徐維維 彭滬 楊佳芳 侯冷晨 李濟(jì)宇

我國醫(yī)療面臨的主要矛盾是當(dāng)下的醫(yī)療服務(wù)能力無法滿足人民群眾日益增長的服務(wù)需求，供需間的矛盾非常突出。在需求側(cè)方面，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口老齡化加劇和疾病譜的改變，醫(yī)療服務(wù)需求激增；在供給側(cè)方面，我國衛(wèi)生資源總量不足、優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源集中、供需失衡等問題持續(xù)存在。近年來，人工智能技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療健康領(lǐng)域，如疾病預(yù)測與診療、藥物研發(fā)等[1]，極大地提升了醫(yī)療服務(wù)能力，有效緩解了上述問題，促進(jìn)醫(yī)療健康的變革發(fā)展。大力推進(jìn)“人工智能+醫(yī)療健康”，能給予醫(yī)療行業(yè)新的活力，將有效促進(jìn)醫(yī)療服務(wù)的創(chuàng)新供給和信息資源的開放共享[2]。本文將從醫(yī)療信息化發(fā)展、智能化醫(yī)療應(yīng)用等方面深入分析人工智能如何賦能醫(yī)療行業(yè)，最后對“人工智能+醫(yī)療健康”的未來發(fā)展作出展望。

1 人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展歷程

1.1 醫(yī)療信息化變革

醫(yī)療信息化的發(fā)展大致可劃分為3 個(gè)階段[3-4]：第一階段是醫(yī)療信息化階段，通過計(jì)算機(jī)、寬帶網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)醫(yī)院信息共享和區(qū)域醫(yī)療信息共享；第二階段是互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療階段，借助可穿戴設(shè)備、4G網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以在線分流、問診為主模式的互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療以及醫(yī)院內(nèi)部融合醫(yī)保的全流程移動(dòng)；第三階段是智能化醫(yī)療階段，人工智能技術(shù)全面融入醫(yī)療健康全環(huán)節(jié)，借助醫(yī)療機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、5G 網(wǎng)絡(luò)、人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人工智能輔助診斷、遠(yuǎn)程手術(shù)等業(yè)務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療健康全流程智能化，主要應(yīng)用于診前疾病預(yù)防和健康管理，診中輔助診斷、臨床輔助決策、輔助治療等和診后輔助康復(fù)等，通過與生物醫(yī)藥智能制造深度融合，應(yīng)用于生物醫(yī)藥耗材制造（3D 打?。⑨t(yī)用設(shè)備全生命周期管理、藥物研發(fā)等。當(dāng)下正處于從互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療向智能化醫(yī)療過渡的階段，智能化醫(yī)療未來可期。

1.2 智能化醫(yī)療的規(guī)劃與政策

近年來，人工智能在國家發(fā)展中的戰(zhàn)略地位愈發(fā)重要，陸續(xù)出現(xiàn)在我國政府工作報(bào)告和黨的十九大報(bào)告中?！叭斯ぶ悄?醫(yī)療健康”關(guān)注度日益提升，發(fā)展白熱化，我國各相關(guān)政府部門在技術(shù)創(chuàng)新、行業(yè)融合、產(chǎn)品落地、監(jiān)管等方面出臺多項(xiàng)政策進(jìn)行相關(guān)指導(dǎo)。為此，梳理了自2016 年以來關(guān)于“人工智能+醫(yī)療健康”的相關(guān)政策，其中不乏一些重磅政策，從發(fā)文時(shí)間之密集和發(fā)文機(jī)關(guān)之多,均可見政府對于“人工智能+醫(yī)療健康”的高度重視和發(fā)展迫切。見表1。政策利好為智能化醫(yī)療營造空前優(yōu)越的發(fā)展環(huán)境，人工智能將持續(xù)縱深賦能醫(yī)療，加之人口老齡、資源配置失衡等宏觀問題，使得傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)面臨著深入調(diào)整與轉(zhuǎn)型升級。

2 智能化醫(yī)療應(yīng)用

2.1 全流程輔助診療

人工智能通過影像分類、目標(biāo)檢測、圖像分割與檢索等方式，實(shí)現(xiàn)病灶識別與標(biāo)注、三維重建、靶區(qū)自動(dòng)勾畫與自適應(yīng)放療等功能，應(yīng)用于疾病篩查、診斷和治療[5]，能幫助醫(yī)生更快獲取影像信息，進(jìn)行定性定量分析，提升看圖效率，協(xié)助發(fā)現(xiàn)隱藏病灶。目前已在臨床應(yīng)用的有皮膚癌分類檢測、肺癌和乳腺癌早期篩查、腦梗死早期診斷、骨折檢測、靶區(qū)勾畫、遠(yuǎn)程影像等。輔助診斷的下一步就是智能診治與康復(fù)，通過機(jī)器人技術(shù)、空間定位、人機(jī)工效、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等醫(yī)工交叉領(lǐng)域的技術(shù)融合，衍生出功能各異的手術(shù)機(jī)器人、非手術(shù)診療機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等一系列先進(jìn)的醫(yī)療機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)診咨詢、影像定位、外科手術(shù)、護(hù)理服務(wù)、康復(fù)訓(xùn)練、醫(yī)療教學(xué)、醫(yī)院物流等業(yè)務(wù)模式智能化，在骨科、神經(jīng)外科、心血管科、胸外科、腫瘤科、介入治療等科室的應(yīng)用較為廣泛。

