基于腦卒中專病診療的中西醫(yī)結合人工智能研究

宋玨嫻，傅曉燕，李小吉，高 利

醫(yī)學史上任何一項臨床創(chuàng)新的出現，均有強烈的時代背景：有的是疾病發(fā)展的需要，有的是技術發(fā)展的必然，有的是社會治理體系選擇的結果。

1 中西醫(yī)結合

20世紀50年代，毛主席根據中國國情提出西醫(yī)學習中醫(yī)，創(chuàng)造我國新醫(yī)學新藥學指示[1]。20世紀70年代，國務院有關部門將中西醫(yī)結合確立為獨立的學科體系；2005年，溫家寶總理在《中醫(yī)雜志》題詞中明確指出“實行中西醫(yī)結合，發(fā)展傳統(tǒng)醫(yī)藥學”。結合形勢，韓啟德副委員長曾題詞：“西學中是推行中西醫(yī)結合的良好模式，當今仍大力提倡”。大規(guī)模“西學中”活動造就了一批中西醫(yī)結合的醫(yī)療骨干，他們集中西醫(yī)優(yōu)勢于一體，在醫(yī)學理論及實踐上不斷創(chuàng)新，現大多成為院士或學科帶頭人，僅50多年時間積累了豐富的經驗。

在相關精神指導下，陳可冀院士采用活血化瘀法治療心血管病，石學敏院士采用醒腦開竅法針灸治療昏迷，陳竺院士采用三氧化二砷治療早幼粒白血病，王辰院士采用中藥處方治療禽流感，王永炎院士提出毒損腦絡學說指導臨床診療等均獲得成功，尤其是屠呦呦教授的青蒿素研究獲得諾貝爾獎影響全球醫(yī)學研究領域……[2]，這些均是中西醫(yī)結合的具體體現。習近平總書記在接待海外記者充分肯定了傳統(tǒng)中醫(yī)和中西醫(yī)結合優(yōu)勢，示把中醫(yī)和中西醫(yī)結合推向海外[3-4]。

20世紀，現代醫(yī)學注重傳染病、感染性疾病、外傷等急性病，促進急救醫(yī)學的發(fā)展；21世紀，涉及多病因、多系統(tǒng)的疑難復雜疾病，將是中西醫(yī)結合的發(fā)展方向。

2 腦卒中專病中西醫(yī)結合診療

我國腦血管病每年新發(fā)病例約250萬例，死于腦血管病超過150萬例，幸存者600萬～700萬例，殘疾率高達75%，直接醫(yī)療費用年平均增長速度18.04%[5]。腦血管病發(fā)病率、致殘率、死亡率和復發(fā)率均較高，且呈年輕化趨勢，給國家、社會、家庭造成沉重的經濟負擔，是必須深入研究的重大疾病。腦血管病是神經科領域復雜難治性疾病。

目前，現代醫(yī)學對腦卒中公認的研究成果主要是溶栓治療，但由于其受“治療時間窗”的嚴格限制，可接受此法治療的病人較少，且副作用大，花費高，較大程度限制其發(fā)展；溶栓以外的病人，多數西方國家以康復和抗血小板治療為主，少有其他治療藥物。

傳統(tǒng)中醫(yī)學對腦卒中的認識和治療積累了豐富的經驗和方法，但傳統(tǒng)辨證論治較難重復和推廣。我國以現代醫(yī)學為主流，沿用西方醫(yī)療模式，因其面對復雜、多系統(tǒng)疾病療效不佳，多數臨床醫(yī)生逐漸接受了傳統(tǒng)中醫(yī)學的整體觀和個體化治療思想。由于我國中成藥(包括中藥注射劑)種類繁多，多數西醫(yī)醫(yī)生缺乏辨證用藥理念，造成醫(yī)療資源的嚴重浪費[6-7]。目前我國缺乏廣大中醫(yī)、西醫(yī)均可接受的中西醫(yī)結合治療腦卒中的理念與共識，缺乏技術規(guī)范基礎上適宜于各級醫(yī)院的中西醫(yī)結合治療腦卒中的診療手段和培訓體系，開發(fā)新的有效診療體系迫在眉睫。

宣武醫(yī)院神經內科中西醫(yī)結合病區(qū)是全國唯一設立在三級甲等醫(yī)院(西醫(yī)類)的神經內科中西醫(yī)結合病區(qū)。以全國名老中醫(yī)工作室——高利教授為核心的團隊有30多年的中西醫(yī)結合治療腦卒中經驗，是經過數十年攻關，研究出針對腦卒中的中西醫(yī)結合簡化分型診療方法，臨床聯(lián)合全國36家醫(yī)院進行研究試驗，取得顯著療效。宣武醫(yī)院腦卒中中西醫(yī)結合簡化分型應用于臨床實踐[8]，取得良好的治療效果，病人遠期療效優(yōu)于純西醫(yī)組[7， 9]。

3 人工智能技術的發(fā)展

“人工智能”一詞于源于1956年夏季達特茅斯會議，此后20年是人工智能的第一個黃金發(fā)展期，機器翻譯、定理證明、博弈等為主要研究方向。1988年專家系統(tǒng)開始盛行，人工智能發(fā)展進入第二個黃金發(fā)展時期。從1993年至今，人工智能領域不斷取得新突破。2006年深度學習興起，2016年3月，阿爾法圍棋戰(zhàn)勝李世石，人工智能發(fā)展開始井噴[10]。

