人工智能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用研究熱點(diǎn)的計(jì)量學(xué)分析

陳書敏　孔外平　柳俊

關(guān)鍵詞：人工智能；醫(yī)學(xué)；計(jì)量學(xué)分析；熱點(diǎn)分析

中圖分類號(hào)：R319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2023）08-0013-03

0 引言

隨著人工智能逐步應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，專家學(xué)者們從各自專業(yè)的角度進(jìn)行了各類研究。盡管如此，還有許多問題亟待解決，例如如何劃分各個(gè)研究階段，研究主題（熱點(diǎn)）是如何變化的，有什么特點(diǎn)？這些問題在之前并沒有報(bào)道提及，因此本文進(jìn)行了分析和探討。

1 資料和方法

1.1 資料

以“人工智能”“AI”分別與“醫(yī)學(xué)”“醫(yī)療”“健康”組合，以多重檢索策略并添加“同義詞擴(kuò)展”，檢索起始時(shí)間為不限定，截止時(shí)間為2018年12月31日，對中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索。檢索結(jié)果共有相關(guān)文獻(xiàn)1118篇。通過對檢索出的文獻(xiàn)逐個(gè)分析，剔除新聞報(bào)道113篇、廣告11篇、科普類文獻(xiàn)45篇、無關(guān)文獻(xiàn)423篇、相同文獻(xiàn)2篇，共得到有效文獻(xiàn)524篇。

1.2 方法

收集上述數(shù)據(jù)，從發(fā)文年份、文獻(xiàn)關(guān)鍵詞兩方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，使用了SPSS多維度分析繪制知識(shí)圖譜。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)年份分布情況

1978年，國家將“智能模擬”列為計(jì)算機(jī)科學(xué)的重要研究方向之一[1]。受此影響，人工智能開始嘗試進(jìn)入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。此后該項(xiàng)研究的文獻(xiàn)數(shù)量雖然出現(xiàn)多次小幅波動(dòng)，但總體呈增長的趨勢。由此劃分為兩個(gè)階段，即起步期（1981～2000年，2.45篇/年）、發(fā)展期（2001～2018年，26.39篇/年）（見圖1） 。

2.2 發(fā)表文獻(xiàn)內(nèi)容的分析

（關(guān)鍵詞分析）關(guān)鍵詞是文獻(xiàn)的“指紋”，高頻關(guān)鍵詞則更能反映研究的主題（熱點(diǎn)）[2]。對高頻詞進(jìn)行多維尺度分析得到不同時(shí)期的知識(shí)圖譜。

2.2.1 1981～2000年起步期

由圖2可知，起步期的高頻詞劃分為六個(gè)類團(tuán)（具體見表1） 。

（1） 機(jī)器人

由圖2可知，A1在二象限，即起步期醫(yī)療機(jī)器人的研究已形成一定規(guī)模，但不處于核心地位。具體來說，醫(yī)療機(jī)器人分為四類，其中手術(shù)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛，如1985 年機(jī)器人輔助定位神經(jīng)外科活檢術(shù)的應(yīng)用。

（2） 計(jì)算機(jī)輔助診斷

由圖2可知，A2主要在二、四象限，其中計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用在第二象限，計(jì)算機(jī)輔助診斷在第四象限。即計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)用于診斷尚處于不成熟階段，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助腦立體定向手術(shù)[3]等技術(shù)。

（3） 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)

由圖2可知，A3在一象限，即處于核心地位。具體來說，1977年首個(gè)中醫(yī)專家系統(tǒng)研發(fā)成功[4]。隨后中醫(yī)專家系統(tǒng)研制迎來了高潮，到了1990年后逐漸走向低潮[5]（醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)描述的多樣性和不確定性使得專家系統(tǒng)其知識(shí)獲取和有效處理的“瓶頸”變得突出[6]） 。

（4） 文本信息處理

由圖2可知，A4在三象限，即研究沒有形成系統(tǒng)，有待進(jìn)一步發(fā)展完善，諸如《中國醫(yī)院知識(shí)倉庫》等機(jī)構(gòu)知識(shí)庫陸續(xù)建立[7]。

（5） 智能化醫(yī)療儀器

由圖2可知A5在三象限。即此類研究在這個(gè)時(shí)期還沒有形成體系。此時(shí)中醫(yī)智能化醫(yī)療儀器主要是四診儀的研制，如脈象儀。與國外相比，我國相關(guān)研究起步較晚，且智能醫(yī)療儀器主要基于微機(jī)，而當(dāng)時(shí)我國尚未完全掌握微處理器技術(shù)[8]，使得智能化醫(yī)療儀器研制也深受影響。

（6） 影像數(shù)據(jù)處理

由圖2可知，A6在三象限，即該項(xiàng)研究較淺，沒有形成完整體系。具體來說，影像數(shù)據(jù)處理以影像識(shí)別為主。其影像識(shí)別技術(shù)以圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺為主。此類研究在我國起步較晚，20世紀(jì)在80年代，國內(nèi)理論研究還是一些零散的有關(guān)于圖像處理或是模式識(shí)別；1997年引進(jìn)計(jì)算機(jī)視覺設(shè)備和生產(chǎn)線[9]，此后計(jì)算機(jī)視覺框架體系逐步完善。

