隨著"健康中國2030"規(guī)劃的推進(jìn)以及人均GDP的不斷提升，國內(nèi)醫(yī)療服務(wù)需求和消費(fèi)能力的增加為精準(zhǔn)醫(yī)療的普及與發(fā)展提供了強(qiáng)大的動力。

在這一背景下，人工智能正成為推動精準(zhǔn)醫(yī)療發(fā)展的核心力量。傳統(tǒng)的醫(yī)療模式往往依賴醫(yī)生的經(jīng)驗和主觀判斷，而AI通過強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和學(xué)習(xí)能力，以更精確的方式處理龐大的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，識別出人眼難以察覺的細(xì)節(jié)，從而大大提高了診斷和治療的準(zhǔn)確性。隨著AI技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的醫(yī)療場景正在智能化，AI精準(zhǔn)醫(yī)療的時代已經(jīng)悄然到來。

一、AI提升診斷精確度

AI在醫(yī)療領(lǐng)域最廣泛的應(yīng)用之一就是通過處理醫(yī)學(xué)影像與數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)生更早、更準(zhǔn)地診斷疾病。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)影像分析依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗和判斷，難免存在漏診或誤診的風(fēng)險，而人工智能（AI）技術(shù)通過深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)，能夠處理大量復(fù)雜的醫(yī)療數(shù)據(jù)，識別傳統(tǒng)診斷方法中難以察覺的細(xì)節(jié)。

針對AI能否提升診斷精確度的問題，哈佛醫(yī)學(xué)院攜手斯坦福大學(xué)、布萊根婦女醫(yī)院等頂尖科研機(jī)構(gòu)在《自然》雜志上發(fā)表了一項癌癥診斷方面的革命性研究成果--CHIEF模型。

該模型采用弱監(jiān)督學(xué)習(xí)框架，從海量病理圖像中提取關(guān)鍵特征，實現(xiàn)了19種癌癥的高效診斷，準(zhǔn)確率達(dá)到94%，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)深度學(xué)習(xí)模型。相比現(xiàn)有AI方法，CHIEF在性能上提升了36.1%，尤其在癌癥檢測、腫瘤基因變異分析及患者生存率預(yù)測等方面表現(xiàn)突出。通過分析病理圖像中的關(guān)鍵區(qū)域，CHIEF能夠精準(zhǔn)識別不同癌癥類型，并預(yù)測與癌細(xì)胞生長相關(guān)的基因突變，為精準(zhǔn)醫(yī)療提供了有力支持?！?】目前，許多醫(yī)院和醫(yī)療機(jī)構(gòu)開始在臨床中廣泛運(yùn)用AI模型。例如，英特爾在智能診斷領(lǐng)域與西門子醫(yī)療合作，利用AI進(jìn)行心血管疾病診斷。通過DenseU-net模型，AI對心臟MRI圖像進(jìn)行語義分割，自動識別心臟的各個結(jié)構(gòu)，提升影像分析的準(zhǔn)確性?！?】此外，江豐生物利用AI技術(shù)優(yōu)化宮頸癌篩查，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提高診斷準(zhǔn)確性。AI在醫(yī)學(xué)影像分析、病理診斷中展現(xiàn)出巨大潛力，能有效提高診斷精度。【3】

二、AI助力智能診斷

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）在醫(yī)學(xué)影像分析中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在它的作用下AI能夠自動識別影像中的病變區(qū)域，并為疾病的快速診斷提供支持。醫(yī)生只需將來自不同來源的數(shù)據(jù)，如醫(yī)學(xué)影像、電子病歷、基因測序結(jié)果等交予AI進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，基于對患者個體數(shù)據(jù)的深入分析，人工智能系統(tǒng)能夠更全面地理解患者的病情，從而給出更加智能的診斷。

最新的研究表明，OpenAI的o1-preview模型在醫(yī)學(xué)推理任務(wù)中表現(xiàn)出顯著優(yōu)于傳統(tǒng)醫(yī)生的能力，尤其在鑒別診斷、診斷推理和管理推理方面。研究評估了o1-preview在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》發(fā)布的143個臨床病理學(xué)會議（CPCs）病例中的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)其準(zhǔn)確率達(dá)78.3%，遠(yuǎn)超現(xiàn)有大語言模型和醫(yī)生。o1-preview不僅在復(fù)雜病例中表現(xiàn)優(yōu)異，還能準(zhǔn)確選擇下一步檢查，達(dá)到了87.5%的正確率。研究指出，大語言模型（如o1-preview）已在某些醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的推理上接近或超越人類能力。【4】

浙江大學(xué)研發(fā)的AI病理助手OmniPT是AI助力智能診斷的典型例子。該系統(tǒng)通過視覺與語言模型融合，實現(xiàn)病理圖像的快速分析，能夠在1到3秒內(nèi)準(zhǔn)確鎖定癌癥病灶區(qū)域，診斷準(zhǔn)確率超過95%。OmniPT在胃癌、結(jié)直腸癌和宮頸癌等多種癌癥的臨床應(yīng)用中表現(xiàn)突出，結(jié)合多任務(wù)協(xié)同分析技術(shù)，能夠同時完成癌癥分類、分割、檢測等多種任務(wù)?！?】

三、AI機(jī)器人輔助手術(shù)

