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医疗业人工智能革命即将到来

导读: 全球人口老龄化,对消费者基因检测和其他技术进步的认识增强,这些将促使遗传学检测市场到2024年规模达到103亿美元。

全球人口老龄化,对消费者基因检测和其他技术进步的认识增强,这些将促使遗传学检测市场到2024年规模达到103亿美元。

人工智能是推动遗传测试发展的主要动力之一。人工智能和基因组学数据的结合,有助于推动精准医学,了解我们的身体为什么会对不同的药物、病毒和环境做出反应。了解这些将有助于改变对患者的诊断和治疗方式。据分析公司Frost&Sullivan预测,到2021年的未来三年内,人工智能系统将在医疗保健行业创造6.7亿美元的价值。

医疗行业可能是数据驱动收益最具潜力的领域之一。然而,这不仅仅是因为人工智能,还因为医疗数据存在整体混乱的问题。患者数据的存储方式仍然是碎片化的,大部分数据仍以纸质形式保存。因此,即使在各种人工智能方法激增之前,数据收集、数据统一、数据处理以支持更好的医疗保健方式,这些仍然有巨大的发展潜力。

Blueprint Genetics是一家位于芬兰和旧金山的基因检测公司,迄今拥有100多名员工,从芬兰、德国、瑞士和旧金山的风险投资公司那里累积获得19亿美元的股权。

Blueprint Genetics公司首席执行官Tommi Lehtonen表示:“我们正在构建一个非常复杂的软件平台,解决三种不同的艾滋病问题,通过完全透明和可追溯的分析方法,提供可扩展和高质量的基因检测,换句话说,我们正在从DNA检测中去除那些不可靠的、难以追踪的基因检测结果。”

Lehtonen认为,监管不会成为在基因测试中使用和发展人工智能的一个障碍。

“不同的统计分析方法以及人工智能方法正在获得如此多的关注,我相信这个行业将会与监管机构找到合适的方向。阻碍增长的因素可能是有如此庞大的、高质量的数据集。现在我们在数据共享方面取得了很好的进展,但总有一个问题,那就是真正纯粹的高质量数据很难快速积累起来。”

但没有人工智能的话,这个充满数据的遗传学新世界将会何去何从?Lehtonen认为,有可能跟今天的情况差不多。

他说:“遗传学有着巨大的机会,我认为企业和研究小组最近才真正开始研究数据。另外,不是所有的分析都需要采用不同的人工智能方法,而且无监督式人工智能(unsupervised AI)至少在一开始的时候,可能会对具有规范性的临床环境应用带来挑战性。然而,例如在DeepVariant项目中,我认为生物数据和人工智能的结合可能会有着非常光明的前景。”

人工智能和行为改变

加拿大人工智能初创公司Kiwi从FounderFuel、IncWell Venture Capital、加拿大商业发展银行以及Angel Investors那里为他们的人工智能应用筹得了250万美元的风险资金,这款应用专门用于帮助人们戒掉烟瘾。

Kiwi公司将其称为预测性医疗,Kiwi的人工智能和机器学习可以自动学习用户的吸烟习惯,当用户吸烟的时候进行自动追踪以确定其行为模式,然后预测下一次有吸烟冲动的时间。该应用会为用户生成一个吸烟时间表,以逐步拉长两次吸烟的时间间隔,帮助用户按自己的步调来戒烟。在这个名为Cue的应用中,机器学习可以预测下一次你可能会在什么时候吸烟,如果你延长了时间间隔就会得到奖励。每当吸烟者延长时间间隔的时候,他们就会获得可转换为亚马逊积分的信用值。Kiwi公司表示,他们计划未来进一步扩大可兑换积分的选项。

人工智能和诊断

2018年1月,美国联邦药物管理局(FDA)将Cognoa基于人工智能的软件指定为新自闭症II类诊断医疗设备

Cognoa首席执行官Brent Vaughan表示,这打开了改变患者行为健康状况诊断和治疗方式的一扇大门。Cognoa的人工智能会学习如何提高最初的诊断准确性,作为诊断自闭症医疗设备的筛查工具。

Vaughan表示:“关于在医疗领域使用人工智能引发了很多讨论。根据FDA的决定,Cognoa发展道路很明确,那就是将我们的软件作为一种医疗设备,运用人工智能的力量从根本上改变从自闭症开始的行为健康状况护理标准。在这个早期诊断和早期治疗可能对改善终身至关重要的领域,我们正在展现人工智能如何以独特的方式解决那些未得到满足的健康需求。”

Vaughan说,在如今的医疗体系中,自闭症诊断的平均年龄为4.1岁,在治疗影响最大的关键性早期干预窗口之后逐渐下降。早在患者18个月大的时候,Cognoa的第一个应用就被临床验证可用于识别儿童是否患有自闭症。

