
文章信息
發(fā)表時間: 發(fā)表于《Interdisciplinary Medicine》期刊,2024年6月14號發(fā)表,卷號為3,無明確期號標(biāo)注,文章編號為INMD.20230056,DOI為 10.1002/INMD.20230056。
第一作者:Heying Xie,
單位為:上海市海軍軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院檢驗診斷科
通訊作者:劉善榮 教授,博士生導(dǎo)師,
單位為:海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院實驗診斷科。
通訊作者簡介:劉善榮,海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院實驗診斷科主任。博士后,主任醫(yī)師,教授,博士生導(dǎo)師。
國家自然科學(xué)杰出青年基金獲得者,擔(dān)任中華醫(yī)學(xué)會檢驗專業(yè)委員會分子診斷學(xué)組副組長、中國生物工程學(xué)會第六屆醫(yī)學(xué)生物技術(shù)專業(yè)委員會副主任委員,上海市醫(yī)師協(xié)會檢驗醫(yī)師協(xié)會副會長。先后入選國家教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃、上海市優(yōu)秀學(xué)科帶頭人計劃。獲上海市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)獎,全國實驗醫(yī)學(xué)杰出青年獎,上海市自然科學(xué)牡丹獎,上海市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎。
關(guān)鍵詞為:
artificial intelligence(人工智能)、big data(大數(shù)據(jù))、clinical laboratory medicine(臨床檢驗醫(yī)學(xué))
文章二維碼是:
引文格式為:H. Xie, Y. Jia, S. Liu, Interdiscip. Med. 2024, 2, e20230056. https://doi.org/10.1002/INMD.20230056
文章解讀
一、研究背景
隨著人工智能(AI)技術(shù)在計算機科學(xué)領(lǐng)域的快速發(fā)展,其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸深入,而臨床檢驗醫(yī)學(xué)作為為臨床診斷提供關(guān)鍵實驗室檢測結(jié)果(如免疫檢測、血液檢測、病原微生物檢測等)的學(xué)科,正面臨傳統(tǒng)檢測模式的局限 —— 臨床醫(yī)生常聚焦于個別檢測參數(shù),忽略參數(shù)間關(guān)聯(lián),導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)未被充分利用,且傳統(tǒng)統(tǒng)計方法難以處理海量復(fù)雜的臨床檢驗數(shù)據(jù),無法充分挖掘其診斷潛力。在此背景下,將AI與臨床檢驗醫(yī)學(xué)結(jié)合成為趨勢,AI憑借高效分析處理復(fù)雜數(shù)據(jù)集的能力,有望推動臨床檢驗在質(zhì)量、自動化及診斷準(zhǔn)確性上的提升,同時助力個性化精準(zhǔn)醫(yī)療發(fā)展,為解決傳統(tǒng)檢測難以精準(zhǔn)診斷的問題提供新路徑。
二、本綜述要討論的核心問題或概念
核心問題:系統(tǒng)梳理AI在臨床檢驗醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展,明確AI在該領(lǐng)域的具體實施場景、成效,同時分析AI應(yīng)用過程中面臨的挑戰(zhàn),為 AI 更好地整合到臨床檢驗醫(yī)學(xué)提供全面參考。
核心概念:
人工智能(AI):包含機器學(xué)習(xí)(ML)與非機器學(xué)習(xí),ML又分為深度學(xué)習(xí)(DL)和非深度學(xué)習(xí),可自主學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)模式并執(zhí)行檢測、分類等任務(wù),在臨床檢驗中用于數(shù)據(jù)管理、檢測任務(wù)優(yōu)化、質(zhì)量控制(QC)及疾病診斷等。
臨床檢驗醫(yī)學(xué)(clinical laboratory medicine):通過各類實驗室檢測手段(如血液常規(guī)、尿液常規(guī)、凝血功能檢測等)獲取數(shù)據(jù),為疾病診斷、治療及預(yù)后評估提供依據(jù)的學(xué)科,是AI應(yīng)用的核心場景。
Clinlabomics(臨床檢驗組學(xué)):融合臨床檢驗醫(yī)學(xué)與AI,從臨床檢驗數(shù)據(jù)集中提取大量特征數(shù)據(jù),以挖掘更多臨床價值的創(chuàng)新概念。
三、結(jié)論與意義
結(jié)論:AI整合到臨床檢驗檢測中,能顯著推動個性化精準(zhǔn)醫(yī)療發(fā)展,提升診斷準(zhǔn)確性,尤其對傳統(tǒng)實驗室檢測系統(tǒng)難以精準(zhǔn)診斷的患者有益;AI在臨床檢驗醫(yī)學(xué)的患者數(shù)據(jù)管理、檢測任務(wù)執(zhí)行、質(zhì)量控制及疾病診斷(如癌癥、心血管疾病、肝病、COVID-19等)中均展現(xiàn)出良好成效,可提高檢測效率、降低醫(yī)療成本。
