【臨床醫(yī)學(xué)】人工智能在醫(yī)學(xué)生臨床技能中的應(yīng)用供4869字）摘要:隨著技術(shù)的不斷，人工智能在醫(yī)學(xué)診療方面的運(yùn)用越來越廣泛，文中闡述了目前人工智能的技術(shù)水平和特點(diǎn)，對人工智能在醫(yī)學(xué)生臨床技能教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步探討，并對人工智能技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的前景作了展望。）關(guān)鍵詞:人工智能;臨床技能；應(yīng)用1人工智能在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用趨勢J隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)技術(shù)等新興科學(xué)技術(shù)的日益成熟，國內(nèi)外人工智能的研究和應(yīng)用得到快速，人工智能越來越受到國內(nèi)外學(xué)者和府部門的重視.與相關(guān)部門先后發(fā)布了《“”人工智能三年行動(dòng)實(shí)施方案》（高技〔2016）1078號）、《新一代人工智能規(guī)劃》（〔2017〕35號）、《促進(jìn)新一代人工智能三年行動(dòng)計(jì)劃（20182020年）》（科〔2017）315號）等文件，將我國人工智能提升到國家戰(zhàn)略層面，并積極鼓勵(lì)人工智能在醫(yī)療、健康領(lǐng)域中的應(yīng)用，建立快速精準(zhǔn)的智能醫(yī)療體系。2018年1月，國家自然科學(xué)基金委員增設(shè)“教育信息科學(xué)與技術(shù)”研究方向，并大力支持人工智能為代表的教育教學(xué)、新學(xué)科的交叉研究，以創(chuàng)新的思維和方法教育領(lǐng)域的科學(xué)問題.人工智能已不再局限于計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，正在快速滲透進(jìn)行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。由此可見，“人工智能醫(yī)學(xué)教育”是歷史潮流和時(shí)代的需要，作為每個(gè)醫(yī)學(xué)教育工作者，必須正視給醫(yī)學(xué)教育帶來的挑戰(zhàn)和巨大機(jī)遇，重塑教育者角色，提升“數(shù)字素養(yǎng)"，更新信息化知識(shí)和教育理念，深度融合信息技術(shù)，從而引領(lǐng)醫(yī)學(xué)教育進(jìn)一步。2目前人工智能的技術(shù)水平和特點(diǎn)人工智能可分為弱人工智能(ArtificialNarrowintelligence,A)、強(qiáng)人工智能(ArtificialGeneralln-telligence,AGI)和超級智能(ArtificialSuperintelli—gence,ASI)。A尚不具備真正的智能，更多程度上是幫助人們完成某些任務(wù)的工具或助手。而AGI能夠進(jìn)行思考、計(jì)劃、解決問題、抽象思維、理解復(fù)雜理念、快速學(xué)習(xí)和從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)等操作，可以像人類一樣思考和決策，達(dá)到或超過人類的智能水平。牛津哲學(xué)家、人工智能思想家ckBostrom則把ASI定義為“在幾乎所有領(lǐng)域都比最聰明的人類大腦都聰明很多，包括科學(xué)創(chuàng)新、通識(shí)和社交技能?！逼渌季S可以進(jìn)化成完全不同于人類的思維方式，“能力各方面可以是各方面都比人類強(qiáng)一點(diǎn)，也可以是各方面遠(yuǎn)超出人類萬億倍”。在弱人工智能研究階段，人工智能技術(shù)研究主要體現(xiàn)在計(jì)算智能、感知智能、認(rèn)知智能三個(gè)方面[3]。