2.2 臨床決策支持

隨著信息化時(shí)代的高速發(fā)展，醫(yī)學(xué)知識爆炸式增長和疾病譜不斷變化，使得醫(yī)生臨床決策能力面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因決策失誤所致的用藥錯(cuò)誤或處置不當(dāng)，是造成醫(yī)療差錯(cuò)甚至責(zé)任事故的重要原因之一[6]。臨床決策支持通過海量的客觀現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)、醫(yī)學(xué)指南、文獻(xiàn)等來構(gòu)建各種疾病的知識庫，借助計(jì)算機(jī)精準(zhǔn)快速的信息存儲(chǔ)、提取、計(jì)算能力，利用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)邏輯推理運(yùn)算來模擬醫(yī)生的診斷治療思維，為醫(yī)生提供智能分診、疾病知識庫查詢、鑒別診斷、合理用藥、治療與評估等服務(wù)，可以有效解決臨床醫(yī)生知識局限性，減少人為錯(cuò)漏，提高藥物使用效率，從而為提升醫(yī)療服務(wù)能力與效率，降低醫(yī)療錯(cuò)誤帶來有益助力。基層醫(yī)療服務(wù)能力低下一直未能解決，政府高度重視 “強(qiáng)基層”，采取多種支持手段協(xié)助改善基層醫(yī)療水平[7]，人工智能技術(shù)的應(yīng)用、診療的智能化將提供有力的解決方案。

2.3 健康管理

健康管理終端通過與應(yīng)用軟件、云服務(wù)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)對各種人體體征數(shù)據(jù)的采集、傳輸?shù)裙δ埽Y(jié)合環(huán)境、社交數(shù)據(jù)提示潛在健康風(fēng)險(xiǎn)，并給出相應(yīng)的改善策略，目前主要應(yīng)用于疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測與干預(yù)、慢病管理、運(yùn)動(dòng)管理、睡眠監(jiān)測、母嬰健康管理和老年人護(hù)理等。健康管理是變被動(dòng)的疾病治療為主動(dòng)的自我健康監(jiān)控，通過將物聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)廣泛融合并應(yīng)用于生活中，實(shí)現(xiàn)貫穿用戶全生命周期的數(shù)據(jù)采集、檢測，并對各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行綜合智能分析，服務(wù)于用戶的健康管理，提高健康干預(yù)與管理能力[8]。健康管理大數(shù)據(jù)平臺技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了醫(yī)療健康應(yīng)用的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)療健康數(shù)據(jù)的智能判讀、分析和處理，提供便捷、精準(zhǔn)、高效的醫(yī)療健康服務(wù)，由“治已病”逐漸過渡至“治未病”，有效緩解醫(yī)療資源供需矛盾，并為持續(xù)改善全民健康水平提供全面的支撐。

表1 國家“人工智能+醫(yī)療健康”政策文件

2.4 生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)升級

人工智能技術(shù)與醫(yī)藥制造的深入融合，通過打造人、機(jī)、物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成智能化發(fā)展的新興業(yè)態(tài)和應(yīng)用模式，推動(dòng)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展。當(dāng)前的主要應(yīng)用有[8]：①醫(yī)療設(shè)備智能化管理，涵蓋整個(gè)醫(yī)療設(shè)備和配套的醫(yī)用耗材從入院到報(bào)廢階段的全生命周期管理，包括分類檔案、申購管理、資產(chǎn)管理、維修與保養(yǎng)、質(zhì)量控制、效益分析、工作平臺提醒等，通過對全生命周期數(shù)據(jù)的分析，提高設(shè)備采購、使用維護(hù)等效率，實(shí)現(xiàn)設(shè)備精細(xì)化管理，降低成本，提高醫(yī)院經(jīng)濟(jì)效益。②生物醫(yī)藥增材制造（3D 打?。饕獞?yīng)用于醫(yī)學(xué)模型設(shè)計(jì)、再生器官組織制造和醫(yī)療器械制造。3D 打印的模型能將器官和組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)逼真地呈現(xiàn)出三維立體結(jié)構(gòu)，可視化的模型使得醫(yī)學(xué)知識更直觀明了，可用于臨床、教學(xué)和術(shù)前模擬、優(yōu)化手術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、個(gè)體化診療。再生器官組織制造主要包括體外器官和體內(nèi)軟組織器官制造，如骨骼、耳朵和鼻子體外打印、人造血管等，幫助殘疾人士重獲新生，有望緩解移植器官或組織不足的問題。3D打印可制造各類體內(nèi)外器械、手術(shù)器械、輔助醫(yī)療器械等，具有制造程序簡化、研制周期短、精確度高等優(yōu)點(diǎn)，可滿足個(gè)性化醫(yī)療需求。③藥物研發(fā)，通過整合海量基因、人體代謝數(shù)據(jù)與各類醫(yī)療數(shù)據(jù)尋找對特定疾病有效的化學(xué)物質(zhì)組合，進(jìn)而預(yù)測組合化合物效果研發(fā)新藥物；利用大數(shù)據(jù)尋找藥物作用對其明顯的測試患者，精準(zhǔn)定位患者群體，提高藥物通過審批的概率，縮短藥物研發(fā)周期。

