在醫(yī)療健康領域,個性化治療正逐漸成為新的趨勢。隨著人工智能技術的飛速發(fā)展,尤其是生成式AI的興起,精準醫(yī)療迎來了前所未有的發(fā)展機遇。
精準醫(yī)療代表著醫(yī)療健康和生命科學領域業(yè)務模式的范式轉變,旨在為個體患者提供量身定制的防治策略。這種個性化的醫(yī)療方法,通過考慮個體的遺傳信息、生活方式和環(huán)境因素,能夠提供更為有效的治療方案。
畢馬威近日發(fā)布的《精準醫(yī)療新時代:生成式人工智能將產(chǎn)生顛覆性影響》報告認為,人工智能,尤其是生成式人工智能,很可能將成為精準醫(yī)療的創(chuàng)新基石和推進動力。通過深入分析AI在精準醫(yī)療領域的應用現(xiàn)狀和未來潛力,探尋這一領域內(nèi)的創(chuàng)新突破和面臨的挑戰(zhàn)。
AI如何應用于精準醫(yī)療全過程?
報告指出,生成式AI模型在數(shù)據(jù)增強、醫(yī)學研究、視頻和圖像處理、數(shù)據(jù)匿名化等方面具有顯著的優(yōu)勢。目前,人工智能已經(jīng)在精準醫(yī)療領域落地,包括較常見的基于監(jiān)督學習的機器學習模型、以及最近的生成式模型等,AI的應用幫助提升了精準醫(yī)療的效率,使醫(yī)生能進一步利用預測性建模和決策輔助工具協(xié)助制定個性化治療策略。
精準醫(yī)療過程可分解為一系列步驟,這些步驟對應于患者旅程中的關鍵節(jié)點,各節(jié)點均可能通過AI加以優(yōu)化。具體如下圖:
在患者風險評估方面,AI的應用正取得前所未有的進展。例如,通過統(tǒng)計基因組學和機器學習模型,研究人員能夠在復雜數(shù)據(jù)中挖掘特征,將某些基因與表明癌癥風險增加的特定體細胞突變聯(lián)系起來。這不僅提高了風險評估的準確性,還有助于早期疾病的識別和預防。
在篩查方面,AI算法,尤其是深度學習技術,如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡,在分析醫(yī)學圖像方面顯示出巨大的潛力。例如,麻省理工學院和馬薩諸塞州總醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)的“Mirai”深度學習模型,能夠使用乳房X光檢查數(shù)據(jù)提前五年預測潛在的乳腺癌患者。
在診斷領域,通過從電子健康檔案數(shù)據(jù)、臨床筆記等提取相關信息,AI有助于臨床醫(yī)生做出更準確和及時的診斷。例如,Fabric GEM算法,由猶他大學醫(yī)院、Fabric Genomics和雷迪兒童醫(yī)院共同開發(fā),用于新生兒遺傳病診斷,顯著提高了診斷的準確性和速度。
在預后方面,AI通過分析預后生物標志物、疾病影像等數(shù)據(jù),增強了對疾病進展、嚴重程度的評估。例如,Renalytix的KidneyIntelX?平臺,基于AI算法,幫助醫(yī)生了解慢性糖尿病腎病早期患者五年內(nèi)腎功能衰竭的速度。
在治療選擇方面,通過AI預測患者對特定治療的反應、確定潛在的藥物靶點,優(yōu)化治療方案。ArteraAI前列腺測試就是一個例子,它通過多模態(tài)人工智能架構,結合臨床和組織病理學影像數(shù)據(jù),識別可能可以進行強化治療的局部前列腺癌患者。
在監(jiān)測方面,AI幫助醫(yī)生監(jiān)測治療效果和安全性,預測副作用變化。例如,佛羅里達大學的研究人員開發(fā)的基于AI的工具,能夠預測急性淋巴細胞白血病患者產(chǎn)生化療藥物毒性的風險。
醫(yī)療機構、企業(yè)如何破局?
盡管AI在精準醫(yī)療中的應用前景廣闊,但也面臨著一些有待解決的挑戰(zhàn),從而對AI大范圍應用形成不同程度的阻礙。包括監(jiān)管合規(guī)、基礎設施保障、數(shù)據(jù)隱私、倫理道德等等。
首先是監(jiān)管與合規(guī)。隨著精準醫(yī)療的日益普及,數(shù)據(jù)管理和應用變得越發(fā)復雜,醫(yī)療機構、企業(yè)等不同主體可能面臨更多的違規(guī)和處罰。應提前做好準備,全面了解政策、標準與法律法規(guī),遵守與患者數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)隱私相關的合規(guī)要求。
第二,實現(xiàn)機構間數(shù)據(jù)共享,一方面依賴于政策引導和支持,另一方面,在數(shù)字化基礎設施和平臺建設方面加大投資也至關重要。同時,生成式AI需要強大的算力,在高性能計算以及數(shù)據(jù)存儲和開發(fā)工具等領域的投資或將成為熱點。
第三,數(shù)據(jù)隱私與道德考量是在醫(yī)療的任何環(huán)節(jié)都不斷強調(diào)的話題。在精準醫(yī)療中,患者的隱私和知情同意權必須得到尊重,并且有助于確保訓練數(shù)據(jù)集不會進一步導致AI偏見。透明的數(shù)據(jù)處理和分析方案,對于維護個人對數(shù)據(jù)自主性和機密性至關重要。同時,數(shù)據(jù)必須用于預期目的,避免被不當使用。
第四,在精準醫(yī)療生態(tài)中,企業(yè)、醫(yī)療機構、科研人員等在內(nèi)的各利益相關方需密切合作,以共同開發(fā)利用必要的數(shù)據(jù),從而輔助臨床實施,不斷擴大AI應用規(guī)模。
結語
精準醫(yī)療與AI的結合,預示著個性化醫(yī)療健康新時代的到來。通過深入分析個體的遺傳信息和生活方式,結合AI的強大數(shù)據(jù)處理和模式識別能力,能夠為患者提供更為精準和個性化的治療方案。然而,要實現(xiàn)這一目標,必須克服上述多方面的挑戰(zhàn)。通過跨學科合作、政策制定和技術革新,從而推進更快速、以患者為中心的個性化醫(yī)療。
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