人工智能基礎(chǔ)與應(yīng)用第六章AI+醫(yī)療——提升人類的健康水平導(dǎo)讀擁有健康，是人們一生最大的財(cái)富，但人的一生難免有疾病。所以，醫(yī)療是每個(gè)人的剛性需求，也是國(guó)家重要的民生領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，廣大研究人員將人工智能等技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)，提供了遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能醫(yī)療、輔助醫(yī)療等多項(xiàng)服務(wù)，以提高醫(yī)療服務(wù)的整體質(zhì)量。本章將從智慧醫(yī)療的概念入手，介紹人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)了解什么是智慧醫(yī)療，以及智慧醫(yī)療的優(yōu)勢(shì)和整體結(jié)構(gòu)。了解醫(yī)療管理智能化、疾病診斷智能化、疾病預(yù)測(cè)智能化和藥物研發(fā)智能化。體驗(yàn)智能科技——新冠肺炎自測(cè)系統(tǒng)。231素質(zhì)目標(biāo)01感受健康的可貴，培養(yǎng)學(xué)生良好的生活習(xí)慣，并加強(qiáng)他們的運(yùn)動(dòng)意識(shí)。02體驗(yàn)科技帶來(lái)的便捷性，培養(yǎng)學(xué)生“科技改變生活”的意識(shí)。目錄CONTENTSAI+醫(yī)療邁著大步走來(lái)了0102人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻03智能體驗(yàn)館：新冠肺炎自測(cè)系統(tǒng)AI+醫(yī)療邁著大步走來(lái)了016.1AI+醫(yī)療邁著大步走來(lái)了6.1.1認(rèn)識(shí)智慧醫(yī)療黨的十八大以來(lái)，習(xí)近平總書(shū)記就醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展提出了一系列重要論述。習(xí)近平總書(shū)記指出，“沒(méi)有全面健康，就沒(méi)有全面小康”“推進(jìn)健康中國(guó)建設(shè)，是我們黨對(duì)人民的鄭重承諾”“要堅(jiān)持正確的衛(wèi)生與健康工作方針，以基層為重點(diǎn)，以改革創(chuàng)新為動(dòng)力，預(yù)防為主，中西醫(yī)并重，將健康融入所有政策，人民共建共享”。由此可見(jiàn)，我國(guó)高度重視醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用，形成了一種新型的醫(yī)療服務(wù)模式，即智慧醫(yī)療。它在診斷、治療、康復(fù)、支付、衛(wèi)生管理等多個(gè)環(huán)節(jié)，結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)理念，采用多種智能技術(shù)，構(gòu)建以電子健康檔案為中心的區(qū)域醫(yī)療信息平臺(tái)，將醫(yī)院之間的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行整合，優(yōu)化區(qū)域醫(yī)療資源，提升醫(yī)療服務(wù)。此外，智慧醫(yī)療的建設(shè)和發(fā)展還實(shí)現(xiàn)了跨醫(yī)療機(jī)構(gòu)的在線預(yù)約和雙向轉(zhuǎn)診等，有利于精簡(jiǎn)相關(guān)手續(xù)，縮短病患就診流程，合理化分配醫(yī)療資源，緩解醫(yī)療資源緊缺的壓力，提高醫(yī)療服務(wù)水平，真正做到以病人為中心。6.1AI+醫(yī)療邁著大步走來(lái)了6.1.2智慧醫(yī)療的優(yōu)勢(shì)早期，醫(yī)療行業(yè)存在三大痛點(diǎn)，如下圖所示。傳統(tǒng)的醫(yī)療服務(wù)已無(wú)法解決醫(yī)療行業(yè)的痛點(diǎn)。因此，在該背景的推動(dòng)和國(guó)家政策的支持下，智慧醫(yī)療得到了快速的發(fā)展。圖

醫(yī)療行業(yè)存在三大痛點(diǎn)6.1AI+醫(yī)療邁著大步走來(lái)了相較于傳統(tǒng)的醫(yī)療服務(wù)模式，智慧醫(yī)療具備多個(gè)優(yōu)勢(shì)。智慧醫(yī)療可以利用多種傳感設(shè)備和醫(yī)療儀器，自動(dòng)或自助地采集人體生命的各類特征數(shù)據(jù)，這不僅減輕了醫(yī)護(hù)人員的負(fù)擔(dān)，還能夠獲取更豐富的數(shù)據(jù)。智慧醫(yī)療可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸至醫(yī)院的數(shù)據(jù)中心。