3 未來發(fā)展展望

3.1 人工智能助推醫(yī)療深化變革

快速發(fā)展的智能醫(yī)療領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)虛擬助手、輔助診療、智能影像、藥物研發(fā)、精準(zhǔn)醫(yī)療等多種新實(shí)踐。人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，將催生出新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)[9]，引發(fā)醫(yī)療行業(yè)結(jié)構(gòu)的深度變革，改變傳統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)模式，推動(dòng)醫(yī)療健康改革，從而實(shí)現(xiàn)整體醫(yī)療水平的躍升?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+人工智能”實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，有效推動(dòng)供給側(cè)改革，傳統(tǒng)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”向“互聯(lián)網(wǎng)+人工智能+醫(yī)療健康”轉(zhuǎn)變是必由之路。

3.2 智能化醫(yī)療發(fā)展障礙

傳統(tǒng)醫(yī)療行業(yè)既是“人工智能+醫(yī)療健康”的需求方和使用方，同時(shí)也是醫(yī)療健康數(shù)據(jù)的主要來源。一方面醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的需求和痛點(diǎn)引領(lǐng)“人工智能+醫(yī)療健康”的服務(wù)發(fā)展和技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新，另一方面，醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)數(shù)據(jù)也是“人工智能+醫(yī)療健康”企業(yè)進(jìn)行技術(shù)產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)[10]。實(shí)際上，目前傳統(tǒng)醫(yī)院已經(jīng)具備了一定的信息化水平，推進(jìn)智能醫(yī)療的應(yīng)用，需要從根本上更新傳統(tǒng)醫(yī)院的IT系統(tǒng)和信息化業(yè)務(wù)，這不僅需要更新設(shè)備設(shè)施，也需要對相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)教育，成本較高，且會(huì)對傳統(tǒng)業(yè)務(wù)造成沖擊。與傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的兼容也會(huì)滯緩智能醫(yī)療的發(fā)展與應(yīng)用。醫(yī)療數(shù)據(jù)的數(shù)量、質(zhì)量參差不齊，醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用場景磨合難度大、復(fù)合人才體系缺乏、行業(yè)壁壘高、倫理道德問題等都制約著人工智能技術(shù)的深度應(yīng)用。

3.3 發(fā)展智能化醫(yī)療配套能力的建議

3.3.1 嚴(yán)格規(guī)范行業(yè)監(jiān)督管理

“人工智能+醫(yī)療健康”服務(wù)與產(chǎn)品必須符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而保證對安全性、可用性、可追溯性、互操作性、隱私保護(hù)等方面的要求。為了更有效地評估“人工智能+醫(yī)療健康”技術(shù)，相關(guān)重點(diǎn)和基礎(chǔ)類標(biāo)準(zhǔn)必須落實(shí)，逐步建立并完善“人工智能+醫(yī)療健康”基礎(chǔ)共性、互聯(lián)互通、行業(yè)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全、隱私保護(hù)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，健全該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新、專利保護(hù)與標(biāo)準(zhǔn)化互動(dòng)支撐機(jī)制，促進(jìn)創(chuàng)新成果的知識產(chǎn)權(quán)化。雖然醫(yī)療相關(guān)的人工智能技術(shù)不斷實(shí)現(xiàn)突破，但把技術(shù)轉(zhuǎn)化為真正實(shí)施于臨床的應(yīng)用，目前還存在一定距離，把人工智能技術(shù)嵌入實(shí)際臨床工作流程中需要建立監(jiān)管框架[11]。重視“人工智能+醫(yī)療健康”風(fēng)險(xiǎn)評估和防控，強(qiáng)化前瞻預(yù)防和約束引導(dǎo)，確保把人工智能發(fā)展規(guī)制在安全可控范圍內(nèi)。建立健全公開透明的監(jiān)管體系，實(shí)行設(shè)計(jì)問責(zé)和應(yīng)用監(jiān)督并重的雙層監(jiān)管結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對“人工智能+醫(yī)療健康”算法設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開發(fā)和成果應(yīng)用等的全流程監(jiān)管。

