是一種面向視覺處理的前反饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系（見圖1），其主體結(jié)構(gòu)由多組單元構(gòu)成，且它們的權(quán)重在空間位置共享，簡單地來說是一種高效的運(yùn)算網(wǎng)絡(luò)[15]。CheXNet中CNN搭建由121層數(shù)據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，當(dāng)輸入一張胸部X光圖像時(shí)，該系統(tǒng)將會輸出一張使用熱成像標(biāo)記的肺炎提示區(qū)域。而其數(shù)據(jù)集ChestX-ray14由14種標(biāo)簽構(gòu)成的120張正面胸部X光圖像為系統(tǒng)提供自助判斷的依據(jù)，并輸出診斷報(bào)告。MURA也是一項(xiàng)用來訓(xùn)練CNN的數(shù)據(jù)集，其主要是針對上肢端的疾病進(jìn)行檢查，并定位X光片的異常位置，與CheXNet呈現(xiàn)結(jié)果的方式相近。除此之外，該團(tuán)隊(duì)在心律不齊和姑息療法上也開創(chuàng)了相關(guān)模型，且實(shí)現(xiàn)了一定的智能化處理。

醫(yī)療人工智能在外科領(lǐng)域中有突破性的應(yīng)用。DaVinci作為一款輔助型的手術(shù)機(jī)器人已經(jīng)投入一定的使用，目前該機(jī)器的生產(chǎn)、機(jī)械臂的供應(yīng)由一家公司壟斷[16]。手術(shù)主要通過DaVinci搭載的4～6條機(jī)械臂進(jìn)行人類雙手無法進(jìn)行的精細(xì)操作，圖像主要以高清攝像進(jìn)行反饋，幫助主刀醫(yī)生判斷，大大縮減了手術(shù)所需要的規(guī)模及時(shí)間。然而這款機(jī)器人仍以人為主導(dǎo)。由智能機(jī)器人主導(dǎo)的STAR（smart tissue autonomous robot）[17]通過紅外線熒光照亮場景，并使用plenoptic成像[18]技術(shù)，通過就近的微相機(jī)，構(gòu)建一個世界三維模型。在手術(shù)臺上，該技術(shù)已經(jīng)可完成直線縫合和小腸之間的吻合連接，然而該機(jī)器的效率仍需改進(jìn)，目前花費(fèi)的時(shí)間大約是熟練醫(yī)師的5倍。

我國國產(chǎn)的外科機(jī)器人近年來發(fā)展迅速。如Remebot的神經(jīng)外科機(jī)器人，輔助醫(yī)生實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)、精準(zhǔn)、無框架立體定向手術(shù)；妙手機(jī)器人科技集團(tuán)的天智航，打造了延伸人體能力與機(jī)電一體化技術(shù)的人工智能；金山科技則針對消化道疾病開發(fā)了第二代視頻膠囊內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。

4 未來：量子糾纏技術(shù)整合健康監(jiān)控與智能化診療

醫(yī)療人工智能所呈現(xiàn)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與智能診療正由臨床時(shí)的助手逐步替代臨床醫(yī)師。一是醫(yī)療人工智能已形成了搭載產(chǎn)品基礎(chǔ)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在的終端已相當(dāng)成熟，產(chǎn)品層出不窮。未來可能率先建立關(guān)聯(lián)醫(yī)療體系的監(jiān)控網(wǎng)，如斯坦福姑息療法相關(guān)研發(fā)，對于患者信息的評估與資源的合理調(diào)配；上海中醫(yī)藥大學(xué)開發(fā)的祉云健康，結(jié)合四診儀器及臨床大數(shù)據(jù)，分析給出合理建議，均可視作未來對于所有疾病的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的雛形。這一與醫(yī)療體系實(shí)時(shí)互通的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)所需要的大數(shù)據(jù)及云端計(jì)算正是當(dāng)前研究熱點(diǎn)，眾多國內(nèi)外機(jī)構(gòu)及其科研團(tuán)隊(duì)正大力研發(fā)迭代產(chǎn)品，并在優(yōu)勝劣汰的市場中推出更多人性化的功能。

