人工智能(AI)作为计算机科学的一个分支,代表着现今最先进的生产力,并已经广泛运用到人类社会各行各业,在医疗领域也不例外。

肝胆外科作为外科领域传统而又经典的学科,主要通过手术干预的方式治疗肝脏和胆道疾病,虽然肝胆外科疾病谱随着人类社会发展正在悄悄改变,因生活水平的提高,慢性肝炎的发病率降低,而人口老龄化进程的加速则带来了肝胆肿瘤的高发,但肝胆外科的使命始终不变,即病变组织的切除及结构功能的重建。新的科学技术连同新的科学理念,为人工智能时代肝胆外科的发展注入了新的活力。

产品逐渐“落地”

人工智能是指研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学。简单来说,人工智能的目的是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的工作。比如,IBM公司开发的Watson Oncology智能诊断系统,其利用上百份医学期刊和教科书、数千万患者病历资料和医学文献,通过训练好的模型对患者数据进行分析,给出初步诊断,同时按照推荐等级给出多种治疗方案供医师参考。

虽然目前人工智能利用的是人类已有的知识,尚无法实现完全的创新,但随着人类对于人工智能认识的加深及科技的进步与发展,其在医疗领域拥有广阔的前景。

早在2017年,国务院便印发并实施了《新一代人工智能发展规划》,尤其强调了在人工智能时代,快速推广应用人工智能治疗新模式新手段,建立快速精准的智能医疗体系。

现实中,越来越多的人工智能产品在医疗领域获得审批,例如自2017年以来,已经有12款医疗人工智能产品获得美国食品与药品监督管理局批准。我国国家食品药品监督管理总局也在2017年9月发布的新版《医疗器械分类目录》中,新增了与人工智能辅助诊断相对应的类别。

随后,在2018年11月,国家药品监督管理局医疗器械技术审评中心又发布通知,公开向境内外征集生产人工智能医疗器械产品的企业信息。这些举动均进一步佐证人工智能产品给患者带来福音的努力从未停止。

诊断肝胆疾病更精准

肝胆疾病的诊断需要借助多种信息整合,包括临床资料、影像学资料及病理资料等,更重要的是医务人员的临床经验判断。而人工智能在数据整合方面的优势为其在疾病诊断领域的应用提供了可能。

医学专家系统于20世纪90年代兴起,通过对知识信息的归纳分析,模拟医学专家进行疾病的诊断,人工智能技术在图像分析处理上的优势为其在肝癌与肝脏转移癌的病理诊断方面提供了便利。

据报道,人工智能技术在肝癌、肝转移癌和正常肝实质的诊断准确率分别达到90.2%、86.78%和97.23%。人工智能利用影像设备提供的图像信息结合虚拟现实技术构建肝脏三维立体模型,在肝脏疾病影像学诊断方面也起到了重要推动作用。

我国肝癌患者数量众多,肿瘤个体异质性带来的预后差异仍是制约肿瘤诊疗效果的重要因素,如何进一步发挥人工智能在此领域的应用是未来发展的方向。

让肝胆外科手术更完美

随着各类肝胆疾病研究的深入,疾病的治疗方法层出不穷,包括手术、基因及靶向药物、免疫治疗等等,如何有效获取、筛选、整合并利用大量的信息数据获得针对患者的最佳治疗策略是医务人员需要解决的难题。

如前所述,肿瘤治疗领域著名的IBM Watson系统能够根据输入的肝胆疾病患者相关临床信息与特征,给出推荐治疗方案和不推荐方案,结合基因检测结果,还能给出更加个体化、精准化的治疗策略。利用人工智能技术对病理切片进行识别与阅读,结合临床数据,精准预测肝胆肿瘤预后的模型也正在逐步建立。

在手术方面,人工智能的重要产物达芬奇手术机器人以其微创、精细的特点,对肝胆手术领域的变革起到了巨大的推动作用,也为未来肝胆外科手术提供了新的发展方向。

第一,远程医疗。达芬奇手术机器人操作台与机械臂分开,因此为未来远程医疗的开展提供了可能,尤其是在5G通信技术的支持下,我们已经多次尝试利用机器人进行异地手术操作。

第二,精准医疗。在机器人手术操作更加精细的基础上,进一步探索对手术边界进行精准判断的技术手段,尤其是对肿瘤边界进行精准定位,能为肝胆外科精准化手术提供保障。

第三,全智能医疗。随着大数据技术和深度学习技术的发展,未来机器人手术或许能够少依赖甚至不依赖外科医师的操作,完全自主决定手术方式并完成相关操作,最终为肝胆外科手术的标准化提供完美解决方案。

实现肝胆疾病全程管理

人工智能与人类大脑相比,最大的优势在于处理各类数据的能力,而疾病的预防通常需要大量的公共卫生数据与后续统计分析,因此人工智能在疾病的预防方面有天然的优势。

数据统计显示,我国有乙肝病毒携带者近1亿人,其中约3000万是乙肝病毒感染者,乙肝的进展与演变会导致肝纤维化、肝硬化及肝癌等一系列问题。

值得一提的是,以有效防治乙肝、对乙肝患者进行全生命周期管理为理念的国内首个肝癌人工智能临床决策系统和肝移植人工智能临床系统于2019年11月发布,标志着人工智能在肝胆疾病预防领域的一次成功尝试。

人工神经网络作为人工智能的重要组成部分,代表着人工智能的深化与进阶,而基于人工神经网络的人工智能应用模型在肝移植术后受体生存和肝功能衰竭方面的预测已经初具成效。

与此同时,人工神经网络还可用于肝移植术后免疫抑制药物血药浓度变化的监测、肝移植术前供受体匹配及肝癌肝切除术后死亡率和预计生存时间预测等领域。这些成果均表明,人工智能为肝胆疾病的预防与围手术期患者的管理均提供了强有力的支持。

期待肝胆外科实现“三化”

未来,基于人工智能的诸多优势,我们应创新基于生物组学大数据的智能诊疗技术,揭示我国肝炎流行的影响因素;继续开展多中心临床研究,建立随机对照实验,开发肝炎防治及疫苗策略;进一步完善疾病筛查大数据,建立肝胆炎症与肿瘤演变的多因素分析模型,降低肝胆恶性肿瘤发病率等。

我国是肝胆疾病高发地区,对于人工智能相关技术在肝胆疾病诊疗领域的开发与应用有着得天独厚的优势,因此,我们应该积极融合各类信息数据、发展学科交叉,推动人工智能在肝胆疾病诊治的发展,为最终实现个体化、标准化及精细化做出努力。

(作者系解放军总医院肝胆胰外科医学部主任)(刘荣)