醫(yī)護(hù)人員能夠依靠數(shù)據(jù)提供遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)，有效地提升了用戶體驗(yàn)感、就醫(yī)便捷性、醫(yī)療診斷效率和準(zhǔn)確率等，同時(shí)還可以緩解患者排隊(duì)問(wèn)題和減少交通成本。智慧醫(yī)療可以將數(shù)據(jù)集中存放管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的廣泛共享和深度利用，有助于緩解關(guān)鍵病例和疑難雜癥帶來(lái)的困擾。同時(shí)，能夠以較低的成本為亞健康人群、老年人和慢性病患者等提供長(zhǎng)期、快速、穩(wěn)定的健康監(jiān)控和診療服務(wù)，降低發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，間接減少了對(duì)稀缺醫(yī)療資源（如床位、血漿等）的需求。6.1AI+醫(yī)療邁著大步走來(lái)了6.1.3智慧醫(yī)療的整體結(jié)構(gòu)智慧醫(yī)療的整體結(jié)構(gòu)主要由8部分組成，分別為基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)庫(kù)層、云層、管理服務(wù)層、服務(wù)層、安全保障體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和管理保障體系，如右圖所示。圖

智慧醫(yī)療的整體結(jié)構(gòu)HIS表示醫(yī)院信息系統(tǒng)，LIS表示實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，PACS表示醫(yī)學(xué)影像的存儲(chǔ)和傳輸系統(tǒng)。人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻026.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻隨著人工智能技術(shù)與醫(yī)療行業(yè)的不斷融合，人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景也越來(lái)越廣泛，如右圖所示。下面從上述4個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景出發(fā)，介紹人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用體現(xiàn)。圖

人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景人工智能在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景醫(yī)療管理智能化疾病診療智能化快速就診醫(yī)?？刭M(fèi)智能導(dǎo)診與分診醫(yī)患溝通醫(yī)療機(jī)器人精準(zhǔn)醫(yī)療醫(yī)療智能決策虛擬助手醫(yī)學(xué)影像智能診斷疾病預(yù)測(cè)智能化藥物研發(fā)智能化健康管家疾病預(yù)測(cè)靶點(diǎn)藥物研發(fā)藥物挖掘化合物篩選藥物品型監(jiān)控慢性病管理疾病預(yù)防干預(yù)6.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻6.2.1醫(yī)療管理智能化醫(yī)療管理智能化是指采用人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)對(duì)醫(yī)院的各項(xiàng)工作進(jìn)行智能化管理，也可以將其理解為集智能導(dǎo)診與分診、快速就診、醫(yī)?？刭M(fèi)、醫(yī)患溝通等多項(xiàng)功能為一體的智能化管理系統(tǒng)，如北京大學(xué)第一醫(yī)院、北京醫(yī)院等醫(yī)院管理系統(tǒng)。6.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻北京大學(xué)第一醫(yī)院針對(duì)使用群體的不同，將醫(yī)院管理系統(tǒng)劃分為面向公眾的平臺(tái)和面向內(nèi)部員工的平臺(tái)。圖1北京大學(xué)第一醫(yī)院面向公眾的平臺(tái)圖2北京大學(xué)第一醫(yī)院面向內(nèi)部員工的平臺(tái)面向公眾的平臺(tái)中提供了就醫(yī)導(dǎo)航、診療中心、患者服務(wù)、醫(yī)院新聞、健康科普等多種服務(wù)，如圖1所示。面向內(nèi)部員工的平臺(tái)需要登錄才可以使用（見(jiàn)圖2），它包含病理結(jié)構(gòu)化、分級(jí)診療、診斷相關(guān)的分類智能系統(tǒng)和支持醫(yī)院決策的專家系統(tǒng)等模塊，以此管理醫(yī)院內(nèi)部、醫(yī)院之間的多項(xiàng)工作。6.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻同樣，北京醫(yī)院也將醫(yī)院管理系統(tǒng)分為兩個(gè)平臺(tái)。