二是量子糾纏技術(shù)使醫(yī)療人工智能網(wǎng)絡(luò)跨越式提升[19]。信息的互通將更為高效，從終端到云端的大數(shù)據(jù)傳輸，再到用戶終端收集反饋信息，完成無縫銜接；數(shù)據(jù)的處理也將為擬定合適的資源分配計(jì)劃助力，匹配更為合理、便捷的方案。在量子糾纏技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)所搭載的檢測元件也將日新月異，如目前各類所整合的心跳、睡眠、血壓等收集評估系統(tǒng)，未來可能會搭載諸如CT成像、脈象監(jiān)控等更為全面的功能（見圖2）。在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品終端，其表現(xiàn)形式也會更為多樣。如近年東芝公司推出的“ApriAttenda”智能陪伴型機(jī)器人[20]、深圳光啟合眾科技有限公司的專利陪伴型寵物機(jī)器人（企鵝）[21]、蔡昱峰發(fā)明的陪伴型智能機(jī)器人[22]等，都是對機(jī)械伴侶進(jìn)行定義的理想模型。疾病的表現(xiàn)形式不僅僅是生理的指標(biāo)變動、體表的異樣等，還涉及患者精神的感受。對于許多心理疾病，一個人性化的陪伴，對改善病患的精神狀態(tài)可提供極大幫助。監(jiān)控在此基礎(chǔ)上也可實(shí)現(xiàn)功能的分離，將相關(guān)功能移植于陪伴機(jī)器人，使其擁有獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境，從而提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

三是智能化診療即行使醫(yī)院所有職能的人工智能技術(shù)興起。由于機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的發(fā)展，無論是上文提及的斯坦福機(jī)械學(xué)習(xí)研究團(tuán)隊(duì)還是各高校都在聚焦這一學(xué)科，投入大量資源，從深度學(xué)習(xí)、Image Net、CNN等角度著手研究。

智能化診療的到來具有一定的必然性，且相較于之后趨勢的推測，它具備了一定的穩(wěn)定性。首先，目前前沿領(lǐng)域研究的指向性都與診療智能化理念契合，大數(shù)據(jù)集的收集搭建，CNN在相關(guān)學(xué)科的進(jìn)化，其歸屬皆朝向?qū)崿F(xiàn)中西智能化診療；再者，醫(yī)療資源的緊缺確保其發(fā)展的必然性，中西醫(yī)學(xué)院校的建設(shè)、尖端人才的培養(yǎng)都需要國家政府的支持。

人工智能醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可劃分為兩大主要階段：第一階段將為零散階段。在這一時(shí)期，技術(shù)、產(chǎn)品會各自進(jìn)行發(fā)展，醫(yī)療人工智能的完整體系將借助數(shù)據(jù)云形成。每一項(xiàng)產(chǎn)品技術(shù)各司其職，為醫(yī)療人工智能進(jìn)行統(tǒng)籌分配。當(dāng)患者進(jìn)入醫(yī)院，就如同流程圖的輸入項(xiàng)，通過數(shù)輪判斷分析完成治療過程。此時(shí)我們將見到一個由多種單元拼湊起來的集合體。然而，每一個單元獨(dú)立運(yùn)作，在系統(tǒng)中無法避免兼容性差、容錯率低的問題，即面對系統(tǒng)更新、規(guī)則重制定、硬件替換等問題時(shí)，需花費(fèi)較長時(shí)間重新融入該系統(tǒng)。由此產(chǎn)生第二階段：整合階段。與第一階段的差別為將所有單元融合為整體，進(jìn)行更替。其最直觀的優(yōu)勢有二：一是執(zhí)行功能的體積大為縮??；二是單元間的距離縮小，此處距離有兩層含義，不僅將縮小可測算的物理距離，實(shí)現(xiàn)體積的優(yōu)化，更可統(tǒng)一不同配件的端口，達(dá)到匹配“零差異”。在擁有了相同的端口后，醫(yī)療人工智能將可進(jìn)行更為高效的升級與治療，也為未來新技術(shù)的搭載提供平臺。