計(jì)算智能，即機(jī)器智能化存儲(chǔ)及運(yùn)算的能力；感知智能，即具有如同人類“聽、說、看、認(rèn)”的能力，主要涉及合成、識(shí)別、圖像識(shí)別、多語種處理等技術(shù)；認(rèn)知智能,即具有“理解、思考”能力，廣泛應(yīng)用于教育評測、知識(shí)服務(wù)、智能客服、機(jī)器翻譯等領(lǐng)域.目前人工智能領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用主要成果包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，人工智能的研究主要集中在深度學(xué)習(xí)算法、數(shù)據(jù)挖掘分析、智能影像識(shí)別、醫(yī)療信息化等方面。如IBM的WatSOn、Keith等開發(fā)的智能心率與宮縮描記圖計(jì)算機(jī)輔助分析系統(tǒng)、Arterys的AI輔助心臟MRI成像系統(tǒng)、ViewMedical的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的3。自動(dòng)房超聲篩查CAD系統(tǒng)和百度的醫(yī)療大腦等[4—5].總的說來，主流研究主要集中在弱人工智能方面，并在這一領(lǐng)域取得了相當(dāng)大的成果.強(qiáng)人工智能的研究還處于探索階段，而超級智能仍處于概念辨析成形和研討階段。3人工智能在臨床技能培養(yǎng)中的應(yīng)用和前景3.1AI可用于輔助檢查結(jié)果判讀及分析能力的培養(yǎng)和學(xué)習(xí)輔助檢查是醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行醫(yī)療活動(dòng)、獲得有關(guān)資料的方法之一，通過醫(yī)療檢查、化驗(yàn)的圖象、圖形與數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與解釋，確定檢查結(jié)果的醫(yī)學(xué)涵義，以獲取相關(guān)臨床資料，并結(jié)合病人實(shí)際作出判讀和分析，以利于診斷、分析病情變化和進(jìn)展、評估預(yù)后、提供治療方案和指導(dǎo)等.輔助檢查包括各種常見影像學(xué)檢查、心電圖、腦電圖檢查、病理學(xué)檢查、常規(guī)實(shí)驗(yàn)室檢查等。人工智能在醫(yī)學(xué)圖像識(shí)別方面目前已經(jīng)有比較成熟的應(yīng)用實(shí)例。通過較為成熟的算法和大數(shù)據(jù)應(yīng)用，AI進(jìn)行智能影像識(shí)別，通過對已有的圖像快速學(xué)習(xí)，達(dá)到對醫(yī)療圖片的自動(dòng)，能夠作為輔助工具，提高醫(yī)生工作效率，并可以做到更加客觀、高效和精準(zhǔn)［6］。傳統(tǒng)臨床輔助檢查結(jié)果分析判讀無論是教學(xué)還是學(xué)生訓(xùn)練均存在教學(xué)內(nèi)容零碎分散，牽涉教學(xué)人員復(fù)雜，涉及教師專業(yè)局限、無法有效、有組織地統(tǒng)一進(jìn)行培養(yǎng)，所以往往對輔助檢查結(jié)果有效判讀和分析是臨床技能教學(xué)的一大難點(diǎn)，也往往是薄弱環(huán)節(jié)。而AI的出現(xiàn)可通過學(xué)習(xí)管理軟件，根據(jù)學(xué)生的個(gè)人進(jìn)度，為每個(gè)學(xué)生繪制適合自己的學(xué)習(xí)路徑，提供精準(zhǔn)的個(gè)性化學(xué)習(xí)，有效檢查醫(yī)學(xué)生對各項(xiàng)臨床常用實(shí)驗(yàn)室檢查、影像學(xué)檢查、心電圖檢查等結(jié)果的學(xué)習(xí)效果，從而幫助醫(yī)學(xué)生提高綜合分析能力和臨床輔助檢查結(jié)果判讀能力。