圖3北京醫(yī)院面向公眾的平臺(tái)圖4北京醫(yī)院面向內(nèi)部員工的平臺(tái)其中，面向公眾的平臺(tái)（見(jiàn)圖3）包括就診須知、就醫(yī)流程、專家介紹、預(yù)約掛號(hào)等多種服務(wù)；面向內(nèi)部員工的平臺(tái)（見(jiàn)圖4）需要使用賬號(hào)和密碼登錄，該平臺(tái)可提供病人費(fèi)用追蹤、醫(yī)療質(zhì)量管理和特殊用藥監(jiān)控等多種服務(wù)。6.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻6.2.2疾病診療智能化疾病診療智能化可理解為利用人工智能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能診斷、輔助治療等功能，如醫(yī)學(xué)影像智能診斷、醫(yī)療機(jī)器人等。醫(yī)學(xué)影像智能診斷是指基于圖像數(shù)據(jù)集，采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)識(shí)別并標(biāo)注病灶，輔助醫(yī)生診斷病情，增強(qiáng)診斷準(zhǔn)確性，提升診斷效率的醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備，如啄醫(yī)生閱片機(jī)器人（見(jiàn)圖1）等。圖1啄醫(yī)生閱片機(jī)器人啄醫(yī)生閱片機(jī)器人6.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻醫(yī)療機(jī)器人主要是指輔助醫(yī)生對(duì)患者進(jìn)行治療的設(shè)備，如手術(shù)機(jī)器人（見(jiàn)圖2）、康復(fù)機(jī)器人（見(jiàn)圖3）等。圖2手術(shù)機(jī)器人手術(shù)機(jī)器人圖3康復(fù)機(jī)器人康復(fù)機(jī)器人6.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻6.2.3疾病預(yù)測(cè)智能化疾病預(yù)測(cè)智能化是通過(guò)某些智能設(shè)備監(jiān)測(cè)人們的一些基本身體特征（如心率、血壓等），或通過(guò)某些健康檢查，對(duì)人們的身體素質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的評(píng)估，預(yù)測(cè)疾病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)性，提醒人們注意自己的身體健康。專業(yè)的疾病智能預(yù)測(cè)設(shè)備有安頓疾病預(yù)警手表、超微AI生命預(yù)警手表等。安頓疾病預(yù)警手表（見(jiàn)圖1）可以24小時(shí)高頻次采集用戶的心率、血壓、血氧飽和度等體征數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)上傳分析，同時(shí)記錄用戶的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，監(jiān)測(cè)器官的休息狀態(tài)等。此外，緊急情況下用戶長(zhǎng)按該手表的求助鍵（約10秒），它會(huì)自動(dòng)發(fā)出求助信號(hào)，安頓心腦監(jiān)測(cè)預(yù)警中心接到求助信號(hào)后會(huì)以電話和短信的方式與用戶或用戶緊急聯(lián)系人取得聯(lián)系，并實(shí)時(shí)鎖定用戶位置。圖1安頓疾病預(yù)警手表6.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻超微AI生命預(yù)警手表（見(jiàn)圖2）是超微健康自主研發(fā)的系列智能穿戴設(shè)備之一，適用于心腦血管疾病患者、慢性病人群和亞健康人群。圖2超微AI生命預(yù)警手表

超微AI生命預(yù)警手表搭載著新一代的生物芯片傳感器，只要用戶在進(jìn)行吃飯、睡覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、出游等活動(dòng)時(shí)佩戴著該手表，它便能對(duì)用戶身體健康指標(biāo)實(shí)施24小時(shí)不間斷遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。此外，它通過(guò)將收集的回傳曲線數(shù)據(jù)，與高科技研發(fā)成果“心腦血管疾病大數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)預(yù)警線性核心算法”進(jìn)行自主實(shí)時(shí)比對(duì)，可以提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，預(yù)警心梗、腦卒中等心腦疾病，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)守護(hù)佩戴者的身體健康，也因此人們形象地將它稱為“手腕上的生命管家”。