AI機(jī)器人輔助手術(shù)通過智能算法和精準(zhǔn)感知技術(shù)，極大提高了手術(shù)的精度和安全性。在復(fù)雜的手術(shù)過程中，機(jī)器人能夠通過高清影像和精確定位，幫助醫(yī)生更好地識別病灶，尤其是在難以接觸或深層部位的治療中表現(xiàn)出色。與傳統(tǒng)手術(shù)方法相比，機(jī)器人操作更靈活，能夠進(jìn)行更細(xì)致的操作，減少人為誤差和手術(shù)風(fēng)險。

此外，機(jī)器人輔助手術(shù)能減少患者的創(chuàng)傷和恢復(fù)時間，手術(shù)創(chuàng)口更小、并發(fā)癥更少，且由于其高效、精準(zhǔn)，術(shù)后預(yù)后通常較好。AI的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力使得機(jī)器人可以在不斷積累的經(jīng)驗中優(yōu)化操作，提高手術(shù)成功率。

2024年，AI機(jī)器人輔助手術(shù)的研究取得了顯著突破。在香港人工智能與機(jī)器人醫(yī)療論壇上，中國科學(xué)院香港創(chuàng)新院AI中心與倫敦國王學(xué)院聯(lián)合實驗室展示了三項重要的AI手術(shù)機(jī)器人研究成果：GI-SoftTech軟體內(nèi)窺鏡機(jī)器人系統(tǒng)，ESSENCE微創(chuàng)手術(shù)觸覺反饋技術(shù)，以及EpiNav外科手術(shù)規(guī)劃軟件。

GI-SoftTech通過柔性設(shè)計和高級驅(qū)動技術(shù)，提升內(nèi)鏡檢查的安全性和智能化；ESSENCE技術(shù)實現(xiàn)了精準(zhǔn)的微創(chuàng)手術(shù)觸覺感知；EpiNav結(jié)合AI大模型，為神經(jīng)外科提供智能手術(shù)規(guī)劃，優(yōu)化手術(shù)流程。此外，AI中心還研發(fā)了MicroNeuro微創(chuàng)腦手術(shù)機(jī)器人，并推出了集成多模態(tài)技術(shù)的CARES Copilot手術(shù)大模型，提升了手術(shù)精度和效率?！?】

AI機(jī)器人輔助手術(shù)的臨床應(yīng)用正在逐步展開。12月27日，貴州航天醫(yī)院成功開展全省首例機(jī)器人下經(jīng)支氣管鏡肺活檢術(shù)和肺癌冷凍消融術(shù)。手術(shù)使用了支氣管鏡導(dǎo)航機(jī)器人，結(jié)合AI算法和全域感知技術(shù)，能夠精準(zhǔn)定位并治療肺外周結(jié)節(jié)，減少并發(fā)癥，提高手術(shù)安全性。與傳統(tǒng)手術(shù)相比，機(jī)器人技術(shù)更易操作，能到達(dá)難以觸及的病灶部位，且手術(shù)微創(chuàng)、恢復(fù)快、療效確切。此技術(shù)為無法手術(shù)或高危肺結(jié)節(jié)患者提供了新治療選擇?！?】

寫在最后

當(dāng)下，AI已經(jīng)展現(xiàn)前所未有的潛力，在提升診斷精度，智能診斷以及手術(shù)機(jī)器人方面大顯身手。未來隨著技術(shù)進(jìn)步和政策規(guī)范的完善，AI將多元的運(yùn)用在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域。通過提升數(shù)據(jù)保護(hù)、優(yōu)化算法透明度和加強(qiáng)醫(yī)生培訓(xùn)，AI將推動醫(yī)療行業(yè)邁向智能化、精準(zhǔn)化的新階段。

參考資料：

【1】Wang, X., Zhao, J., Marostica, E. et al. A pathology foundation model for cancer diagnosis and prognosis prediction. Nature 634, 970-978 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07894-z

【2】Intel Corporation, 2019. 西門子醫(yī)療為面向心臟病學(xué)的人工智能加速. [online] Available at:<https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/service-providers/siemens-healthineers-accelerates-ai-for-cardiology.html> [Accessed 30 Dec. 2024].

【3】周武英, 2018. 英特爾與江豐生物攜手推動精準(zhǔn)醫(yī)療發(fā)展. *經(jīng)濟(jì)參考報*. [online] Available at: <http://www.jjckb.cn/2018-12/20/c_137685801.htm> [Accessed 30 Dec. 2024].

【4】Brodeur, Peter G., et al. Superhuman performance of a large language model on the reasoning tasks of a physician. 14 Dec. 2024, arXiv, https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.10849.

【5】騰訊新聞, 2024. AI病理助手來了！浙大OmniPT上崗，3秒鎖定癌癥病灶，準(zhǔn)確率超95%. [online] Available at: <https://news.qq.com/rain/a/20241216A053AY00> [Accessed 30 Dec. 2024].

【6】雷峰網(wǎng). (2024年3月29日). 聚焦AI科技與醫(yī)療的跨學(xué)科融合，CAIR香港人工智能與機(jī)器人醫(yī)療論壇開幕. 雷峰網(wǎng).https://www.163.com/dy/article/IUEMNPFH05118HA4.html

【7】貴州航天醫(yī)院. (2024, 12月30日). 貴州航天醫(yī)院成功開展機(jī)器人支氣管鏡肺癌冷凍消融治療術(shù)、活檢術(shù). 貴州航天醫(yī)院公眾號. https://mp.weixin.qq.com/s/Tm7PTNpt4G6-njNY4rt5lg

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