AI還可拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)空間和時(shí)間，起到臨床教師無法勝任的全面性、客觀性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性指導(dǎo)學(xué)習(xí)的作用.3°2AI可用于醫(yī)學(xué)生臨床問診能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練問診是醫(yī)師通過對患者或相關(guān)人員的系統(tǒng)詢問獲取病史資料，經(jīng)過綜合分析而作出臨床的一種診法。問診對疾病的診斷及治療、良好的醫(yī)患關(guān)系的建立均有極其重要的作用。因此，問診是每個(gè)醫(yī)學(xué)生必須掌握的臨床基本技能。運(yùn)用AI對醫(yī)學(xué)生進(jìn)行問診能力的訓(xùn)練可基于以下兩方面進(jìn)行:AI可作為問診能力訓(xùn)練的示范性和輔助性助手，即扮演教師教學(xué)的角色，以實(shí)現(xiàn)臨床醫(yī)生的部分功能。以百度醫(yī)療大腦為代表的人工智能已可通過海量醫(yī)療數(shù)據(jù)、專業(yè)文獻(xiàn)的采集與分析，模擬醫(yī)生問診流程，與患者多輪交流，在問診過程中AI可以收集、匯總、分類、整理病人的癥狀描述，依據(jù)患者的癥狀，提醒醫(yī)學(xué)生更多的診斷可能性和問診的遺漏不足，輔助醫(yī)學(xué)生完成問診。這樣對醫(yī)學(xué)生問診的條理性、層次性、全面性等方面的訓(xùn)練有著極大的提高.AI可通過智能化機(jī)器人模擬病人的方式，有望取代標(biāo)準(zhǔn)化病人（SP）或?qū)嶋H病人來實(shí)現(xiàn)對醫(yī)學(xué)生臨床問診能力的培養(yǎng)和考核。隨著人工智能的進(jìn)一步，基于計(jì)算機(jī)視覺、人機(jī)交互技術(shù)、自然語言處理的深度學(xué)習(xí)算法的智能機(jī)器人將能很好地模擬病人的癥狀、表情、動(dòng)作、語言；提供更為標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、準(zhǔn)確的病情模擬演示和交互對話。同時(shí)可以并通過攝像實(shí)時(shí)記錄和呈現(xiàn)、回放問診整個(gè)過程，通過其人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)，對問診的各個(gè)環(huán)節(jié)、問診內(nèi)容、問診技巧等具體項(xiàng)目進(jìn)行評分等數(shù)據(jù)采集，繼而通過大數(shù)據(jù)挖掘和云計(jì)算等技術(shù)發(fā)現(xiàn)和分析學(xué)生在問診過程中的不足和缺陷，給出準(zhǔn)確的評價(jià)和指導(dǎo)意見，從而實(shí)現(xiàn)對醫(yī)學(xué)生的精準(zhǔn)指導(dǎo)和培養(yǎng).方3.3AI可作為臨床技能訓(xùn)練的重要補(bǔ)充方人工智能通過集成個(gè)性化建模、仿真和知識(shí)表達(dá)，能夠?yàn)閷W(xué)習(xí)提供隨時(shí)隨地的支持】7］。人工智能對于每一位醫(yī)學(xué)生來說相當(dāng)于一位“虛擬導(dǎo)師”，從而實(shí)現(xiàn)定制化、個(gè)性化、精準(zhǔn)化的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。人工智能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床技能培養(yǎng)將更加注重學(xué)習(xí)者自我導(dǎo)向、自我評估、團(tuán)隊(duì)合作等軟技能的提升.人工智能通過數(shù)字化技術(shù)可為醫(yī)學(xué)生提供更多教科書或教室的固定環(huán)境中無法參與的現(xiàn)場臨床技能訓(xùn)練的機(jī)會(huì).通過人工智能手段，可以全息定量化地虛擬還原現(xiàn)實(shí)，在虛擬的空間里,醫(yī)學(xué)生可直接透視的細(xì)致解剖結(jié)構(gòu)，并由醫(yī)生進(jìn)行操作和講解。這種新模式突破了時(shí)間和空間的限制，提高了教學(xué)的質(zhì)量和效率。