医疗领域中的增强现实、虚拟现实和混合现实

USC混合现实实验室成员兼总监Todd Richmond表示,在这种新的医疗范例中,虚拟现实、增强现实和混合现实(VAMR)技术将在某些方面带来好处。

Richmond 表示:“从医学和术后护理,到身体和心理康复,VAMR技术除了作为直接治疗工具之外,还在医疗和行为领域有着更广泛的应用,包括患者培训和降低术前压力,这将有助于改善患者的整体体验,从而可能改善患者报告的结果。”


医疗业新技术革命即将到来:从人工智能到虚拟现实


2017年10月31日,在荷兰阿培尔顿的'S Heeren Loo残疾人护理中心,一位治疗师正在测试一种会播放海豚电影的新型尖端防水虚拟现实(VR)眼镜。与野生海豚一起游泳似乎只能是一种梦想,而在池子里圈养海豚变得越来越有争议性,环保人士将其视为一种残忍的行为。荷兰非营利性组织Dolphin Swim Club认为,他们已经找到了一种方法,通过VR技术提供身临其境的体验,让人们特别是残疾人更身临其境地感受到这种愉快的体验。

Richmond表示,在医药方面面临的最大挑战之一就是患者的依从性。

“如果患者不坚持治疗方案,所有先进的成像、机器人手术和药物干预都会被边缘化。个人健康传感器的大量增加使这一问题更加复杂化,因为个人的非正式可穿戴设备和健康记录、以及各种信息开始混杂在一起,对于那些已经被现状所困扰的人来说,信息越来越多地涌现,但是对他们的帮助却越来越少。”

Richmond认为,VAMR在这个领域正在以某种方式兑现承诺。

“首先,VAMR提供了一种传递信息的新媒介。这其中关键是数据能够向患者‘讲故事’,告诉人们如何运用信息,如何学习,以及如何改变行为。VAMR代表了一种帮助数据讲故事、改变生活的新途径。”

“其次,VAMR可以作为身体健康和身心健康‘游戏化’这个更广泛概念的一个组成部分。我们已经看到新技术与游戏相结合用于受伤——特别是中风康复——所带来的良好结果。VAMR和游戏化,让可怕的物理治疗和康复变成了一种真正的游戏,这让患者参与到这个过程中,并在更长的时间内保持治疗。”


医疗业新技术革命即将到来:从人工智能到虚拟现实


位于法国的Rossetti康复中心拥有一个步态实时分析交互实验室(GRAIL),该实验室专注于步态分析和训练的解决方案。该解决方案采用一个双走道,配备各种仪器、动作捕捉系统、三台摄像机和EMG,全部这些都与VR环境是同步的。

Richmond说,VAMR会带来最大影响的一个领域是数字疗法。VAMR技术可用于支持治

疗各种心理问题,如创伤后应激障碍、恐高症、焦虑症、抑郁症、阿尔茨海默氏症和痴呆症。

Richmond说:“医疗型VAMR对于治疗身体疾病能起到一定的帮助作用。华盛顿大学的一个研究小组已经尝试使用VR来治疗烧伤患者的疼痛(分心治疗),结果令人鼓舞。此外,在一些不适合使用传统疗法(考虑中风患者的运动能力有限,因此限制了他们的治疗选择)的情况下,VR技术支持的交互式的、引人入胜的身体康复计划,已经被证明可以提高患者康复率。”

“就我个人而言,VR让我感到兴奋的不是对现实世界情况的复制,而是以一种人类可以探索自己心灵、并积极影响日常生活的方式,来重塑潜意识和无意识的世界。考虑到这一点,不难看出医疗型VAMR拥有的巨大潜力。”

但根据伦敦Digital Catapult数字健康部门负责人Andrew Chapman的说法,这些公司都需要克服的阻碍。

Chapman表示:“要克服的两个最大障碍,是让监管部门接受,以及医疗保健专业人员(HCPs)的采纳。早期所取得的成功,主要是由那些拥有成熟管理框架、与HCP密切合作设计出产品的公司所推动的。”

Chapman表示:“随着AR和VR等身临其境的技术,当前硬件的高成本和复杂性以及缺乏监管指导的情况进一步困扰了这种情况。 “到2018年,随着低成本独立硬件的发布和快速扩散,我们将看到前者的障碍 - 但监管方面的突破需要更长的时间。”

Chapman认为,在我们看到可预设的数字疗法之前,沉浸式技术的使用还有很长一段路要走。

他说:“学术界在心理健康领域已经有了一些例子,并且在TouchSurgery、Medical Realities和Pearson Immersive等医疗训练方面也有一些出色的应用。“我们已经看到了人工智能在医疗领域的早期应用,例如,放射科/病理学领域对机器学习的运用正在快速发展,并且人工智能比VR/AR解决方案更接近市场。”

NTT DATA Services健康计划咨询自动化负责人Deana Rhoades表示,采用这些技术的最大障碍,都是与信任和忠诚度有关的。

“虽然千禧一代对特定提供商的忠诚度较低,但他们更关注可用性和便利性;老一辈对医生非常忠诚,更喜欢面对的诊治。技术社区必须克服虚拟代理要取代提供商的观点——相反,虚拟代理是要让提供商更好地为患者服务。”


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