2.2.2 2001～2018年發(fā)展期

由圖3和表2可知，發(fā)展期的高頻詞劃分為三個(gè)類團(tuán)。與起步期的類團(tuán)（見表1） 相比，少了三個(gè)“（ 智能儀器”“計(jì)算機(jī)輔助診斷”和“影像數(shù)據(jù)處理”） 。即在發(fā)展期隨著技術(shù)發(fā)展，智能儀器或加入了醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)內(nèi)化為專家系統(tǒng)一部分；或因?yàn)椤爸悄軆x器內(nèi)部計(jì)算機(jī)移到外部，讓計(jì)算機(jī)控制和協(xié)調(diào)多臺(tái)儀器”，成了計(jì)算機(jī)輔助診斷一部分；或采用了機(jī)器人技術(shù)發(fā)展成為醫(yī)療機(jī)器人[10]。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)輔助診斷從二十世紀(jì)末就開始從數(shù)據(jù)處理發(fā)展到醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)階段，成為醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)的一個(gè)分支[11]。同樣的原因，“影像數(shù)據(jù)處理”類團(tuán)也內(nèi)化成其他類團(tuán)。

（1） 機(jī)器人

由圖3可知，B1在第一、三象限，即有些研究主題處于核心且成熟階段；有些研究主題尚處于不成熟階段。對比表1和表2的A1和B1，B1內(nèi)容明顯多于A1，即醫(yī)療機(jī)器人研究范圍變大。這是因?yàn)榘l(fā)展期處于第二代感知機(jī)器人向第三代智能機(jī)器人過渡的階段，[12]諸如上肢康復(fù)機(jī)器人、仿鞭毛菌游動(dòng)的微型機(jī)器人等智能機(jī)器人更能發(fā)揮醫(yī)療作用。

（2） 醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)

B2主要分布在圖3的第一、三、四象限，即有些研究主題處于核心地位且成熟，如電子病歷及知識(shí)庫、中醫(yī)藥文獻(xiàn)等大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘研究[13]；有些研究主題雖已經(jīng)自成體系已成熟但不是主要研究方向，如醫(yī)學(xué)影像；有些研究主題發(fā)展不成熟但其地位是未來的熱點(diǎn)，如影像組學(xué)。對比表1和表2的A3和B2，B2內(nèi)容明顯多于A3，即研究的廣度較前一時(shí)期更大，像掌紋診病專家系統(tǒng)[14]、肝病數(shù)據(jù)挖掘與專家系統(tǒng)[15]、基于相容性分析的醫(yī)療診斷專家系統(tǒng)[16]相繼研發(fā)成功。

（3） 文本信息處理

B3主要分布在圖3的第二象限，即研究已形成一定規(guī)模，但是不處于核心地位。對比表1和表2的A4和B3，B3內(nèi)容明顯多于A4，即研究的廣度較前一時(shí)期更大。這是因?yàn)橐环矫娲穗A段正是因特網(wǎng)大發(fā)展時(shí)期，文本信息處理開始將觸角延伸至新領(lǐng)域，如數(shù)字圖書館；另一方面將本體概念引入人工智能、圖書情報(bào)等領(lǐng)域，由此產(chǎn)生了本體知識(shí)庫[17]。如西醫(yī)方面建立臨床路徑知識(shí)庫[18]，中醫(yī)方面建立中醫(yī)古籍知識(shí)庫等[19]。與此同時(shí)，利用了各種知識(shí)庫建立平臺(tái)提供智能決策等服務(wù)，如國內(nèi)首個(gè)“護(hù)理知識(shí)圖譜”研究中心[20]。

4 結(jié)論

通過對1981～2018年的人工智能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用研究的文獻(xiàn)內(nèi)容熱點(diǎn)分析可知，其特點(diǎn)為：①研究總體上劃分為兩個(gè)發(fā)展階段。1981～2000年為第一階段，起步期；2001～2018年為第二階段，發(fā)展期。②研究主題在融合中發(fā)展。如起步期有機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助診斷、醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)、文本信息處理、智能化醫(yī)療儀器、影像數(shù)據(jù)處理六個(gè)研究主題；隨著技術(shù)進(jìn)步，智能化醫(yī)療儀器、計(jì)算機(jī)輔助診斷、影像數(shù)據(jù)處理三個(gè)研究主題在起步期逐漸融入醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)、機(jī)器人主題中。③研究在深度中發(fā)展。如機(jī)器人類團(tuán)在起步期雖已形成一定規(guī)模，但不處于核心地位；在起步期仍處于非核心地位；發(fā)展期則處于中心地位且發(fā)展成熟。④研究主題類團(tuán)的變化既反映當(dāng)時(shí)現(xiàn)狀又昭示著未來的研究方向。如醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)類團(tuán)在嘗試期處于中心且熱點(diǎn)階段；經(jīng)過嘗試期的發(fā)展后，在起步期形成一定規(guī)模，但是不處于研究的核心地位；在發(fā)展期有些研究主題處于核心地位且成熟，如電子病歷等大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘研究；有些研究主題雖已經(jīng)自成體系已成熟但不是主要研究方向，如醫(yī)學(xué)影像；有些研究主題發(fā)展不成熟但其地位上是未來的熱點(diǎn)，如影像組學(xué)。