機(jī)器學(xué)習(xí)+醫(yī)療怎么用？看看美國的五家醫(yī)院如何做

醫(yī)院目前正在使用哪些類型的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用？麻省總醫(yī)院和約翰霍普金斯醫(yī)院等醫(yī)院正在使用哪些技術(shù)？

他們的創(chuàng)新措施有沒有人什么共同趨勢？這些趨勢如何影響醫(yī)療的未來？

醫(yī)院對機(jī)器學(xué)習(xí)和新興的科技創(chuàng)新投入了多少資金？

文本希望簡明扼要地展現(xiàn)美國5大醫(yī)院在部署機(jī)器學(xué)習(xí)方面的采取的措施。這5大醫(yī)院來自2016至2017年度《美國新聞與世界報道》評選的《佳醫(yī)院榮譽榜單》的前五名。
在對每家醫(yī)院的具體應(yīng)用情況展開介紹前，我們會首先對共同的主題展開分析。
機(jī)器學(xué)習(xí)在醫(yī)院
根據(jù)美國5大醫(yī)院目前的機(jī)器學(xué)習(xí)項目，可以發(fā)現(xiàn)受歡迎的醫(yī)院人工智能項目如下：
預(yù)測性分析：通過分析數(shù)據(jù)和關(guān)鍵指標(biāo)來監(jiān)控病人現(xiàn)狀，預(yù)防緊急情況的出現(xiàn)。
聊天機(jī)器人：自動處理醫(yī)生的詢問信息，并將醫(yī)生與相應(yīng)的專家對接。
預(yù)測性健康追蹤器：通過實時數(shù)據(jù)收集監(jiān)控病人的健康狀態(tài)。
下文則會逐一探討每家醫(yī)院的人工智能應(yīng)用。需要指出的是，多數(shù)醫(yī)院的人工智能應(yīng)用都相對較新，很少有項目實現(xiàn)了明顯的改善或效率。
梅奧診所

2017年1月，梅奧診所個性化醫(yī)療中心與Tempus展開合作，后者是一家利用機(jī)器學(xué)習(xí)平臺開發(fā)個性化癌癥治療方案的科技創(chuàng)業(yè)公司。
通過此次合作，Tempus“為1000名參與免疫療法相關(guān)研究的梅奧診所病人進(jìn)行了分子測序和分析”，針對的癌癥種類則包括肺癌、黑色素瘤、膀胱癌、乳腺癌和淋巴癌。
雖然目前出在研究階段，但該項目的初期目標(biāo)是利用這些分析結(jié)果為梅奧診所的癌癥病人提供更加個性化的治療方案。梅奧診所通過與Tempus的合作加入了一個由醫(yī)療組織組成的小型團(tuán)體，成員包括密歇根大學(xué)、賓夕法尼亞大學(xué)和拉什大學(xué)醫(yī)療中心。
為了挖掘預(yù)期規(guī)模達(dá)到138億美元的DNA測序產(chǎn)品市場，這家創(chuàng)業(yè)公司目前根據(jù)客戶類型采取兩種收費模式：Tempus直接向醫(yī)院收取服務(wù)費，具體到個人，費用則會開具給保險公司。
Tempus CEO Eric Lefkofsky也是電商巨頭Groupon的聯(lián)合創(chuàng)始人，他還參與創(chuàng)辦了多家分析軟件公司，包括Uptake Technologies和Mediaocean。
根據(jù)美國疾控中心的數(shù)據(jù)，癌癥僅次于心臟病，成為美國人的第二大致死原因。
2017年3月，梅奧診所與醫(yī)療設(shè)備制造商歐姆龍展開合作，參加了心臟健康創(chuàng)業(yè)公司AliveCor總額3000萬美元D輪融資。
AliveCor設(shè)計的Kardio Pro是一款人工智能平臺，專門幫助臨床醫(yī)生“監(jiān)控早期的心房顫動，這也是常見的心律紊亂癥狀，會導(dǎo)致中風(fēng)風(fēng)險增加5倍?！盞ardia Mobile則是AliveCor的旗艦產(chǎn)品，這其實是一款移動心電圖儀。Kardio Pro的投資結(jié)果尚未披露。
克利夫蘭診所

