人工智能在睡眠醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用
剛剛閉幕的全國(guó)十三屆人大四次會(huì)議通過的十四五規(guī)劃以及2035年的遠(yuǎn)景目標(biāo),多次重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了加快數(shù)字化中國(guó),培育壯大人工智能在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的開發(fā)應(yīng)用。這里我就人工智能在睡眠醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展,匯總了一些資料,做了一下初步的個(gè)人闡述,不對(duì)之處,望多指正。
1. 在預(yù)防疾病領(lǐng)域的應(yīng)用
睡眠研究記錄了數(shù)十億的生物波形數(shù)據(jù),包括患者呼吸時(shí)胸部的起伏、心電變化情況,夢(mèng)中神經(jīng)元之間的電脈沖以及睡眠周期中檢測(cè)到的快速眼動(dòng)。這些是了解患者健康狀況的一些線索,但是,僅僅用肉眼識(shí)別這些圖形的改變是不可能破譯其內(nèi)在含義的,更不可能進(jìn)一步總結(jié)規(guī)律,發(fā)現(xiàn)潛在的模式。而人工智能(AI)可以從大量的人口采集數(shù)據(jù)中識(shí)別模式,為健康提供深刻的幫助。西方科學(xué)家收集到睡眠期間的數(shù)據(jù),由人工智能來(lái)分析,來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)疾病的產(chǎn)生,而這一點(diǎn),可以早于任何癥狀出現(xiàn)之前。比如,一夜不安的睡眠可以預(yù)測(cè)未來(lái)是否患有癡呆癥,夜間心率變異性可以預(yù)示著肺炎的發(fā)生,而這些信息可以幫助追蹤傳染病的爆發(fā)。俗語(yǔ)說(shuō):日有所思,夜有所夢(mèng),同樣可以理解,日有疾患,夜有所顯。因此,可以想象,未來(lái)由人工智能產(chǎn)生的預(yù)測(cè)健康的工具將會(huì)誕生,睡上一晚上,就可以評(píng)估未來(lái)的健康狀況。某些專家甚至預(yù)言:“人工智能在睡眠領(lǐng)域是非常有價(jià)值的,在某些領(lǐng)域可能是一個(gè)巨大的掠奪者。”
2. 在診斷疾病領(lǐng)域的應(yīng)用
眾所周知,之前在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)記錄的PSG數(shù)據(jù)以一種結(jié)構(gòu)化、簡(jiǎn)單化的方式進(jìn)行分析。只是把這些數(shù)據(jù)變成指標(biāo)和報(bào)告,比如:是否患有睡眠呼吸暫停?
而且,PSG分析主要集中在呼吸暫停低通氣指數(shù)(AHI)上,該指數(shù)用于診斷睡眠呼吸紊亂。這種以AHI為中心的方法,很難更好地理解這種疾??;現(xiàn)在,科學(xué)的方法是將這種疾病分成更小、更相似的類別。根據(jù)耶魯大學(xué)的論文,分類可以基于臨床、病理生理、細(xì)胞或分子特征,有時(shí)被稱為“表型”。而通過這些隱藏在PSG統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中,專家認(rèn)為存在未被發(fā)現(xiàn)的睡眠障礙表型,如果這些表型被發(fā)現(xiàn),將有助于更好地理解睡眠障礙的病理生理學(xué),及早診斷,并加快治療。因?yàn)槿斯ぶ悄芸梢钥吹降奶卣餍盘?hào),是無(wú)法用大量數(shù)據(jù)集進(jìn)行常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析出來(lái)的。此外,機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)也是一種可以識(shí)別的表型策略,它可以整合多種類型的數(shù)據(jù),包括基因組、分子、細(xì)胞和臨床,來(lái)識(shí)別有意義的OSA表型。
人工智能的另一項(xiàng)應(yīng)用是來(lái)確診發(fā)作性睡病的多次睡眠潛伏期測(cè)試(MSLT)中,AI可以幫助醫(yī)務(wù)人員確定中樞神經(jīng)系統(tǒng)嗜睡癥的預(yù)測(cè)概率,一般的統(tǒng)計(jì)很難在MSLT上發(fā)現(xiàn)。
此外,人工智能在PSG記錄中對(duì)睡眠結(jié)構(gòu)、呼吸事件的自動(dòng)分期、分析應(yīng)用都有了很多的研究,這些應(yīng)用會(huì)極大減輕睡眠醫(yī)務(wù)工作者的工作量,提高工作效率,增加診斷的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。
3. 在治療疾病領(lǐng)域的應(yīng)用
因?yàn)槿斯ぶ悄茏屛覀冎獣运吆粑鼤和5臋C(jī)制,可以在正確的時(shí)間,為正確的患者選擇正確的治療方法,而不是一刀切或試錯(cuò)法。此外,在使用持續(xù)氣道正壓(CPAP)治療睡眠呼吸暫停時(shí),儀器可以根據(jù)監(jiān)測(cè)到的患者流量、壓力、管道濕度、呼吸事件、睡眠時(shí)間、治療效果等自動(dòng)調(diào)整相關(guān)的參數(shù),而無(wú)需人工干預(yù)。此外對(duì)儀器使用后的效果評(píng)估和服務(wù)方式也可以進(jìn)行個(gè)性化的跟蹤、服務(wù)。隨著穿戴式睡眠監(jiān)測(cè)儀器走進(jìn)家庭,AI可以根據(jù)每天的監(jiān)測(cè)結(jié)果自動(dòng)對(duì)睡眠障礙(失眠)治療方式進(jìn)行跟蹤和評(píng)估,如果整合更廣闊的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),比如床的參數(shù)、環(huán)境參數(shù)、溫度、濕度、光度、噪音等,形成睡眠監(jiān)測(cè)的大數(shù)據(jù)庫(kù),AI無(wú)疑會(huì)起到更大的作用。
可以預(yù)計(jì),睡眠醫(yī)學(xué)未來(lái)離不開AI, 而AI在睡眠領(lǐng)域的應(yīng)用將大的無(wú)法想象。
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