發(fā)布日期：2019-10-25
當(dāng)前，以人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的新一代信息技術(shù)迅猛發(fā)展，并與醫(yī)療器械行業(yè)加速融合?？纱┐鹘】当O(jiān)測設(shè)備、人工智能輔助診斷系統(tǒng)等智能化醫(yī)療器械加速普及應(yīng)用，改變傳統(tǒng)疾病預(yù)防、檢測、治療模式，為提高健康服務(wù)質(zhì)量提供新手段。
傳統(tǒng)醫(yī)療軟件主要依托于醫(yī)療器械存在，新技術(shù)發(fā)展為醫(yī)療軟件賦予了新的技術(shù)，形成了新的產(chǎn)業(yè)體系。終端方面，智能化終端涌現(xiàn)出智能健康穿戴式設(shè)備、AR/VR設(shè)備、手術(shù)機(jī)器人等多種產(chǎn)品形態(tài)，通過采用感知、識別、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生理信號的持續(xù)、全面、快速采集，為智能化醫(yī)療產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供鏈接新基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)方面，隨著5G的商用，網(wǎng)絡(luò)層為智能化醫(yī)療器械的發(fā)展提供實(shí)時(shí)高速、可靠性高、低時(shí)延的信息傳輸。平臺方面，通過人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的應(yīng)用，主要實(shí)現(xiàn)信息的存儲、運(yùn)算和分析，將散亂無序的信息進(jìn)行分析處理，為前端應(yīng)用輸出有價(jià)值的信息。應(yīng)用方面，能夠?qū)崿F(xiàn)成熟、多樣化、人性化的信息應(yīng)用，特別是基于5G的無線醫(yī)療監(jiān)測與護(hù)理應(yīng)用、醫(yī)療診斷與指導(dǎo)應(yīng)用、遠(yuǎn)程操控應(yīng)用等（見圖1）。
人工智能獲得初步應(yīng)用
隨著數(shù)據(jù)資源、計(jì)算能力、算法模型等基礎(chǔ)條件的日臻成熟，人工智能在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用取得快速發(fā)展。人工智能與醫(yī)療的結(jié)合方式較多，就醫(yī)流程方面包括診前、診中、診后；適用對象方面包括醫(yī)院、醫(yī)生、患者、藥企、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)等；從賦能醫(yī)療行業(yè)的角度分析，包括降低醫(yī)療成本，提高診斷效率等。我國醫(yī)療人工智能企業(yè)聚焦的應(yīng)用場景集中在醫(yī)學(xué)影像輔助診斷、醫(yī)學(xué)智能虛擬助手、疾病篩查與預(yù)測、智能臨床決策支持、輔助藥物研發(fā)和醫(yī)用機(jī)器人等領(lǐng)域。
其中，醫(yī)學(xué)影像輔助診斷主要指通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對醫(yī)療影像進(jìn)行快速讀片和智能診斷。通過大量學(xué)習(xí)，醫(yī)學(xué)影像、人工智能輔助診斷產(chǎn)品可以輔助醫(yī)生進(jìn)行病灶區(qū)域定位，有效減少漏診、誤診問題。目前，人工智能技術(shù)與醫(yī)學(xué)影像相結(jié)合的應(yīng)用包括肺癌檢查、糖網(wǎng)眼底檢查、食管癌檢查以及部分疾病的核醫(yī)學(xué)檢查和病理檢查等。
醫(yī)學(xué)智能虛擬助手是指通過語音識別、自然語言處理等技術(shù)，將患者的病癥描述與標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)指南作對比，為用戶提供醫(yī)療咨詢、自診、導(dǎo)診等服務(wù)的信息系統(tǒng)。智能問診是虛擬助理廣泛應(yīng)用的場景之一。智能問診是指機(jī)器通過語義識別與用戶進(jìn)行溝通，聽懂用戶對癥狀的描述，再根據(jù)醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比和深度學(xué)習(xí)，為患者提供診療建議，包括用戶可能患有的健康隱患、應(yīng)當(dāng)在醫(yī)院進(jìn)行復(fù)診的門診科目等。