從技術發(fā)展觀察，人工智能分為計算智能、感知智能、認知智能3個階段。第一階段的計算智能，以1996年IBM的深藍計算機戰(zhàn)勝當時的國際象棋冠軍卡斯帕羅夫為代表；第二階段的感知智能，得益于基于多層人工神經網絡深度學習算法，語音識別、圖像識別、視頻識別、觸點感知等快速發(fā)展，讓機器具有識別和感知的能力；第三階段的認知智能，使知識圖譜和機器學習技術融合，讓機器具有理解、解釋、推理、假設能力[11]。知識圖譜是實現認知智能的關鍵技術，知識可顯著增強機器學習能力，讓機器具有基于“小數據”，實現推理、解釋的學習能力[12]。

由于感知智能無法進行思維、歸納、推理，無法吸收人類長期積累的經驗知識，也無法提供人類可理解的解釋，人機難以互動。從宏觀上看，人工智能正在從感知走向認知。

4 人工智能在臨床中的應用

1977年我國第一個也是國際第一個中醫(yī)專家系統(tǒng)“中醫(yī)關幼波肝炎診斷治療程序”研發(fā)成功。20世紀90年代，中醫(yī)診斷智能化突破專家系統(tǒng)概念，采用多人工智能技術，主要體現在將專家系統(tǒng)與神經網絡模糊邏輯、關系數據庫、多媒體技術結合[13]。近年來，基于大數據和類腦計算技術的中醫(yī)智能輔助診療系統(tǒng)研發(fā)是未來中醫(yī)學發(fā)展的重要方向[10]。

人工智能依賴算法、數據、算力三要素。醫(yī)療人工智能中，數據的重要性突出。由于醫(yī)學影像數據標準化程度高，數據量大，因此，人工智能技術在醫(yī)學影像方向取得了成績。李頂等[14]基于超過40萬張視網膜圖像，實現機器通過圖像初步篩查糖尿病視網膜病變。由此可見，大量標準化數據是醫(yī)療人工智能難以承受之重。然而認知智能開辟了一條新的智能通道，通過醫(yī)學經驗知識，賦予機器理解推理能力，增強機器學習能力，讓“小數據”實現智能成為可能。

專病中西醫(yī)結合的經驗知識確定性和完整性強，有利于建立知識圖譜，賦予機器理解推理的能力。專病中西醫(yī)結合的診斷范圍邊界清楚，數據采集標準，為機器學習提供有力的數據支撐。因此，專病中西醫(yī)結合的認知智能，是醫(yī)療人工智能的可行之路，也是未來發(fā)展趨勢。

5 腦卒中專病中西醫(yī)結合人工智能研究

傳統(tǒng)中醫(yī)診病依靠“望、聞、問、切”四種方法，簡稱為“四診”，主要依據是醫(yī)生視覺、觸覺、語言交流采集信息，辨證施治。其中，“望、聞、問”大部分內容通過與病人交流及簡單任務的測試過程，采集到視頻和圖像數據進行輔助類型識別，如神、色、形、態(tài)及語言異常程度。問診和病歷記錄通過語音識別及自然語言處理提取重要特征[15]。

目前已研發(fā)的四診合參儀主要從檢測設備角度簡單模仿中醫(yī)四診，并非基于臨床有效病例數據驅動，具有一定局限性。四診儀診斷結果完全基于最初編譯算法，無機器學習不斷更新迭代的智能化過程，由于算法自身問題使正確率固定，無法提高，完全不同于人工智能模擬中醫(yī)黑箱診察過程[16]。近年來，機器學習等人工智能技術已得到世界范圍的廣泛關注，其中圖像識別已廣泛用于圖片搜索、自動駕駛、人臉識別，甚至是病理圖像識別及醫(yī)學影像的輔助診斷。與優(yōu)化決策密切相關的強化學習被譽為2017年全球十大突破性技術之一。

深度學習等人工智能技術優(yōu)越的性能是一種數據驅動的研發(fā)模式，并不需要預先建立先驗模型，屬于黑/灰箱模式，適用于中西醫(yī)結合人工智能的輔助診斷，中醫(yī)學診斷決策系統(tǒng)認為是“黑箱”，有望借助人工智能變成“灰箱”[17]。在醫(yī)生專家協(xié)助下，計算機經過不斷實踐逐漸從數據中“領會”醫(yī)生專家的認知邏輯，通過未來的知識計算使每個普通醫(yī)生在針對某個特定問題均能獲得相應專家水平的答案，甚至可以主動發(fā)現問題[18]，提高醫(yī)療效率，減少醫(yī)療差錯，改善臨床結果，從而間接控制醫(yī)療費用支出，降低醫(yī)療成本。

綜上所述，建立在現代醫(yī)學基礎之上中西醫(yī)結合診療實踐數據庫的構建和人工智能時代到來及多學科交叉轉化醫(yī)學的盛行，有望為腦卒中提供新的診療決策系統(tǒng)。中西醫(yī)并重聯(lián)合人工智能，創(chuàng)造我國特有的醫(yī)學模式。