2016年9月，微軟宣布與克利夫蘭診所合作，幫助這家醫(yī)療中心“為接受ICU治療的病人確定潛在風(fēng)險”。研究人員使用微軟人工智能數(shù)字助手Cortana來探索先進(jìn)的預(yù)測性分析。
每月都有1.26億Windows 10用戶使用Cortana，它如今已經(jīng)成為微軟智能云部門的一部分。根據(jù)2016年的年報，該部門營收增長6%，達(dá)到13億美元。
Cortana整合到克利夫蘭診所的eHospital系統(tǒng)中，這個2014年啟用的指揮中心目前可以從早上7點到晚上7點“監(jiān)控6個ICU的100張病床”。雖然該醫(yī)院副CIO Willaim Morris表示，病人恢復(fù)狀況有所改善，但并未披露具體改善指標(biāo)。
微軟與克利夫蘭診所的合作重點是尋找心臟驟停風(fēng)險較高的病人。對于這類病人，會使用血管加壓藥。雖然屬于“無脈心臟驟停管理規(guī)程”的一部分，但血管加壓藥會增加血壓。研究人員希望預(yù)測病人是否需要使用這種藥物。
從受到監(jiān)控的ICU收集的數(shù)據(jù)會存儲在微軟Azure SQL數(shù)據(jù)庫里，這是一個為應(yīng)用開發(fā)者設(shè)計的云端數(shù)據(jù)庫。病人生命體征和實驗室數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息也都會輸入這套系統(tǒng)。利用這些數(shù)據(jù)生成的計算機(jī)模型也融合了預(yù)測性分析機(jī)器學(xué)習(xí)算法。
麻省總醫(yī)院
該院的人工智能戰(zhàn)略還處于早期。2016年，英偉達(dá)宣布與麻省總醫(yī)院醫(yī)療數(shù)據(jù)科學(xué)中心建立合作關(guān)系。該中心希望成為人工智能醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域的中心，對疾病進(jìn)行探測、診斷、治療和管理。
2016 GPU科技大會上正式發(fā)布的英偉達(dá)DGX-1被該公司稱作“深度學(xué)習(xí)超級計算機(jī)”，并被安裝到麻省總醫(yī)院。英偉達(dá)DGX-1的價格據(jù)稱達(dá)到12.9萬美元。
由于該院數(shù)據(jù)庫包含100億張醫(yī)學(xué)影像，初將用這些數(shù)據(jù)提供放射學(xué)和病理學(xué)方面的訓(xùn)練。該中心希望今后能擴(kuò)大到電子病歷和基因?qū)W等領(lǐng)域。
如果英偉達(dá)DGX-1能夠達(dá)到預(yù)期效果，就有望降低該公司目前在這一領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)。
約翰霍普金斯醫(yī)院

