人工智能在輔助中醫(yī)藥診治新冠肺炎中的應(yīng)用及啟示

　　摘要：人工智能在抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情中發(fā)揮了積極作用，彰顯了它在醫(yī)療領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景。在中醫(yī)藥防治新冠肺炎疫情中，人工智能在輔助中醫(yī)診斷和治療中起到了一定作用。受制于疫情接觸傳播因素以及中醫(yī)診療裝備的落后，中醫(yī)脈診及部分中醫(yī)傳統(tǒng)療法(如針灸、艾灸等)并未得以廣泛應(yīng)用。在人工智能技術(shù)的引導(dǎo)下，中醫(yī)智能裝備將成為中醫(yī)藥防治新冠肺炎的有力武器，但需要加快 “醫(yī)工結(jié)合、學(xué)科交叉、產(chǎn)學(xué)研一體化”進(jìn)程。相信在醫(yī)療智能與數(shù)據(jù)共享的時(shí)代背景下，人工智能與中醫(yī)藥的深度融合將引領(lǐng)中醫(yī)藥更好地傳承、發(fā)展和創(chuàng)新，推動(dòng)中醫(yī)藥現(xiàn)代化。

　　本文源自郭儀; 許斌; 石巖; 胡楠， 中華中醫(yī)藥學(xué)刊 發(fā)表時(shí)間：2021-04-21《中華中醫(yī)藥學(xué)刊》是國(guó)家中醫(yī)藥管理局主管、中華中醫(yī)藥學(xué)會(huì)主辦的全國(guó)幾種大型中醫(yī)藥學(xué)術(shù)刊物之一。編委會(huì)中，由5名院士及全國(guó)最負(fù)盛名的20余位名中醫(yī)專家(均為博士生導(dǎo)師、教授、研究員)作為顧問，全國(guó)26所中醫(yī)院校校長(zhǎng)擔(dān)任編委，為高層次、高品位的中醫(yī)藥期刊。

　　關(guān)鍵詞：人工智能;中醫(yī)藥;診斷;治療;新冠肺炎;應(yīng)用;啟示

　　2019 年 12 月，一種由冠狀病毒(CoVs)引發(fā)的肺炎導(dǎo)致全球性疫情。該病毒作為冠狀病毒的一種，具有高度的傳染性，可導(dǎo)致急性呼吸綜合征[1]。世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)出流行病學(xué)警報(bào)，正式命名這種新的冠狀病毒為 SARS-CoV-2,相關(guān)的呼吸道疾病為 COVID-19。在近 20 年間，COVID-19 是冠狀病毒在人類中的第三次暴發(fā)[2]。由于其發(fā)病癥狀及病毒形態(tài)與 2003 年 SARS 病毒相似，所以最初的防治手段主要參考了 SARS 的防治方法。但根據(jù)遺傳序列對(duì)比，SARS-CoV-2 與 SARS-CoV 有明顯的區(qū)別[3]，以致于治療效果有限。這也導(dǎo)致針對(duì)COVID-19 的有效抗病毒藥物很少被報(bào)道，新冠疫苗盡管已經(jīng)在部分國(guó)家開始接種，但效果評(píng)價(jià)仍需時(shí)日。大多數(shù)國(guó)家主要依靠實(shí)施預(yù)防和控制措施來防止病毒的進(jìn)一步擴(kuò)散，人工智能技術(shù)在抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情中發(fā)揮了積極作用，彰顯了它在醫(yī)療領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景 [4-7]。

　　隨著科技進(jìn)步，人工智能(Artificial Intelligence，AI)不再只是應(yīng)用于機(jī)械或機(jī)器人，通過不同的數(shù)學(xué)模型和大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)優(yōu)化，AI 可以為多行業(yè)多領(lǐng)域，如語(yǔ)音識(shí)別，經(jīng)濟(jì)學(xué)和醫(yī)療保健等等[8-10] 提供服務(wù)。尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域，AI 具有極大的潛力。AI 可以大致分為兩種，即常規(guī)人工智能和計(jì)算智能[11]。常規(guī)人工智能包括機(jī)器學(xué)習(xí)和統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算智能包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊系統(tǒng)。在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域中最常使用的是專家系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)，專家系統(tǒng)可以為決策者提供模擬環(huán)境下的決策結(jié)果，機(jī)器學(xué)習(xí)可以利用已有數(shù)據(jù)建立模型用于預(yù)測(cè)或處理遇到或?qū)⒁龅降膯栴}。從 1964 年人工智能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域第一次應(yīng)用(DENDRAL 項(xiàng)目)開始，在過去的 50 多年間，AI 在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍了。如果說在醫(yī)學(xué)和醫(yī)療保健領(lǐng)域的 AI 論文數(shù)量迅速增加體現(xiàn)了 AI 在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域應(yīng)用的趨勢(shì)，那么 AI 輔助中醫(yī)藥診治新冠肺炎則是 AI 在中醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的實(shí)證。