疾病篩查與預(yù)測主要指通過基因測序與檢測，提前預(yù)測疾病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。基因測序是一種新型基因檢測技術(shù)，通過分析測定基因序列，可用于臨床的遺傳病診斷、產(chǎn)前篩查、罹患腫瘤預(yù)測與治療等領(lǐng)域。
人工智能利用機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語言處理技術(shù)可以自動(dòng)抓取來源于異構(gòu)系統(tǒng)的病歷與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，并形成結(jié)構(gòu)化的醫(yī)療數(shù)據(jù)庫。大數(shù)醫(yī)達(dá)、惠每醫(yī)療、森億智能等企業(yè)正是基于自己構(gòu)建的知識圖譜，形成智能臨床決策支持產(chǎn)品，為醫(yī)生的診斷提供輔助，包括病情評估、診療建議、藥物禁忌等。
輔助藥物研發(fā)指利用人工智能開發(fā)虛擬篩選技術(shù)，發(fā)現(xiàn)靶點(diǎn)、篩選藥物，以取代或增強(qiáng)傳統(tǒng)的高通量篩選（HTS）過程，提高潛在藥物的篩選速度和成功率，改善傳統(tǒng)藥物研發(fā)需要的模擬量大、測試周期長、成本高等問題。通過深度學(xué)習(xí)和自然語言處理技術(shù)可以理解和分析醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)、論文、專利、基因組數(shù)據(jù)中的信息，從中找出相應(yīng)的候選藥物，并篩選出針對特定疾病的有效化合物，從而大幅縮減研發(fā)時(shí)間與成本。
智能手術(shù)機(jī)器人是一種計(jì)算機(jī)輔助的新型的人機(jī)外科手術(shù)平臺，主要利用空間導(dǎo)航控制技術(shù)，將醫(yī)學(xué)影像處理輔助診斷系統(tǒng)、機(jī)器人以及外科醫(yī)師進(jìn)行了有效的結(jié)合。手術(shù)機(jī)器人不同于傳統(tǒng)的手術(shù)概念，外科醫(yī)生可以遠(yuǎn)離手術(shù)臺操縱機(jī)器進(jìn)行手術(shù)，是世界微創(chuàng)外科領(lǐng)域一項(xiàng)革命性的突破。
不過，由于上市審評周期較長、高質(zhì)量標(biāo)注數(shù)據(jù)集缺乏等原因，國內(nèi)人工智能醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)化尚需時(shí)間。
系統(tǒng)架構(gòu)向云服務(wù)遷移
隨著新型智能系統(tǒng)的不斷涌現(xiàn)，臨床、科研需求的飆升，醫(yī)療數(shù)據(jù)呈幾何速度膨脹，醫(yī)院傳統(tǒng)的醫(yī)療衛(wèi)生信息系統(tǒng)的軟硬件配置無法滿足需求。通過實(shí)施醫(yī)療云，將傳統(tǒng)醫(yī)療信息化的建設(shè)、運(yùn)維、災(zāi)備等轉(zhuǎn)化為按需付費(fèi)、集中運(yùn)維和集中管理的模式，除了能夠應(yīng)對海量數(shù)據(jù)增長，還能夠有效降低醫(yī)院IT運(yùn)營成本，并為醫(yī)院內(nèi)部甚至醫(yī)院和醫(yī)院、醫(yī)院和公共衛(wèi)生系統(tǒng)、醫(yī)院和前端的個(gè)人健康產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)互通提供了可能性。我國醫(yī)療云主要通過以下三種模式實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。
一是醫(yī)療私有云，以醫(yī)院為單位，利用虛擬化、云計(jì)算技術(shù)將醫(yī)院內(nèi)部資源、數(shù)據(jù)和信息等通過云平臺進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)院內(nèi)信息系統(tǒng)互聯(lián)互通。私有云由于其安全可控性，主要用于域內(nèi)患者數(shù)據(jù)存儲和核心敏感業(yè)務(wù)系統(tǒng)的部署等。
