5月25日-26日,由中國人工智能學會主辦,南京市麒麟科技創新園管理委員會與京東雲共同承辦的2019全球人工智能技術大會(2019 GAITC)在南京紫金山莊成功舉行。在第二天的智能時代新中醫論壇上,教育部中醫內科學( 北京中醫藥大學) 重點實驗室主任,北京中藥大學東直門醫院常務副院長、心血管病研究所副所長商洪才發表了主題爲《智能信息兩化驅動中醫現代發展》的精彩演講。

商洪才 教育部中醫內科學( 北京中醫藥大學) 重點實驗室主任 北京中藥大學東直門醫院常務

以下是商洪才的演講實錄:

人工智能新時代對每個學科領域的發展都是嶄新的。人工智能對於任何人都是一個新生事物,把人工智能和各個學科領域更好結合起來,是未來一段時間內要認真探索的事情。所以,今天我在這裏先拋磚引玉,也希望各位學者加入到智能中醫研究的領域中來,後續我們要在中國人工智能學會里面打造一個智能中醫的平臺,希望作爲一個事業來做。

我報告的主要內容,包括中醫現代發展的瓶頸問題、智能信息兩化融合在醫療領域的發展概況、智能信息兩化驅動中醫現代發展的路徑及方法三個方面。

一、中醫現代發展的瓶頸問題

中醫理論有幾大特點,第一個特點就是整體觀。整體觀無論是從生理、病理還是診治上都有一定的闡述。在生理上,我們說天人合一,即人與自然和諧統一;而人體內部同樣是和諧統一的,包括形神相應、臟腑相關,這些都是中醫理論的精髓。在病理上,表現爲病變的相互影響轉變;診治上,強調司外揣內,就是根據外部的表現可以判斷內部本質的變化,同時望聞問切四診合參,努力達到人體陰陽平衡。第二個特點是辨證論治,不同的辨治模式有很多,包括傳統的辨證模式、單症辨證模式,還有某些學者提出來根據證素辨證等。在中醫理論學習過程中,實際上我們每個人對辨證論治都有不同的體會。

中醫藥學是一個偉大的寶庫,毛主席曾經說過,應當努力發掘,加以提高。一方面爲了滿足新的醫療衛生需求,滿足民衆對健康的需求,傳統中醫需要不斷發展;另一方面現代醫學面臨一些侷限性,在臨牀診治疾病過程中,有一些是很難解決的問題,這裏可能就要從中醫藥這個瑰寶中,努力探索一些能夠彌補這方面的東西。所以傳統醫學和現代醫學應該是互相補充,協調發展。爲了兩種醫學體系能夠有一個很好的對話,就需要傳承創新。

中醫在發展的過程中飽受爭議,比如中醫是否科學,以及中醫、西醫能否達成共識等問題。同時對於中醫能不能標準化、規範化,實際上在行業內部也有爭議,有人說不需要標準化,有人說很難做到標準化,這些都是爭議的焦點。這裏的主要原因是中醫存在模糊性,而且難量化,診治過程中具有很強的主觀性、經驗性,中醫理論體系和現代醫學體系之間也難以溝通對話。

目前,中醫標準化和客觀化領域所開展的主要工作,包括四診信息術語標準的制訂一直努力在做,效果卻並不明顯;證候診斷客觀化方面,試圖尋找相對應的生物標誌物;治療方面,將基於辨證論治的中藥複方,研製爲標準化的中成藥製劑方便應用;診療技術上,將紛繁複雜診療技術,向目前的臨牀路徑、臨牀指南這個程度上去發展。

中醫現代發展或者走向國際需要抓住關鍵點,一方面是讓證據更明確;另一方面就是在證據獲取的基礎上,闡明機制。在臨牀評價過程中,我們要強調科學規範,但同時不能夠拋棄中醫元素。在探明機制這個環節上,要抓住中醫藥安全有效、多層次交互整合的機制,這是中醫的特點。從臨牀到基礎,經近幾十年的努力,已有了一些成績,但是這些成績還遠遠不夠。

二、智能信息兩化融合在醫療領域的發展概況

智能信息化的到來,或者說人工智能時代的到來,給醫學領域的發展帶來了很大機遇,這裏涉及到人工智能影像輔助診斷、健康管理、疾病預測、臨牀研究、藥物研發等方面,人工智能開始發揮作用。人工智能在國內,無論是在診斷、治療、醫療流程輔助、健康管理、藥物研發、醫學科研平臺,還是在應用圖像識別、語言交互、語音轉寫等這些技術都有一些嘗試、探索和應用。

國內人工智能醫療領域的部分企業,像騰訊、百度都已經把關注的焦點放在了人工智能這個領域並做出了一些成績。

過去傳統的人工閱片給我們帶來的問題是閱片時間長、易疲勞、知識遺忘等,而人工智能閱片給我們帶來突飛猛進的變化,無論從時間、信息利用度上,還有節省成本都帶來很大改觀,提高了臨牀醫生的效率。最近阜外醫院的一個團隊,發表的一篇文章《深度學習測量心胸比率》,對臨牀實踐也有很大突破,研究應用基於 U-Net的全卷積神經網絡的算法自動化分割 X 線胸片;然後提取左肺、右肺及心臟區域輪廓,選定感興趣點,進行自動化測量心胸比率,幫助我們在臨牀上更快速準確地診斷。