　　在這次抗擊新冠疫情中，中醫(yī)藥發(fā)揮了不可替代的作用，中醫(yī)防治疫情的身份從參與者變成了主力軍[12]。中醫(yī)藥治療新冠肺炎，輕癥患者病情無(wú)一加重，重型/危重型患者死亡率降低八成多，康復(fù)患者癥狀改善復(fù)陽(yáng)率低。治療新冠肺炎，中醫(yī)藥全過程起效，彰顯其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和作用，為全球抗擊疫情貢獻(xiàn)了中國(guó)智慧。人工智能應(yīng)用于中醫(yī)領(lǐng)域是在 20 世紀(jì) 70 年代末，伴隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)入中國(guó)的進(jìn)程而同步發(fā)展起來的[13] ,受限于計(jì)算機(jī)信息及人工智能技術(shù)的發(fā)展水平，以及中醫(yī)學(xué)本身的問題，中醫(yī)人工智能發(fā)展略顯緩慢。在此次疫情中，人工智能在輔助中醫(yī)診斷和治療中起到了一定作用，但受制于疫情接觸傳播因素以及中醫(yī)診療裝備的落后，中醫(yī)脈診及部分中醫(yī)傳統(tǒng)療法(如針灸、艾灸等)并未得以廣泛應(yīng)用。

　　本文旨在總結(jié)人工智能在輔助中醫(yī)藥診治新冠肺炎中的應(yīng)用，為中醫(yī)藥工作者提供相關(guān)信息和技術(shù)支持。同時(shí)希望通過這次總結(jié)發(fā)現(xiàn)目前人工智能在中醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用中存在的關(guān)鍵問題，為未來中醫(yī)人工智能的發(fā)展指引方向。

　　1. 人工智能在輔助中醫(yī)藥防治新冠肺炎中的應(yīng)用

　　1.1 人工智能輔助中醫(yī)診斷

　　此次新冠肺炎疫情突發(fā)，在早期疫苗研制滯后，特效藥物缺乏的情況下，中醫(yī)專家在診治新冠肺炎的同時(shí)，開展了一系列中醫(yī)藥的基礎(chǔ)研究和臨床研究。在湖北組織的國(guó)家科技應(yīng)急攻關(guān)項(xiàng)目中西醫(yī)結(jié)合防治新冠狀病毒感染的肺炎的臨床研究中，采用現(xiàn)代信息手段，病區(qū)內(nèi)用手機(jī) APP 采集信息，傳輸?shù)街付ㄆ脚_(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[14]，在超算中心的幫助下，分析出新冠肺炎屬于中醫(yī)認(rèn)識(shí)范疇的“濕毒疫”，這不僅為中醫(yī)辨證論治和選方用藥提供了科學(xué)指導(dǎo)，而且為中醫(yī)藥及早參與到新冠肺炎疫情防治打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，中醫(yī)診斷的客觀化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展為“人工智能+中醫(yī)診斷”提供了技術(shù)保障，“人工智能+中醫(yī)診斷”能有效降低診療過程中的病毒傳播風(fēng)險(xiǎn)[15]。四川省疫情期間打造“互聯(lián)網(wǎng)+中醫(yī)遠(yuǎn)程問診”平臺(tái)，中醫(yī)專家組成“云會(huì)診”團(tuán)隊(duì)，可通過高清視頻進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻問診、遠(yuǎn)程會(huì)診討論，還可對(duì)患者舌苔等情況進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻觀察，隔空為患者望聞問診[16]。道生醫(yī)療研發(fā)手機(jī)舌診儀 +岐黃數(shù)據(jù) AI 工作站(新冠肺炎版)，可以支持新冠肺炎防治一線的中醫(yī)專家快速開展高質(zhì)量中醫(yī)數(shù)據(jù)研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)新冠肺炎確診和疑似患者舌診、問診信息的匯聚、分析和應(yīng)用。

