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机器人看病真的来了

[日期:2017-09-11] 来源:健康报  作者:华东公共卫生 录入 [字体: ]
为了健康

IBM Watson

□特约记者 袁蕙芸
      患者65岁,女性,luminalB HER2阴性型乳腺癌,辅助内分泌服用来曲唑过程中,术后3年发生骨转移……在录入详尽的病情数据后,沃森医生开出的处方是给药氟维司群500毫克进行治疗,同时还给出了一些临床试验证据及几种治疗方案。
      “沃森医生给出的意见与专家的诊断完全一致!”坐在“沃森医生”身旁的仁济医院乳腺外科主任陆劲松如是说。
      这是日前上海交通大学医学院附属仁济医院乳腺外科进行的一次特殊会诊,乳腺外科、肿瘤内科、放疗科、病理科、影像诊断科、核医学科、胸外科、药剂科等学科的10余位专家正在进行疑难病例讨论,其特殊之处在于会议桌旁又加入了一位机器人医生——沃森医生。
“沃森医生是很好的助手”
      陆劲松介绍,沃森医生是一款IBM公司打造的医疗认知计算系统,是肿瘤学界的“阿尔法狗”。他曾在美国纪念斯隆凯特林肿瘤中心受训,并通过提供有序列的个性化治疗方案或建议来帮助肿瘤医生或临床团队做出治疗决策。该系统主要应用于肺癌、乳腺癌、结直肠癌、胃癌、宫颈癌、卵巢癌、前列腺癌等肿瘤的辅助治疗、基因检测报告解读分析等,目前已经在14个国家和地区应用。据悉,沃森医生的进化速度很快,预计到年底将支持14种癌症。
      医生在临床应用时,只需输入患者的手术、病理、一般情况、基础疾病、治疗过程、复发转移等信息,沃森医生就能通过300种以上医学期刊、250本以上医学书籍、1500万页的论文筛选,列出最符合当前条件的数个治疗方案,并按照优先级推荐给临床医生,同时注明各方案的循证支持和指南来源。目前,沃森医生的诊疗方案与人类医生肿瘤专家的符合率高达90%。此外,沃森家族的医生还能接收患者的肿瘤活检基因学检测报告,通过强大的认知与计算能力,发现与患者病情发展情况相关的基因突变,并提供针对这些突变的可选治疗方案列表,以供主治医生参考。同时,它还能为患者推荐符合入组条件的临床试验,给予患者更多选择。
      仁济医院乳腺疾病中心是目前国内第一家将沃森医生引入MDT多学科讨论的科室。陆劲松说,在乳腺癌治疗过程中,沃森医生与各参与讨论的多学科专家的意见吻合度较高,可以提供很好的辅助诊疗支持技术和参考。同时,沃森医生还能帮助年轻医生及其他亚专科医生学习专家意见背后的询证依据,进一步提高他们的临床实践能力。
      “沃森医生是我们很好的助手,也是比较权威的印证。”陆劲松说,这是沃森首次在乳腺癌MDT中的大规模应用,不仅可以提供可选择的诊疗意见,还能帮助医生总体评估该方案的疗效及风险,方便我们为疑难患者提供更加满意的治疗效果和优质的医疗体验。
在应变方面仍不能取代医生
      当然,沃森医生也有缺点。陆劲松坦言:“沃森没颜值、没温度、随机应变需要加强。”经过训练后,人工智能的优势在于,效率明显比人类更高。但是特殊类型癌症、特殊疑难病例以及没有规律的患者与病症,他就不具优势。此外,人工智能不通情感,无法分析患者的喜怒哀乐,理解疾病过程与预测转归。
      陆劲松还说,人工智能的决策依据更多基于已发表的临床研究,并不能做到较好地变通,现在还只适用于针对从新辅助治疗到晚期二线治疗的决策推荐,对于晚期乳腺癌二线治疗进展之后棘手的患者,人工智能尚不能实现。例如,在讨论中,一位87岁女性,既往有高血压、糖尿病、冠心病,诊断为luminalA型局部晚期乳腺癌,肿块生长了10年逐渐增大,就诊时肿块占据整个乳房,局部溃破。而沃森医生推荐的是进行剂量密集型含蒽环序贯紫衫类的新辅助化疗方案,这显然没有考虑到患者高龄以及合并症较多的实际情况,与专家团的意见相距甚远。专家团最终给出了新辅助内分泌治疗的意见。
      在一个多月实践中,沃森医生体现了高效率、循证、精准的特点,同时也体现出在同一个治疗领域,美国医生训练形成的治疗模式和中国疾病特点的差异。未来希望沃森医生不断进行本地化工作,“学习”中国医生在临床实际情况中的选择和判断,进一步提高沃森医生在中国的智能程度,可能在会诊中更好地帮助到中国医生。

    沃森是谁! 