二是混合云，將醫(yī)院核心數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)部署在內(nèi)部私有云，保障數(shù)據(jù)安全，同時(shí)將非核心數(shù)據(jù)部署在公有云上，在一定程度上降低管理成本。如復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院的日門診量達(dá)1.3萬人，住院床位達(dá)2000個(gè)，每天新增影像數(shù)據(jù)70G。若自行購買IT基礎(chǔ)設(shè)施，無論是空間占用還是費(fèi)用支出都讓醫(yī)院無法支撐。因此，華山醫(yī)院基于阿里巴巴、微軟和亞馬遜的公有云平臺，創(chuàng)建了一套混合云存儲系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)備份、科研方面的高性能計(jì)算以及患者APP等業(yè)務(wù)部署在公有云上，從而有效緩解成本、運(yùn)營、安全等方面的壓力，同時(shí)引入私有云，實(shí)現(xiàn)院內(nèi)核心信息系統(tǒng)和敏感數(shù)據(jù)的統(tǒng)一部署和存儲。
三是區(qū)域云，一般由地方衛(wèi)生健康主管部門牽頭建設(shè)，將基層各級醫(yī)院遠(yuǎn)程醫(yī)療、移動(dòng)醫(yī)療等相關(guān)信息系統(tǒng)部署在區(qū)域醫(yī)療云端，進(jìn)行互聯(lián)互通。如嘉興市第一醫(yī)院部署了中國電信的天翼影像云平臺，支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示、影像重建、影像分析等一系列應(yīng)用，醫(yī)生和患者可以實(shí)時(shí)查看、跟進(jìn)檢查結(jié)果，同時(shí)同一醫(yī)聯(lián)體內(nèi)分級轉(zhuǎn)診的就醫(yī)者不用重復(fù)進(jìn)行影像檢查。
為進(jìn)一步推動(dòng)醫(yī)療云計(jì)算產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，增強(qiáng)醫(yī)療機(jī)構(gòu)用戶上云信心，創(chuàng)新醫(yī)療云服務(wù)信任模式，互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟于2016年開始構(gòu)建醫(yī)療云計(jì)算評測體系并開展醫(yī)療云可信選型評估工作。從醫(yī)療云可信選型評估結(jié)果來看，云計(jì)算已經(jīng)在醫(yī)療行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，其中影像云產(chǎn)品占比最高。
5G促進(jìn)醫(yī)療應(yīng)用創(chuàng)新
第五代移動(dòng)通信（5G）以全新的移動(dòng)通信系統(tǒng)架構(gòu)，提供至少十倍于4G的峰值速率、毫秒級的傳輸時(shí)延和千億級的連接能力，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)性能的躍升。隨著我國正式啟動(dòng)5G商用，5G將進(jìn)一步創(chuàng)新醫(yī)療健康領(lǐng)域的智能化服務(wù)和應(yīng)用，根據(jù)5G的三大技術(shù)特征，主要有以下幾個(gè)應(yīng)用場景（見圖2）。
5G支持連接數(shù)密度可達(dá)106 萬/km2 ，終端具備更低功耗、更低成本的特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)?？捎糜诨卺t(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)無線采集的醫(yī)療監(jiān)測與護(hù)理類應(yīng)用，如無線監(jiān)護(hù)、無線輸液、移動(dòng)護(hù)理和患者實(shí)時(shí)位置采集與監(jiān)測等。
5G具備超大帶寬和超高速率，用于連續(xù)廣域覆蓋和熱點(diǎn)高容量場景。廣覆蓋場景下實(shí)現(xiàn)用戶體驗(yàn)速率100 Mbps、移動(dòng)性 500 Km/h，可面向基于視頻與圖像交互的醫(yī)療診斷與指導(dǎo)類應(yīng)用，如實(shí)時(shí)調(diào)閱患者影像診斷信息的移動(dòng)查房、采用醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人的遠(yuǎn)程查房、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會(huì)診、應(yīng)急救援指導(dǎo)、無線手術(shù)示教和無線專科診斷等應(yīng)用場景。
5G支持單向空口時(shí)延最低1ms級別、高速移動(dòng)場景下可靠性 99.999%的連接，可面向基于視頻與觸覺力反饋的遠(yuǎn)程操控類應(yīng)用，如遠(yuǎn)程機(jī)器人超聲檢查、遠(yuǎn)程機(jī)器人內(nèi)窺鏡檢查和遠(yuǎn)程機(jī)器人手術(shù)等應(yīng)用場景。
（作者單位：中國信息通信研究院）
來源：中國醫(yī)藥報(bào)