　　脈診是是指通過接觸患者身體各部位脈搏的形式，發(fā)現(xiàn)患者脈象變化的一種診療手段[17]新冠病毒肺炎傳染性強(qiáng)，可通過接觸傳播，客觀上阻礙了脈診在新冠肺炎診斷中的應(yīng)用，以至于現(xiàn)有文獻(xiàn)中有些未報(bào)道脈象信息。國(guó)內(nèi)外對(duì)于脈診儀較為系統(tǒng)規(guī)范的研究始于上世紀(jì) 50年代，但迄今為止尚且沒有在臨床辨證中得到廣泛使用的脈診儀[18]，這是值得中醫(yī)藥工作者深刻反思的問題。

　　1.2 人工智能輔助中醫(yī)藥治療

　　1.2.1 數(shù)據(jù)挖掘處方用藥規(guī)律，為臨床藥物選擇提供參考

　　數(shù)據(jù)挖掘是一門誕生于 20 世紀(jì) 80 年代的新興學(xué)科，優(yōu)勢(shì)在于從龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中提取、分析潛在的規(guī)律，并從不同側(cè)面反映事物的本質(zhì) [19]。新冠肺炎疫情期間，有學(xué)者分別從病機(jī)、用藥規(guī)律、治法、古典醫(yī)籍、預(yù)防等方面通過診療方案、數(shù)據(jù)庫(kù)、專利等方式進(jìn)行了數(shù)據(jù)挖掘。2020 年 1 月 22 日國(guó)務(wù)院發(fā)布的《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第三版)》中加入了中醫(yī)藥防治方案，各省(直轄市、自治區(qū))、市衛(wèi)生管理部門以此方案為指導(dǎo)，先后發(fā)布了相應(yīng)的中醫(yī)藥防治方案 [20] 。同時(shí)在中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方、維普三大數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道中也涉及了大量中醫(yī)藥處方。有學(xué)者將上述診療方案及數(shù)據(jù)庫(kù)的處方通過中醫(yī)傳承輔助平臺(tái)、古今醫(yī)案云平臺(tái)或 SPSS 軟件利用關(guān)聯(lián)規(guī)則等分析方法總結(jié)出病機(jī)及處方用藥等規(guī)律 [20-36];亦有學(xué)者[37]利用專利大數(shù)據(jù)挖掘出在防治病毒性肺炎專利組方中最常用的中藥。以上方法或許成為現(xiàn)代中醫(yī)學(xué)認(rèn)識(shí)和創(chuàng)新的有效手段，為臨床治療藥物的選擇提供參考。

　　1.2.2 中醫(yī)智能處方推薦系統(tǒng)

　　中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中醫(yī)藥數(shù)據(jù)中心研發(fā)中醫(yī)智能處方推薦系統(tǒng)，建立新冠肺炎疫情診療專題知識(shí)庫(kù)，在新冠肺炎的診療過程中協(xié)助醫(yī)生在中醫(yī)辨證論治時(shí)對(duì)患者病—癥—證的關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，并智能推送適合病癥的中成藥、中草藥、名醫(yī)醫(yī)案和適宜技術(shù)等中醫(yī)治療方案供醫(yī)生參考，為醫(yī)生提供中醫(yī)藥治療輔助開方功能，提高一線人員工作效率[38]。

　　1.2.3 中醫(yī)藥 AI 輔助設(shè)備

　　1.2.3.1 康復(fù) AI 輔助設(shè)備

　　2020 年 2 月 22 日，國(guó)家衛(wèi)健委和國(guó)家中醫(yī)藥管理局印發(fā)《新型冠狀病毒肺炎恢復(fù)期中醫(yī)康復(fù)指導(dǎo)建議(試行)》，從中藥、中醫(yī)適宜技術(shù)、膳食指導(dǎo)、情志療法、傳統(tǒng)功法等方面提出指導(dǎo)性建議。新冠肺炎恢復(fù)期，患者可在專業(yè)醫(yī)師的指導(dǎo)下，根據(jù)自身體質(zhì)及恢復(fù)情況選用本方案推薦的一種或幾種傳統(tǒng)功法調(diào)理身體[39]。徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院研發(fā) AI 康復(fù)輔助設(shè)備，這個(gè)設(shè)備包括一個(gè)特殊的手環(huán)、藍(lán)牙傳輸裝置及攝像裝備，通過在線視頻教學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程輔助練習(xí)，幫助患者快速掌握傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功法，促進(jìn)患者康復(fù)。