2016年3月，約翰霍普金斯醫(yī)院宣布成立醫(yī)院指揮中心，使用預(yù)測算法支持更加高效的運營流程。該院與通用電氣Healthcare Partners建立合作，設(shè)計了Judy Reitz Capacity指揮中心，“每分鐘收到500條消息”，整合了“約翰霍普金斯14個不同IT系統(tǒng)”的數(shù)據(jù)，范圍遍及22個高清觸屏電腦顯示屏。
由24人組成的指揮中心團(tuán)隊可以確定并降低風(fēng)險，“根據(jù)所有病人的利益來制定各種活動的優(yōu)先順序，并觸發(fā)介入方案，以便加快患者流。”自從指揮中心成立以來，霍普金斯容納周邊及全國“復(fù)雜病情”病人的能力已經(jīng)提升60%。
該院還實現(xiàn)了其他進(jìn)步，包括加快了救護(hù)車派遣速度，急診室的病床分配速度也加快30%，病人中午之前出院的比例增加了21%。
約翰霍普金斯醫(yī)院的管理者近在2017年4月召開了為期兩天的研討會，探討如何利用醫(yī)療領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)和人工智能。行業(yè)分析師估計，全球醫(yī)療市場規(guī)模到2024年將達(dá)到1730億美元。
雖然尚未披露細(xì)節(jié)，但有3位演講嘉賓闡述了“如何利用人工智能和深度學(xué)習(xí)輔助病人的診斷和管理”，其中包括IBM沃森健康事業(yè)部副總裁Shahram Ebadollahi和約翰霍普金斯大學(xué)計算機(jī)副教授Sachi Saria。
薩拉關(guān)于如何用機(jī)器學(xué)習(xí)改進(jìn)病人診斷和治療效果的論文，近發(fā)表在紐約科學(xué)院11屆年度機(jī)器學(xué)習(xí)研討會上。
加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）醫(yī)療中心
2017年3月，UCLA研究人員Edward Lee和Kevin seals在美國介入放射學(xué)年會上介紹了他們的虛擬介入放射（VIR）方案背后的研究成果。
VIR本質(zhì)上是一個聊天機(jī)器人，可以“自動與醫(yī)生溝通，并針對經(jīng)常詢問的問題快速提供有事實依據(jù)的答案?！?
代VIR原型產(chǎn)品目前處于測試階段，UCLA的部分專家已經(jīng)開始使用這種技術(shù)，包括“住院醫(yī)生、放射腫瘤學(xué)家和介入放射學(xué)家”。這款人工智能驅(qū)動的應(yīng)用可以幫助醫(yī)生與病人交流各種信息，包括介入放射治療的總數(shù)，以及接下來的治療方案，整個過程都是實時進(jìn)行的。
VIR的基礎(chǔ)是2000多個數(shù)據(jù)點，反映了該院的介入放射學(xué)家在咨詢過程中經(jīng)常碰到的問題。具體的回答不僅限于文本形式，還有可能包含“網(wǎng)站、信息圖標(biāo)和定制程序”。
該研究團(tuán)隊借助IBM沃森人工智能系統(tǒng)將VIR與自然語言處理能力結(jié)合起來。如果VIR不能就具體的請求提供充分的響應(yīng)，這個聊天機(jī)器人就會為相應(yīng)的醫(yī)師提供介入放射專家的聯(lián)系方式。
隨著使用量的擴(kuò)大，研究人員希望擴(kuò)展這項應(yīng)用的功能，讓全科醫(yī)生與心臟病專家和神經(jīng)外科醫(yī)生展開互動。
2016年3月，UCLA在《自然科學(xué)報告》上發(fā)表的一篇論文，將專業(yè)顯微鏡與深度學(xué)習(xí)算法結(jié)合起來，“實現(xiàn)超過95%的癌細(xì)胞識別率”。
這種由Barham Jalali發(fā)明的光子時間伸展顯微鏡可以生成高清圖像，而且能夠每秒分析3600萬張圖片。深度學(xué)習(xí)算法之后還被用于“區(qū)分癌細(xì)胞與健康的白血球細(xì)胞”。
基于血液的診斷是一個不斷增長的學(xué)科，競爭也越來越激烈。很多企業(yè)都希望通過DNA、RAN、蛋白質(zhì)和各種來自血液的信息盡早診斷癌癥。
總結(jié)

需要明確的是，與信用卡詐騙和營銷優(yōu)化等其他領(lǐng)域不同，醫(yī)療深度學(xué)習(xí)應(yīng)用需要應(yīng)對獨特的局限。與電子商務(wù)、監(jiān)管合規(guī)和股東關(guān)系相比，治療病人是一個更加細(xì)致的過程，因此，雖然這些醫(yī)院尚未利用人工智能實現(xiàn)可觀的成果，但我們?nèi)匀粦?yīng)該給予理解。
健康科技投資人Steve Gullans對醫(yī)療人工智能應(yīng)用的認(rèn)識較為深刻，他認(rèn)為，這一領(lǐng)域的確比較困難，但總會有一些領(lǐng)域得到回報。包括那些可以通過某種幫助造福所有人的領(lǐng)域。
還需要明確的是，在可以量化的結(jié)果確定之前，應(yīng)該對這項技術(shù)的應(yīng)用保持謹(jǐn)慎態(tài)度。對于英偉達(dá)和微軟等科技公司，以及嘗試這項技術(shù)的醫(yī)院來說，這類項目可謂互惠互利——無論人工智能應(yīng)用是否能給醫(yī)院或病人帶來實質(zhì)的效果，幾乎都能幫他們吸引媒體關(guān)注。
盡管如此，商業(yè)仍然需要了解這類發(fā)展的共同趨勢，只有這樣才能真正感受到一個行業(yè)的“脈搏”。