6.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻生活中，人們常見(jiàn)的健康預(yù)測(cè)智能手表有AppleWatch（見(jiàn)圖3）、華為手表（見(jiàn)圖4）等，但是這些智能手表的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)類別較少，不能全面監(jiān)測(cè)用戶的身體特征數(shù)據(jù)。圖3AppleWatch圖4華為手表6.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻6.2.4藥物研發(fā)智能化藥物研發(fā)是人工智能技術(shù)應(yīng)用的重要場(chǎng)景之一。藥物研發(fā)的過(guò)程要經(jīng)歷靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)與驗(yàn)證、先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)與優(yōu)化、候選化合物的挑選與開(kāi)發(fā)和臨床研究等多個(gè)階段。傳統(tǒng)的藥物研發(fā)耗時(shí)耗力，成功率低。但是，得到人工智能技術(shù)助力的藥物研發(fā)，不僅可以大大縮短藥物研發(fā)時(shí)間、提高研發(fā)效率，還可以控制研發(fā)成本。圖人工智能技術(shù)在藥物研發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用右圖展示了人工智能技術(shù)在藥物研發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用。6.2人工智能為醫(yī)療行業(yè)提供的強(qiáng)大助攻ADMET是Absorption（吸收）、Distribution（分配）、Metabolism（代謝）、Excretion（排泄）和Toxicity（毒性）的首字母縮寫(xiě)，它是當(dāng)代藥物設(shè)計(jì)和藥物篩選中十分重要的藥物動(dòng)力學(xué)方法，主要是對(duì)藥物的吸收、分布、代謝、排泄和毒性進(jìn)行全面的研究。智能體驗(yàn)館：新冠肺炎自測(cè)系統(tǒng)036.3智能體驗(yàn)館：新冠肺炎自測(cè)系統(tǒng)2020年突如其來(lái)的新型冠狀病毒性肺炎疫情，讓這個(gè)世界猝不及防。其中，智慧醫(yī)療在這場(chǎng)疫情中發(fā)揮了重要的作用。它實(shí)現(xiàn)了個(gè)人健康檔案建立、數(shù)據(jù)共享、智能問(wèn)診、輔助診斷等多種功能，不僅有利于控制疫情，還減輕了醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)荷。當(dāng)時(shí)，由于疫情形勢(shì)嚴(yán)峻，疑似感染的患者大量涌入醫(yī)院發(fā)熱門(mén)診，極大地增加了門(mén)診醫(yī)生的工作量，同時(shí)醫(yī)院內(nèi)確診的患者攜帶新型冠狀病毒，存在大面積交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響疫情的控制。6.3智能體驗(yàn)館：新冠肺炎自測(cè)系統(tǒng)浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院率先與朗通醫(yī)療攜手，在邵逸夫互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院極速上線了針對(duì)新冠肺炎的自測(cè)系統(tǒng)，如下圖所示。圖新冠肺炎自測(cè)系統(tǒng)該系統(tǒng)基于邵逸夫醫(yī)院醫(yī)學(xué)專家對(duì)疫情癥狀的最新分析，通過(guò)醫(yī)學(xué)推理引擎引導(dǎo)患者進(jìn)行問(wèn)診，將常見(jiàn)的新冠肺炎癥狀、流行病學(xué)史及可能存在的情況進(jìn)行梳理，由機(jī)器大腦自動(dòng)得出問(wèn)診結(jié)果，并將信息同步給邵醫(yī)健康云平臺(tái)上的新冠肺炎人工專家進(jìn)行咨詢。6.3智能體驗(yàn)館：新冠肺炎自測(cè)系統(tǒng)下面大家一起體驗(yàn)一下新冠肺炎自測(cè)系統(tǒng)，了解它的使用方法。步驟1：安裝、注冊(cè)并登錄微信App。打開(kāi)手機(jī)，在“應(yīng)用市場(chǎng)”App的搜索框中輸入“微信”，然后進(jìn)行安裝，安裝之后根據(jù)提示注冊(cè)賬號(hào)并登錄。步驟2：搜索新冠肺炎自測(cè)系統(tǒng)。點(diǎn)擊微信App界面上方的搜索按鈕

，在搜索框中輸入“邵逸夫醫(yī)院”字樣，選擇搜索結(jié)果中的“邵逸夫醫(yī)院”選項(xiàng)，接著選擇“邵逸夫醫(yī)院公眾號(hào)”選項(xiàng)，之后選擇