　　1.2.3.2 中藥自動(dòng)煎煮設(shè)備

　　新冠肺炎疫情初期，針對(duì)湖北省中藥熬藥人手緊缺，效率低下的難題，迦南科技向湖北省捐贈(zèng)中藥智能煎煮設(shè)備。該設(shè)備每天可實(shí)現(xiàn) 1 個(gè)人煎煮 600-800 人份的用藥需求，在保證煎藥質(zhì)量的前提下，提高了煎藥效率。

　　2. 人工智能在輔助中醫(yī)藥診治新冠肺炎中存在的關(guān)鍵問題

　　新型冠狀病毒( SARS-CoV-2) 疫情在全球迅速蔓延，給人類生命帶來巨大威脅。同 SARS-Cov、MERS-Cov 相比，SARS-CoV-2 也有其突出的特征：①感染的隱匿性強(qiáng)，潛伏期長(zhǎng);②傳染性強(qiáng)，病毒倍增時(shí)間更短 [40]。這就使得中醫(yī)脈診及部分傳統(tǒng)療法(如針灸、艾灸等)受制于疫情傳播因素，無(wú)法大展身手。而更為深刻的原因是中醫(yī)藥沒有跟上現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程，具體表現(xiàn)為：①?zèng)]有用實(shí)驗(yàn)科學(xué)檢測(cè)出來的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以致數(shù)十年仍沒有做出讓市場(chǎng)滿意的脈診儀[41-42]。②智能針灸機(jī)器人的研發(fā)技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，但缺乏規(guī)范化臨床試驗(yàn)的數(shù)據(jù)支持，整合成熟技術(shù)的針灸機(jī)器人系統(tǒng)研究較為匱乏[43]。③目前艾灸儀多以家用為主，針對(duì)醫(yī)院的具備高度自動(dòng)化水平的艾灸機(jī)器人較少[44]。由此可見，中醫(yī)診療裝備的落后是人工智能在輔助中醫(yī)藥診治新冠肺炎中存在的關(guān)鍵問題。

　　3.小結(jié)

　　后疫情時(shí)代，新冠病毒將與人類長(zhǎng)期共存，這是包括世界衛(wèi)生組織在內(nèi)的科學(xué)界的基本判斷[45]。2020 年 5 月 7 日，國(guó)務(wù)院聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制印發(fā)《關(guān)于做好新冠肺炎疫情常態(tài)化防控工作的指導(dǎo)意見》，提出“外防輸入、內(nèi)防反彈”的總體防控策略。特別是 2020 年末以來，我國(guó)多地出現(xiàn)本土新冠肺炎病例，疫情防控形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻。有學(xué)者提出在新型冠狀病毒肺炎治療中，中醫(yī)藥可以更多、更早介入，以便發(fā)揮更大作用[46]。“工欲善其事，必先利其器”。在人工智能技術(shù)的引導(dǎo)下，中醫(yī)智能裝備將成為中醫(yī)藥防治新冠肺炎的有力武器，當(dāng)然這一方面取決于人工智能技術(shù)的進(jìn)步，另一方面取決于“醫(yī)工結(jié)合、學(xué)科交叉、產(chǎn)學(xué)研一體化”的進(jìn)程，因?yàn)橹嗅t(yī)智能裝備的研發(fā)是集中醫(yī)、機(jī)械、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的交叉融合，只有綜合利用各方的優(yōu)勢(shì)，才能加速科研成果的轉(zhuǎn)化落地。相信在醫(yī)療智能化、數(shù)據(jù)共享化的時(shí)代背景下，人工智能與中醫(yī)藥的深度融合將引領(lǐng)中醫(yī)藥更好地傳承、發(fā)展和創(chuàng)新，推進(jìn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化。