      沃森是自2007年开始,由IBM公司的首席研究员David Ferrucci所领导的DeepQA计划小组开发的人工智能系统,它是20多名IBM的研究员四年心血的结晶,并以IBM创始人托马斯J沃森的姓命名。因为科学家们的努力,沃森拥有了理解自然语言和精确回答问题的能力。
  2011年,沃森在美国一档老牌综艺节目“危机边缘”里打败了最高奖金得主布拉德•鲁特尔和连胜纪录保持者肯•詹宁斯,从此进入人们的视野。
  根据IBM的资料显示,沃森的硬件方面是由90台IBM Power 750服务器组成的集群服务器,这里面共计有2880颗Power7处理器,以及16TB内存组成。软件方面,沃森是由Java和C++写成,并且采用Apache Hadoop框架做分布式计算,还有Apache UIMA (Unstructured Information Management Architecture) 框架、 IBM DeepQA软件和SUSE Linux Enterprise Server 11 操作系统。
  沃森为什么如此聪明?
  沃森竟然可以在比赛中打败人类,它是如何做到这么聪明的呢?沃森储存了数百万的文档资料,包括字典、百科全书、新闻、文学以及其他可以建立知识库的参考材料。沃森的硬件配置可以使它每秒处理500GB的数据,相当于1秒阅读100万本书。
  据IBM中国研究院的张雷博士的介绍,沃森在拿到一个问题后,会进行一系列的计算,包括语法语义分析、对各个知识库进行搜索、提取备选答案、对备选答案证据的搜寻、对证据强度的计算和综合等等。沃森的主要技术原理是通过搜寻很多知识源,从多角度运用非常多的小算法,对各种可能的答案进行综合判断和学习。其中的一个关键步骤就是评价备选答案的可靠性,从关键字、地理位置、类型等多个维度对答案的可靠性进行检测和量化的评价。
  沃森的历程?
  2011年,IBM公司说,鉴于“沃森”听得懂人类语言,可以通过询问病人的病征、病史,通过使用人工智能技术、对自然语言的处理和分析技术,凭借从各个渠道搜集到的信息和数据,迅速给出诊断提示和治疗意见。
  此后,美联社的记者亲自体会了机器人医生沃森如何为病人诊断,研发人员向“沃森”逐一提供一名虚拟眼疾患者的情况,视力模糊、有关节炎家族病史、住在康涅狄格州、怀有身孕……“沃森”提出了不同诊断结果,包括葡萄膜炎、白塞氏病、莱姆关节炎等。据测算,沃森的诊断准确率达到73%。
  2011年,美国保健服务提供商Wellpoint公司与IBM签署了一项协议,这是沃森获得的第一份工作。沃森的主要的任务是帮助wellpoint负责复杂病例的护士完成工作,同时审查医疗服务提供者的医疗请求。以及后期在肿瘤临床试验中的应用。Wellpoint 总裁也提到,在未来,沃森也许还可以获取病人病历及其他方面的信息,然后综合反馈给医生,以提高医生的诊断速度。
  2014年,德州大学安德森癌症中心与IBM合作打造“登月项目”,该项目通过采用IBM沃森技术来消除癌症。安德森癌症中心是美国排名第一且被全球公认的最好的肿瘤医院,该中心的肿瘤学专家顾问(Oncology Expert Advisor)由沃森认知计算系统驱动,旨在整合安德森癌症中心的临床医生和研究人员的知识。这个OEA系统将帮助临床医生制定、观察和调整癌症患者的治疗方案。IBM沃森技术还将简化和标准化患者的病历、实验室数据和研究数据的收集、整合上提供帮助,使得搜集到数据整合到安德森癌症中心集中的病人数据库,然后进行链接可以被高级分析技术进行深度分析。
  除了安德森癌症中心外,梅奥诊所(Mayo Clinic)也在通过IBM沃森进行概念试验,以更快速、高效地给患者提供合适的临床试验。在任何给定的时间里,梅奥诊所都能够进行超过8000项人体研究试验。但由于没有足够的人参与报名使得很多的临床试验都无法完成,不管是在梅奥诊所还是在其它地方都如此。IBM和梅奥诊所正扩大沃森的知识语料库,纳入梅奥诊所及ClinicalTrials.gov等公用数据库,同时训练该知识库分析病人记录和临床试验条件提供合适的匹配。