5 討論

綜上，醫(yī)療人工智能網(wǎng)絡(luò)的普及已成大勢所趨，推動局勢發(fā)展的潛在動能包含主觀與客觀兩方面。從主觀而言，人對于便捷的需求是相應(yīng)產(chǎn)品誕生的初衷，繁瑣的檢查、復(fù)雜的體系，為相應(yīng)技術(shù)的產(chǎn)生注入潛在勢能。根據(jù)馬斯洛需求層次理論，隨著生活質(zhì)量的提高，基本物質(zhì)需求的滿足，使人們追求更高層次的需求，對于理想生活的追求離不開心理與生理的健康，實(shí)時(shí)監(jiān)控的醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)將提供解決這一問題的基礎(chǔ)，成為人們生活中不可或缺的環(huán)節(jié)。從客觀角度而言，計(jì)算機(jī)設(shè)備的發(fā)展為科學(xué)家提供了一定基礎(chǔ)，足以對機(jī)械智能化深入探討。根據(jù)摩爾定律，計(jì)算機(jī)的處理能力每隔18個月就將提升1倍，相應(yīng)的人工智能、云網(wǎng)絡(luò)也將更高速發(fā)展[23]。

縱觀現(xiàn)代中醫(yī)人工智能的發(fā)展，可圈可點(diǎn)。盡管各種產(chǎn)品推陳出新，但相應(yīng)的核心技術(shù)尚無根本性的突破，對于中醫(yī)理論科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)進(jìn)展遲緩，也是創(chuàng)新性難以落實(shí)的阻力。目前國家正大力發(fā)展相關(guān)領(lǐng)域，2017年7月8日國務(wù)院頒布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，將對中醫(yī)與人工智能信息化的結(jié)合起到極大助推作用。相信隨著“一帶一路”的推進(jìn)，中醫(yī)將備受矚目，匯聚全球的焦點(diǎn)探尋其中的規(guī)律與奧秘。

醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景也并非暢通無阻。首先是工程上的難題，如目前MURA所面臨的精度問題，受到工程界、醫(yī)學(xué)界的詬病，然而這一類技術(shù)阻礙的攻克顯然是時(shí)間問題。相對而言，群眾的接受、市場的沖擊、監(jiān)管的缺位都將成為迫在眉睫的議題。

首先，就群體的接受而言，對于新生事物的接納，無論醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)提供多么便捷的服務(wù)，難免受到質(zhì)疑。同時(shí)，由于傳統(tǒng)的“望聞問切”已根深蒂固，群體觀念的轉(zhuǎn)變、對新技術(shù)的認(rèn)可都需要時(shí)間，甚至有可能成為爭端的導(dǎo)火索[24]。

其次，從市場的沖擊角度分析，隨著醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)的引進(jìn)，對現(xiàn)有醫(yī)療資源及衍生行業(yè)造成沖擊，如醫(yī)生職業(yè)存在的必要性、醫(yī)院的運(yùn)營與普及、人用器具存在的必要性等，這些問題將波及各大企業(yè)乃至國家。對現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)平衡的沖擊，就業(yè)市場的波動，對社會平衡的影響，或?qū)⒊蔀榉磳φ邆儬幷摰慕裹c(diǎn)，成為阻礙醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的鴻溝。

最后，監(jiān)管的缺位是涉及人工智能的領(lǐng)域都將面臨的挑戰(zhàn)，當(dāng)智能與人的界限模糊時(shí)，相應(yīng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)也將呈爆發(fā)式增長。在醫(yī)療領(lǐng)域中，由于涉及人身安全，數(shù)據(jù)的絕對隱私、生命的絕對安全、治療的絕對公平等都將成為挑戰(zhàn)[25]，需要工程界、法律界、醫(yī)學(xué)界的通力合作，才能為人工智能與醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)注入新的活力，讓醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)得以進(jìn)一步優(yōu)化，開啟醫(yī)療人工智能的全新時(shí)代。

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