意義:
理論意義:系統(tǒng)綜述AI在臨床檢驗醫(yī)學(xué)的應(yīng)用,明確相關(guān)概念與技術(shù)框架,為后續(xù)該領(lǐng)域的理論研究提供基礎(chǔ)。
實踐意義:為臨床檢驗實驗室引入AI技術(shù)提供具體參考(如不同AI 模型的適用場景),助力實驗室優(yōu)化工作流程、提升檢測質(zhì)量;同時為臨床醫(yī)生提供更精準(zhǔn)的診斷工具,改善患者診療效果,降低醫(yī)療負(fù)擔(dān)。
四、挑戰(zhàn)與未來機遇
挑戰(zhàn):
技術(shù)與認(rèn)知層面:醫(yī)療從業(yè)者(如醫(yī)生、實驗室管理者)對 AI 算法了解有限,存在認(rèn)知壁壘;AI模型存在 “黑箱” 問題,數(shù)據(jù)可及性差、模型設(shè)計細(xì)節(jié)不公開,影響信任度;部分AI模型性能受數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)量影響,易出現(xiàn)擬合不足等問題。
數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)層面:不同臨床中心數(shù)據(jù)收集、檢測平臺存在差異(如條碼尺寸、試劑配方不同),缺乏開放數(shù)據(jù)接口與共享系統(tǒng),形成 “數(shù)據(jù)孤島”;數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一,增加AI分析難度。
倫理與管理層面:AI應(yīng)用涉及責(zé)任劃分、患者隱私保護(hù)等倫理問題;缺乏統(tǒng)一的AI系統(tǒng)指南,數(shù)據(jù)收集與分析流程不規(guī)范,制約AI推廣。
未來機遇:
技術(shù)融合:AI與第五代無線系統(tǒng)(5G)結(jié)合,可實現(xiàn)臨床檢驗自動化系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理,促進(jìn)檢驗結(jié)果的互聯(lián)互認(rèn);云技術(shù)助力構(gòu)建開放協(xié)作的實驗室大數(shù)據(jù)系統(tǒng),支撐全國性檢驗數(shù)據(jù)交換與新型診斷模型開發(fā)。
應(yīng)用拓展:AI可納入傳統(tǒng)檢測中無異常的參數(shù)進(jìn)行診斷分析,進(jìn)一步提升診斷的全面性;在慢性疾病管理、早期疾病預(yù)測等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力可進(jìn)一步挖掘。
五、未來研究優(yōu)先方向
AI 模型優(yōu)化:針對現(xiàn)有模型 “黑箱” 問題,研發(fā)可解釋性更強的 AI 算法;優(yōu)化模型對不同來源、格式數(shù)據(jù)的適應(yīng)性,解決 “數(shù)據(jù)孤島” 導(dǎo)致的模型泛化能力不足問題。
數(shù)據(jù)體系建設(shè):推動建立統(tǒng)一的臨床檢驗數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與共享機制,規(guī)范數(shù)據(jù)收集、存儲與傳輸流程;構(gòu)建多中心、大規(guī)模的臨床檢驗數(shù)據(jù)庫,為 AI 模型訓(xùn)練提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)支撐。
臨床落地與倫理規(guī)范:開展更多AI在臨床檢驗中的前瞻性研究,驗證其長期臨床價值;制定明確的AI應(yīng)用倫理準(zhǔn)則與責(zé)任劃分機制,平衡隱私保護(hù)與技術(shù)透明度,提升醫(yī)療從業(yè)者與患者對 AI 的信任度。
跨學(xué)科協(xié)作:加強計算機科學(xué)、臨床檢驗醫(yī)學(xué)、倫理學(xué)等多學(xué)科合作,推動AI技術(shù)與臨床需求深度融合,開發(fā)更貼合實際應(yīng)用場景的AI工具。
六、總結(jié)
該綜述圍繞AI在臨床檢驗醫(yī)學(xué)的整合展開,首先闡述研究背景,指出傳統(tǒng)臨床檢驗的局限與AI應(yīng)用的必要性;接著明確核心問題與概念,界定AI在該領(lǐng)域的應(yīng)用范疇;隨后從患者數(shù)據(jù)管理、臨床檢驗任務(wù)、質(zhì)量控制、疾病診斷四個維度,詳細(xì)梳理AI的應(yīng)用進(jìn)展與成效;進(jìn)而分析AI應(yīng)用面臨的技術(shù)、數(shù)據(jù)、倫理等挑戰(zhàn),并提出與5G、云技術(shù)融合等未來機遇;最后給出模型優(yōu)化、數(shù)據(jù)體系建設(shè)等未來研究優(yōu)先方向。整體而言,綜述全面呈現(xiàn)了AI在臨床檢驗醫(yī)學(xué)的 “現(xiàn)狀 - 挑戰(zhàn) - 未來”,強調(diào)AI對推動個性化精準(zhǔn)醫(yī)療、提升診斷質(zhì)量的重要作用,為該領(lǐng)域的發(fā)展提供了清晰的路徑。
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