传播者说你或许没有感觉,AI已在医学实现应用以帮助医生决策
人工智能(AI)技术已经深入到我们的生活中,出行、消费、娱乐、科研都离不开它。你或许没有注意到,AI技术也走进了医疗,它可以帮助医生快速决策,甚至可以让新药研发的速度提升一倍。首都医科大学附属北京天坛医院院长王拥军详细介绍了AI技术在临床的应用。
AI与医学的渊源
1956年,在美国达特茅斯 (Dartmouth)学院约翰•麦卡锡 (John McCarth)、马文•李闵斯基 (Marvin LeeMinsky)、克劳德•艾尔伍德•香农 (Claude Elwood Shannon)、纳撒尼尔•罗彻斯特(Nathaniel Rocheste) 四位学者发起举行AI夏季研讨会,指出"AI"研究目标是实现能模拟人类的机器,该机器能使用语言,有理解能力,能够完成人类才能完成的任务,并不断提高机器自身。这一概念发展至今已有65年的时间。
"看到对AI的定义就不难发现,AI与脑科学、临床神经科学是紧密联系在一起的,AI网络的设计也在模仿人类的大脑,终极AI是实现类脑计算。"王拥军说。
在AI刚刚出现时,它就已经被应用于医学领域,最早的应用方式是电子病历。到2010年后,AI被用来处理基因组大数据,并能够在电子病历上实现自然语言识别。
王拥军介绍,从2019年开始,AI技术在医学领域的应用更上一层楼,用来寻找新药靶点和药物研发。
2020年,Nature Medicine杂志发表了两个重要指南SPIRIT-AI EXTENSION和CONSORT-AI EXTENSION,让AI进入临床应用有了依据,是推动AI应用于临床的两个重要的纲领性文件。
AI让脑卒中病人不再受抢救黄金期限制
AI是医生的好帮手,因为它的出现,改变了脑卒中患者的救助模式。
众所周知,脑卒中发生时,需在黄金时间内实施救助——4.5小时内静脉溶栓和6小时内机械取栓,一旦超过这个时间,很容易发生致残甚至死亡。
王拥军说:"脑卒中发生之后,大脑中动脉主干闭塞后中间有个核心坏死区,外面有一圈缺血,但是还没有坏死,这个时候是医生救治的窗口期。正常情况下,每100克脑组织每分钟流经血液约100毫升,当降到20毫升时,细胞膜里钠钾离子的内外交换就会停止,低于10毫升时细胞膜开始破裂,我们将10至20毫升血流量期称为半暗带,为医生施救提供了窗口。"
早在80年代时期,识别半暗带是个难题,没有智能手段,只能靠医生看片子识别,影响了急救的速度。有了AI技术后,彻底改变了这种传统方式,不仅更好识别半暗带,也无需考虑抢救时间窗口了。
"现在有了智能识别方式,无论发病多长时间,只要发现有半暗带都是可以治疗的,所以说,AI改变了临床的决策方式。"王拥军说,"目前,这些设备大多是国外的技术,考虑到数据安全问题,我们去年完成了中国原创的开发iStroke CTP,将这套设备安装在CT机器上,使其拥有了AI末端。有了它,不仅改变了整个医疗流程,也不用一定要搞清楚病人的发病时间了。"
药物研发从知识驱动走向数据驱动
药物研发是一项难度系数非常高的科研攻关,每个新药从开始研发到上市应用都要历经十几年甚至几十年的历程,而AI的出现加快了这一进程。
"2015年之前,我们的药物研发模式是传统模式,大致流程是识别疾病靶点之后再在动物的细胞模型、器官模型、动物模型上展开实验,进而开展临床试验,这个过程要经历十几年的时间。2015年后,AI开始应用到药物研发,颠覆了整个研发流程,我们将影像数据、组学数据、临床数据、环境数据交互在一起,形成大数据,利用AI来寻找这些数据之间的数学关系,进而来制作创新药物、创新试剂。"
这一流程的转变,也说明了药物研发模式从知识驱动转换成为数据驱动。王拥军说:"临床大数据和多组学的逆向药物研发模式简称BBB模式,将知识驱动与数据驱动结合在一起,成药性能提高100倍,研发时间将缩短一半,这就是AI带给我们的新变化。"
除此之外,AI还被应用在医学领域的多个方面,比如达芬奇手术机器人的使用,在日本还有AI陪护设备、查房机器人等,通过机器工作提高效率,减少对医生的潜在危害。
王拥军说:"AI在临床神经科学方面发展很快,原因之一就是我们把AI做成了一种伙伴关系,让临床医生能更早、更顺利地使用AI技术,也为病人带来利好。"
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