  泰国康民国际医院采用IBM沃森认知计算在曼谷研究中心提高癌症治疗质量,并在16个国家的机构进行病例评估。医院承诺未来5年将使用与凯特林癌症中心(MSK)共同开发的Watson for Oncology技术。该系统将有助医生利用医疗证据、学术研究、MSK广泛的临床技术以及每名患者的记录给癌症人制定有效的治疗方案。
  此外,纽约斯隆-凯特林医院、克利夫兰诊所也和沃森有着业务合作。
  企业方面,Johnson & Johnson通过提供IBM沃森阅读和理解详述临床试验结果的科研论文,利用获取结果制定和评估药物治疗方案及其它的治疗方式。借助这种知识,Watson Discovery Advisor可以帮助科学家鉴定对于药物样本是否有任何不良的基因档案。相之前比较研究,需要3个人进行平均花10个月来收集准备数据,才能够开始进行分析。Johnson & Johnson团队希望能够通过沃森直接从医学文献快速地综合有用信息,可以开始直接询问数据方面的问题。
  据动脉网创业圈圈友Gamp透露,IBM美国本月刚刚重组,公司划分为7大部门,其中之一为医疗部门,该部门就是以沃森为核心。
  医疗行业人工智能的发展
  其实早在沃森之前,有关医疗机构就在开发相关的“电脑医生”的项目。
  上世纪70年代,美国匹兹堡大学的研究人员开发了用于诊断普内科复杂病症的软件“快捷医疗参考”,这款医疗诊断专家系统收集了4300种临床表征,能够诊断超过600种疾病,经过系统程序运算,提高快速诊断的可能性。
  1972年,美国斯坦福大学开始研制MYCIN系统,74年基本完成并投入应用。MYCIN是许多抗生素药名的后缀,因此这是一个帮助医生诊断住院的血液感染患者、并选用抗菌素类药物治疗的专家系统,至今仍颇具代表性。
  80年代,美国麻省总医院开始开发和完善DxPlan项目。DxPlan所涵盖的知识领域包括内科各专科的多数疾病及临床表征,主要以IBM的个人电脑为程序开发工具。使用者可向电脑咨询下一步应作何种检验及测试,以最少的花费得到最多的信息。
  2010年秋,“伊莎贝尔保健系统”在美国佛罗里达州的奥兰多保健医院联网使用,为医生提供可靠的诊断和治疗建议,一些经验较少、临床实践不多的医生能从该系统获得更多帮助。不过,伊莎贝尔只能通过与多功能医院保健系统联网才能使用,使用速度较慢,价格也颇为昂贵。
  到2013年,电脑医生沃森登上医疗舞台,它既是癌症诊断专家,又是医疗服务利用情况管理的专业人士。从此,计算机辅助诊断翻开新的一页,正式迈入“沃森时代”。
  根据市场研究公司Insight Research的数据,未来6年内,美国卫生保健行业将会在信息产业投入690亿美元。有消息称,英特尔和思爱普已经开始与加州大学伯克利分校的研究人员合作,开发具有竞争力的医用超级计算机。
  电脑医生真的可靠吗?
  沃森作为电脑医生,有着与生俱来的优点—它的知识储藏远远超过人类且永远不会遗忘、诊断准确率高且可以一直出诊不用休息,虽然这看起来很振奋人心,但是不免出现各种质疑的声音。
  《纽约时报》作家、斯坦福医生亚伯拉罕-维盖瑟说:“沃森也许可能成为我们身边一个聪明的伙伴,但是我从病人以及亲戚朋友那里听到的不是缺乏技术,恰恰相反是技术泛滥。” 沃森项目组的马蒂-科恩认为,沃森只是一个辅助工具,如果医生不愿意改变,那么沃森也是无法改变医疗行业的。他说:“有些技术确实改变了医疗,它们提供了从前没有的治疗方法,但是IT不是这样,我觉得IT只是推动者。”克劳斯-彼得•阿德拉森是维也纳医科大学一名计算机科学家,同时也是《人工智能医学》杂志的总编。
  在他看来,类似沃森的电脑医生,究其本质而言,其实就是一个搜索引擎,可以回答用自然语言提出的各种问题。随着时间的推移,电脑虽然也会总结自己的错误,但它们从医学文献和案例研究中获得的知识很空很泛,对医务人员来说,这些知识在临床环境中不一定非常具有价值。
  行医远远不是处理数据这么简单,病人和家属的情绪抚慰,在实践中把握细微差别、学习掌握不确定性,无论哪一点,都离不开人类医生。最广博的医学数据和最顶尖的处理能力,都无法教会一台电脑如何像人类医生那样爱护病人。
  沃森不是万能的,虽然他现在已经名声在外,但是它毕竟只是一个医生助理的角色,电脑医生的设想还需要走很长的路。或许今后,人机协作才是发展的最终方向。

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