本期杂志
2018年05月号
卷首语
天气预报的启示与人工智能的医学应用
采编总监

我们对天气预报已习以为常,每天晚上睡觉前,查查第二天的天气,打算好要穿的衣服。在新闻联播后的天气预报这档节目中,播音员在大屏幕前讲解过去一天的风云变化,同时,让卫星云图超越时空动起来,预测未来一天的天气,甚至数天的气象趋势。这一境界,是基于卫星监测、地面气象站数据采集、大数据分析、算法、计算机模拟,进而实现人工智能(AI)的预测未来,让人类可以主动地做好准备,采取措施,预防及减少天灾。

预测天气不是一天实现的,是数千年的积累和演化。人类从地面仰望太空,对“老天”不断尝试预测,仅凭借经验及传说,预测也仅能保证几小时的准确性。近代,学者们开始从地面建立观察站,详细记录每天的天气,以及相关的迹象及后果,形成历史数据曲线,经过分析及推算,成就了天气预报体系。当代,太空中的气象卫星成为空中对地面、以及对太阳的检测器,科学家对大数据进行挖掘,建立模型及算法,在超级计算机的协助下,可以准确计算及预测出天气模式及趋势,AI可以做到每小时精准计算、预报长达16天的天气情况。

无独有偶,在医学领域,前辈们对人体的审视如同自地面对天象的观察,从经验到数据,试图实现对人体生理及病理规律的解读,实现风险发现和预测。医学同样注重数据的采集,特别是在CT、MRI等数字检测手段出现后,如同添加了卫星,形成大量影像学数据,结合临床诊断,建立算法,形成了AI辅助影像学诊断体系,已被广泛应有;通过图像识别技术,AI被用来区分皮肤病变是否为恶性,结果显示,至少在鉴别包括恶性黑色素瘤在内的皮肤癌的能力方面,AI和21个专业皮肤科医生的能力相当;学者应用AI对12.8万成人糖尿病患者的眼底图像进行分析,以识别糖尿病视网膜变性,结果显示,AI对于鉴别视网膜变性和黄斑水肿的灵敏度和特异度都非常高;2016年,医学顶级会议ISBI发布了Camelyon16竞赛,主要内容是对乳腺癌在淋巴结中的转移进行病理切片的分类与定位,对自动化深度学习算法用于检测乳腺癌转移的准确性进行了评定,共有390支来自世界各地的参赛队报名,其中23个团队在截止日期前提交了32种评估方法,在挑战赛环境下,通过模仿日常病理工作流程的练习,排名前四位的深度学习算法对全切片数字化图像的诊断能力,优于有诊断时间限制的11位病理医生,接近无诊断时间限制的病理专家。

因此,在大数据环境下的图像识别领域,人工智能已经可以像天气预报一样,实现精准的诊断。但除了人工智能辅助诊断,科学家期待像天气预报一样,实现病情及治疗的预测。然而,在真实世界中,病人的真实数据采集成为难点,没有大数据,就无法实现数据挖掘、数据分析、模型建立、算法、AI应用。

针对气象,每个人都可仰望天空,记录每天的情况,一本日记就能汇编成册。而医学领域,每一个个体,都有自己的“天气周期”,没有一个医学机构能记录下个体每天的生命云图,甚至其家人也不能。而对众多慢性病患者来说,如果没有定期评估疾病病情,就无法实现达标治疗;如果没有定期实施实验室检查及记录,就无法发现及避免重要器官的损害;如果不记录用药方案,就无法实施合理治疗;如果不将病人的数据与主治医生分享,病人或将错失治疗时间、或无谓往返医院,造成本人及社会的负担。这一切,需要一套基于移动互联网的创新模式,将病人和医生跨越时空链接起来,通过赋能病人,使病人成为自己的数据采集者、疾病管理者,成为自己的气象观察站,辅以心电、血糖、血压等检测器,如同装备了气象卫星,不断形成精确及有价值的医学大数据,借助AI,实现疾病的实时监测、预测、合理干预的临床决策辅助系统。

非常自豪,经过数年的努力,我的团队和中国风湿医生共同创立的“智能疾病管理系统”(SSDM),已经有超过7万风湿病病人常规应用,通过自我管理,录入动态数据(诊断、病情评估、用药方案、实验室检查结果),形成真实世界大数据,在AI的辅助下,SSDM对病人及主管医生实施实时用药风险及疾病达标状态提示,通过移动医患互动,实现了提高疗效、合理调整治疗方案、减少药物不良反应、降低医疗费用,辅以良好体验、方便使用的功能及效果,SSDM成为没用副作用的良药,因此,我们提出“智能疾病管理优于良药”的理念,被国际学术界广泛认可,获得高度评价。

在现代科学技术的支撑下,解决了医学数据采集的难题,像天气预报一样精准地预测疾病预后是完全可以实现的。让我们更有想象空间的是,尽管世界各地都有飞天、补天的神话,但至今人们还无力对“老天”采取人工干预,无法将天气按有利于人类及自然的方向更改。而医务工作者早已使用药物及手术等治疗手段,干预病程的走向,如能借鉴、接受及采纳SSDM体系,医学即能超越天气预报,实现安全有效地控制慢性病、实现药品上市后真实世界的再评价、推动走向精准医学、降低医疗费用,甚至可以成为解决看病难、看病贵、医患矛盾等社会顽疾的良方。

请关注本期现代观点——数字病理学:AI带来的技术革命

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