例如醫(yī)學(xué)院建立的“智慧現(xiàn)實(shí)虛擬臨床教學(xué)中心”在國內(nèi)率先開啟了“人工智能現(xiàn)實(shí)虛擬”的臨床教學(xué)培訓(xùn)新模式［8］。該模式將患者的CT、核磁等影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過人工智能系統(tǒng)處理，得到真實(shí)還原的全息化三維解剖結(jié)構(gòu)并映射在虛擬空間里.醫(yī)生可通過專用設(shè)施，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的虛擬空間里全方位直接觀看到患者真實(shí)結(jié)構(gòu)的解剖細(xì)節(jié)，并可通過手勢和操作，實(shí)時(shí)進(jìn)行器和病變的立體幾何分析，精確測量目標(biāo)結(jié)構(gòu)的區(qū)位、體積、徑線、距離等參數(shù)，同時(shí)還可進(jìn)行虛擬解剖作業(yè)、模擬手術(shù)切除、手術(shù)方案設(shè)計(jì)和手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評估.融合全息影像技術(shù)、3D打印技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)和虛擬仿真技術(shù)的人工智能將打造一個(gè)“人工智能全定量現(xiàn)實(shí)虛擬仿真”時(shí)代。如臨床常用穿刺技術(shù)的訓(xùn)練可通過人工智能融合虛擬仿真穿刺設(shè)備在虛擬空間進(jìn)行模擬仿真的操作訓(xùn)練。通過虛擬設(shè)備的接入，可將體格檢查的訓(xùn)練如心肺觸診、聽診，腹部觸診在虛擬仿真環(huán)境中進(jìn)行，人工智能可協(xié)助教師使用3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)、構(gòu)建3D打印的器及模型，用于模型訓(xùn)練體查、病例討論、器病變解剖演示、臨床過程演示如分娩過程等。3.4AI可用于醫(yī)學(xué)生臨床思維能力與全面診療能力的培養(yǎng)和提高人工智能可以通過模擬真實(shí)的臨床環(huán)境，為提供一種能夠自主學(xué)習(xí)、感認(rèn)知、易于操作的全方面的學(xué)習(xí)條件，比空間抽象的說教更具說服力,使醫(yī)學(xué)教育更高效。如CMTT臨床思維訓(xùn)練系統(tǒng)，其教學(xué)病例均來源于臨床上真實(shí)的患者，涵蓋了臨床多個(gè)學(xué)科，可供訓(xùn)練、考核的病例數(shù)量達(dá)百余例。該系統(tǒng)在進(jìn)行鑒別診斷時(shí)，還能夠幫助醫(yī)學(xué)生比較相似病癥之間的區(qū)別和聯(lián)系，訓(xùn)練實(shí)習(xí)醫(yī)師臨床決策思維能力，并根據(jù)病史及檢查結(jié)果和診斷結(jié)論，給出治療方案.醫(yī)學(xué)生完成每一個(gè)病例，可對比標(biāo)準(zhǔn)病例進(jìn)行自查和分析，也可反復(fù)學(xué)習(xí)，達(dá)到鞏固提高的學(xué)習(xí)效果.該系統(tǒng)使思維綜合訓(xùn)練與臨床緊密結(jié)合，可有效培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的醫(yī)學(xué)思維及臨床決策能力，提高臨床教學(xué)質(zhì)量，降低教學(xué)成本與風(fēng)險(xiǎn)，最大限度地滿足臨床綜合診療能力培養(yǎng)和考核的教學(xué)需求?！芭R床輔助決策支持系統(tǒng)”是目前已投入使用的另一類型的培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生臨床思維能力培養(yǎng)的人工智能系統(tǒng)。“臨床輔助決策支持系統(tǒng)”是基于全球循證醫(yī)學(xué)證據(jù)數(shù)據(jù)庫和專家共識(shí)的臨床知識(shí)數(shù)據(jù)庫，內(nèi)容覆蓋上千種疾病和癥狀、1萬多種診斷方法、3000余項(xiàng)診斷性檢測、4000余