輔助診療方面,從醫學影像到電子病歷、導診機器人、虛擬助理,讓患者就醫體驗更加良好,解決臨牀上看病難問題,讓老百姓看病變得更加便利。目前對大型醫院,特別是公立醫院提出具體要求,比如最近國家出臺了大型醫院績效的一些指標,包括電子病歷,以及就醫的體驗、患者滿意度等都是很直觀的指標,也是非常重要的。現在各大醫院都在努力加強醫院的信息化體系建設,包括智慧醫院的建設。

在藥物研發上,幾十年來新藥研發產出率不斷下降,人工智能引入後,快速提升了研發的效率。從新藥研發的機會到人工智能和新藥研發的結合點,都有很多值得探索的地方。在藥物發現階段應用人工智能技術進行靶點篩選和構效關係優化;在臨牀研究階段也希望能夠有更多突破,像可穿戴設備加機器學習用於採集患者數據,人臉識別用於患者依從性的管理。患者依從性一直是困擾我們臨牀研究方案執行的主要內容,人臉識別技術的應用爲解決這個問題提供了途徑。

目前,國際上的一些大的製藥集團,紛紛和人工智能團隊開展新藥設計研發,包括理化性質的預測、藥劑的分析等。像JOHNSONE 等都投入巨資研發人工智能輔助藥物,包括機器閱讀實時更新的文獻以尋找治療癌症最佳組合,以及模擬篩選平臺以尋找和驗證新藥物靶點,這些都可以帶來很好的啓迪。

在健康管理上,《“健康中國 2030” 規劃綱要》中提到,發展基於互聯網的健康服務,鼓勵發展健康體檢、諮詢等健康服務,促進個性化健康管理服務發展。培養一批有特色的健康管理服務產業,探索推進可穿戴設備、智能健康電子產品和健康醫療移動應用服務等發展。中醫在個性化健康管理上可以發揮優勢。目前人工智能已在健康管理上的進行了一些探索,包括血壓、心電,以及一些運動數據。智能終端設備採集數據,上傳到雲數據庫,建立個人檔案,動態數據分析,然後針對每個人制定健康管理方案。後面,對這些人進行相應的干預,對生命體徵進行監測,發現問題進行及時處理。現在這些在具體應用中還有一些困難,隨着時間推移,很快就應該能夠實現。

疾病預測是傳染病的一種模型,系統利用電子健康記錄,根據特定地點的流感歷史活動信息,以及附近地區流感傳播情況,預測指定區域的流感趨勢,也要融入大量機器學習和神經網絡相關方法。

大規模病毒表面蛋白血細胞凝集素與PREDAC 算法的應用可顯著提高中國疫苗推薦。慢性非傳染性疾病一直是困擾億萬人口的一個難題,能否通過深入學習,分析相關的圖像,進一步預測相關疾病發生,這給我們提供了一個範例。例如,經過 28萬名患者數據深度學習模型,然後在兩組患者上兩個獨立的數據進行驗證,進而預測了視網膜圖像中以前未被認爲存在或可量化的心血管危險因素。

三、智能信息兩化驅動中醫現代發展的路徑及方法

爲什麼要提出智能信息兩化驅動中醫現代發展的路徑和方法這個理念?一個是國家中醫藥事業發展的需求,如《關於推進中醫藥健康服務與互聯網融合發展的指導意見》和《中醫藥事業發展“十三五”規劃》等。在《“十三五”中醫藥科技創新專項規劃》中,對中醫藥大數據技術、中藥智能製造技術、新型中醫診療信息採集前沿技術發展提出要求。總體來說,人工智能的理念和技術在中醫藥的傳承和發展中,可分爲三個階段,一是人工智能技術挖掘中醫藥數據。在很多中醫藥的文獻中,怎麼把過去的所謂“精華”通過人工智能來揚棄。二是人工智能技術輔助中醫診療系統。就是把中醫相關技術和中醫診療手段結合起來。三是中醫藥人工智能技術融入全生命週期健康維護。希望把人工智能技術融入到中醫藥全生命週期的健康維護中,這樣通過人工智能更充分挖掘中醫藥在人類生命、健康保健當中的功能定位。

在實際工作中已有很多探索。中醫四診智能設備將中醫四診客觀化,從“八五”“九五”“十五”“十一五”,現在到“十三五”,做了近 30 年,有一定的成績,無論是從面診、目診、舌診、脈診都有相關的設備研製,同時有一定的使用。但實際的效果如何,能不能完全或者部分替代我們在臨牀診療上所做的具體工作,還缺乏共識。

在研發中還存在的問題,包括缺乏規範統一的客觀標準和更專業化的建議;與臨牀應用結合不足,在臨牀上並沒有拓寬它的應用範圍;價格上還是比較昂貴的。便攜、可穿戴性應該是未來的新趨勢。