3.3.2 加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理

在健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)和人工智能發(fā)展過程中，個(gè)人隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)安全，甚至國家安全問題等越來越受到重視。各國對個(gè)人敏感信息及其相關(guān)健康醫(yī)療數(shù)據(jù)的保護(hù)和相關(guān)研究的倫理審查，都制定了相應(yīng)的法規(guī)制度。但目前的法律體系尚不能解釋和界定健康醫(yī)療數(shù)據(jù)的權(quán)屬問題，特別是醫(yī)療數(shù)據(jù)的所有權(quán)，這就導(dǎo)致了醫(yī)療數(shù)據(jù)難以共享，造成數(shù)據(jù)孤島，沒有大數(shù)據(jù)分析作為基礎(chǔ)戰(zhàn)略資源，就無法保障人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的深入研究。雖然我國的醫(yī)療數(shù)據(jù)體量較大，但由于大多數(shù)據(jù)普遍缺乏標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化，質(zhì)量較差，難以被利用?；跇?biāo)準(zhǔn)建設(shè)高質(zhì)量“人工智能+醫(yī)療健康”訓(xùn)練資源庫、標(biāo)準(zhǔn)測試數(shù)據(jù)集并實(shí)現(xiàn)共享。建設(shè)滿足深度學(xué)習(xí)等智能計(jì)算需求的基礎(chǔ)資源服務(wù)平臺，包括新型計(jì)算集群共享平臺、云端智能分析處理服務(wù)平臺、算法與技術(shù)開放平臺等，使“人工智能+醫(yī)療健康”支撐體系接班建立，發(fā)展環(huán)境更加完善。

3.3.3 重視培育復(fù)合型人才

“人工智能+醫(yī)療健康”需要具備兩個(gè)領(lǐng)域知識的復(fù)合型人才，多數(shù)人工智能技術(shù)人員需要醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)，而目前國內(nèi)具有交叉學(xué)科知識的人才普遍匱乏。生物醫(yī)學(xué)在國內(nèi)發(fā)展態(tài)勢良好，但與醫(yī)學(xué)工程相脫離，無法很好地培養(yǎng)跨界人才。此外，還需要完善基礎(chǔ)教育體系，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，重視培養(yǎng)貫通“人工智能+醫(yī)療健康”理論、方法、技術(shù)、產(chǎn)品與應(yīng)用的縱向復(fù)合型人才，以及掌握“人工智能+醫(yī)療健康”法律、管理、標(biāo)準(zhǔn)等的橫向復(fù)合型人才，形成多層次人才培養(yǎng)體系。加強(qiáng)人才儲(chǔ)備和梯隊(duì)建設(shè)，鼓勵(lì)引進(jìn)高端人才和高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。完善學(xué)科布局，重視人工智能與醫(yī)學(xué)的交叉融合，推動(dòng)相關(guān)一級學(xué)科建設(shè)。

3.3.4 健全法律法規(guī)和倫理規(guī)范

隨著人工智能技術(shù)的成熟和在醫(yī)療領(lǐng)域的大范圍應(yīng)用，新興技術(shù)在創(chuàng)造歷史性巨變的同時(shí)也面臨著法律和倫理的挑戰(zhàn)[12]。法律法規(guī)要保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新，技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展也要遵守法律的價(jià)值底線。為保障“人工智能+醫(yī)療健康”有序快速發(fā)展，要加強(qiáng)與之相關(guān)的法律、倫理和社會(huì)問題研究，建立并完善相關(guān)法律法規(guī)和倫理道德框架，此外，還需開展與“人工智能+醫(yī)療應(yīng)用”相關(guān)的民事與刑事責(zé)任確認(rèn)、隱私和產(chǎn)權(quán)保護(hù)、信息安全利用等法律問題研究，建立追溯和問責(zé)制度，明確“人工智能+醫(yī)療健康”法律主體以及相關(guān)權(quán)利、義務(wù)和責(zé)任等。開展“人工智能+醫(yī)療健康”行為科學(xué)和倫理等問題研究，建立倫理道德多層次判斷結(jié)構(gòu)及人機(jī)協(xié)作的倫理框架；積極參與全球治理，加強(qiáng)機(jī)器人異化和安全監(jiān)管等“人工智能+醫(yī)療健康”重大國際共性問題研究，深化在“人工智能+醫(yī)療健康”法律法規(guī)、國際規(guī)則等方面的國際合作，共同應(yīng)對全球性挑戰(zhàn)。