智能中醫決策支持系統也是在中醫傳承發展中,我們多個團隊一直在努力探索的。中醫傳承輔助平臺是中國中醫科學院中藥研究所的一個團隊做的,用於分析名老中醫用藥防治規律,爲處方篩選提供依據。自然語言處理方法、數據挖掘、人工智能的一些具體算法都得到了應用。而且據我所瞭解,它的推廣性較好,很多年輕的研究者開始應用這些系統和平臺,對相關經典文獻和名老中醫臨牀用藥經驗都在進行挖掘。

我們團隊目前在研發中醫循證病例報告系統。特點是智能化分析手段的開放式接入,努力做到共識化中醫特徵信息的收集;收集以後將文案信息自動化形成模板,規範化導出。我們希望這個系統能夠做到個體化臨牀診療方案及個體證據的科學生成。

智能中醫機器人,像道生中醫智能助手、中醫體制辨識智能機器人、國醫大師機器人、中醫體檢機器人,這些主要是爲了提高診療規範性,提供診療便利性,但是操作起來還是有一定問題。我們的這些國醫大師也好,有經驗的中醫也好,他們的經驗很難進行復制。平安好醫生的現代華佗計劃,也是有意義的嘗試。它主要通過 AI 分析疾病模型與大數據,並根據病患實際情況給出診治方案;方案由一線臨牀醫生調整確認,讓病人及時得到最優、最人性化的治療。

中醫影像是北京中醫藥大學和醫療科技有限公司的一項戰略性合作,是北京中醫藥大學提出解碼中醫計劃的主要任務之一,希望推進中醫學與現代醫學影像技術的結合與創新,促進大學、醫院與企業“產學研醫”協同發展。從幾個角度開展研究,希望從影像技術上對中醫理論詮釋做一些開拓性工作。

中醫影像學研究中心的主體是在東直門醫院,也是爲我們申報國家中醫臨牀醫學中心做鋪墊。利用雲平臺、5G 通訊、大數據和人工智能等現代科學技術,基於中醫影像學醫聯體建設中醫智慧醫院,這是我們推進中醫影像學醫聯體過程中一個目標。

在雲數據、雲智能、雲協同、雲遠程上也希望通過人工智能來輔助中醫診斷。相關的影像學設備,對於中醫的經絡和脈絡,以及病絡學說等研究提供支持。實際上,在中醫理論研究中,氣和神一直是重要研究領域,如果能通過現代科學技術把這兩個方面說清楚,中醫理論的突破或者創新也指日可待。

對於中醫證候,如腦卒中如何將中經絡、中臟腑通過影像把它闡釋清楚,前一段時間已經做了一些工作,後期還要加大力度。例如,高靈敏度分子影像用於中醫治療作用機理研究;全身掃描的 PET 可以用於中醫經脈或者經絡相關的領域;從腦功能、心功能用影像學的技術來進行探索和突破;磁共振影像和分子影像定量研究。

多模態影像學技術在中醫慢病管理的應用機制研究,涉及到血管斑塊和各類膽道、泌尿繫結石的診治和管理;肺間質性病變、腫瘤性病變、肝實性病變的中醫藥診治及機制都在用影像技術探索。此外,我們希望有一批既掌握中醫理論知識,同時精通人工智能影像的複合型人才,這個也是我們的目標。

我們嘗試在智能信息兩化驅動上做一些開拓性工作,最主要是爲了助力中醫發展,包括中醫傳承能力,提升中醫診療水平;但另一方面,對個體化信息的完全採集給我們提出了挑戰。類比和演繹推理的思辨過程,還有動態的演繹怎麼體現?無論在中醫防治經驗,還是中醫療效優勢發揮、科學機理闡明及中醫創新發展,都是我們努力的目標。

在人工智能和中醫現代發展的這種結合研究上,面臨着最大需求是臨牀需求。努力要做的就是醫工結合,無論是智能也好,信息也好,中醫和工科領域怎麼更好結合,今天的論壇就是一次嘗試。在本次論壇上包括中醫、西醫,有工科背景的專家,還有計算機和人工智能的專家,在這些學科領域上進行整合,可能在未來一段時間內實現突破。

2018 年 9 月,由我們主辦的中國中醫藥信息學會臨牀研究分會第三屆學術年會的主題就是“智能信息兩化融合,改變中西醫臨牀研究與實踐”,把 AI 和中西醫臨牀研究、中西醫臨牀實踐,以及主動健康與延緩衰老進行了一次學術對接。借今天這個會議的機會,我再次呼籲把人工智能和醫學的發展更好結合起來,促進人類健康事業良性發展。

最後以習總書記的一段話總結,“中醫藥學是中國古代科學的瑰寶,深入研究和科學總結中醫藥學對豐富世界醫學事業、推進生命科學研究具有積極意義。”2019年 5 月 25 日在 72 屆世界醫學發展大會上,傳統醫學被納入到國際疾病分類的主流體系中,這給中醫藥國際發展提供了一個良好契機,說明從國際上已經開始接受中醫藥學作爲主流醫學,所以我們更應該充分利用現代科學技術手段,促進中醫藥事業的大發展。

(本報告根據速記整理)

CAAI原創 丨 作者商洪才

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