何偉

（宣城市人民醫(yī)院，安徽 宣城 242000）

0 引言

近年來(lái)，隨著移動(dòng)醫(yī)療和網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療的興起，智慧醫(yī)療越來(lái)越受到人們的重視?！爸腔坩t(yī)療”是實(shí)現(xiàn)醫(yī)療信息智能化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，“智慧醫(yī)院”的建設(shè)為醫(yī)院管理的科學(xué)化、規(guī)范化、智能化提供了有力的支持。目前，無(wú)論是現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域還是智能化的發(fā)展，都離不開信息化技術(shù)的支持。

1 人工智能技術(shù)發(fā)展概述

1.1 人工智能

人工智能作為新一代科技變革的先導(dǎo)，在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)繁榮、改善民生方面具有重要戰(zhàn)略意義。它的巨大賦能對(duì)國(guó)家、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大的沖擊，將引領(lǐng)新一輪信息技術(shù)浪潮，推動(dòng)各學(xué)科、行業(yè)的升級(jí)，推動(dòng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高人民的生產(chǎn)生活水平。

1.2 人工智能技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展

在智慧醫(yī)療領(lǐng)域中，人工智能技術(shù)的發(fā)展已有多種研究分類。其中最為常見的一種研究分類是把特定的應(yīng)用場(chǎng)景分為診前、診中和診后。它的主要功能有：疾病的早期預(yù)測(cè)，疾病的早期預(yù)防，身體的健康管理，診斷中的輔助診斷，醫(yī)療圖像處理，診斷后的虛擬醫(yī)療助手，慢性病管理，康復(fù)機(jī)器人，其他的應(yīng)用還涉及藥品的挖掘和開發(fā)、人工智能和VR 教學(xué)、醫(yī)療保險(xiǎn)費(fèi)用的管理。目前，國(guó)際上人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的重點(diǎn)應(yīng)用如下：

（1）處理醫(yī)療圖像。在美國(guó)，醫(yī)療影像信息每年增長(zhǎng)63%，而放射科醫(yī)師每年僅增長(zhǎng)2%。利用深度學(xué)習(xí)方法對(duì)圖像進(jìn)行分類，識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上。

（2）輔助醫(yī)療。也就是說(shuō)，診斷和治療疾病。人類的記憶力終究有限，而人工智能卻能通過(guò)深入研究，彌補(bǔ)自身的缺陷，從而給醫(yī)生提供正確的診斷和治療方法，從而減少錯(cuò)誤的發(fā)生。

（3）挖掘藥物?，F(xiàn)在已經(jīng)有了虛擬藥物篩選技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬藥物的選擇，可以預(yù)測(cè)藥物的潛在活性，從而有效地篩選出潛在藥物，從而大大降低研發(fā)成本。因此，計(jì)算機(jī)仿真藥物臨床試驗(yàn)成為一個(gè)新課題。

（4）保健。通過(guò)運(yùn)用大數(shù)據(jù)和人工智能的運(yùn)算，在人群層面上預(yù)測(cè)疾病的發(fā)生概率，識(shí)別出個(gè)體層面的高風(fēng)險(xiǎn)患者，提出醫(yī)療保健建議，實(shí)現(xiàn)未病目標(biāo)，降低醫(yī)療費(fèi)用。由于傳統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)不夠完善，未來(lái)依靠人工智能的醫(yī)療服務(wù)將無(wú)法與醫(yī)療機(jī)構(gòu)建立起緊密的聯(lián)系，從而形成閉環(huán)醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)[1]。

2 醫(yī)院現(xiàn)有信息化體系建設(shè)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)已建立起以患者為中心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系。但是，隨著我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)進(jìn)入深水區(qū)，隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，醫(yī)院信息系統(tǒng)承受著越來(lái)越大的壓力。同時(shí)，我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)療機(jī)構(gòu)信息系統(tǒng)存在以下問題。

（1）信息收集規(guī)模與質(zhì)量有待進(jìn)一步提高。一些醫(yī)院雖然建立了相關(guān)的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，但是由于數(shù)據(jù)質(zhì)量不高、數(shù)據(jù)收集范圍小、數(shù)據(jù)收集不全面等原因，還沒有形成一個(gè)全面、實(shí)用的醫(yī)療數(shù)據(jù)。

（2）智能化水平低。目前的醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中往往注重服務(wù)職能，無(wú)論是設(shè)計(jì)思想還是技術(shù)方法，都沒有真正的服務(wù)目標(biāo)，更沒有全方位、個(gè)性化、智能化的服務(wù)。許多醫(yī)院只提供基本信息給病人和醫(yī)生，而不能真正考慮病人的需要。僅有少數(shù)醫(yī)院建立起以患者為中心的信息系統(tǒng)與平臺(tái)。

當(dāng)前，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來(lái)，各大行業(yè)的發(fā)展與改革正處于積極的探討之中。許多網(wǎng)絡(luò)公司以靈活、創(chuàng)新的方式進(jìn)入醫(yī)療領(lǐng)域，為患者提供符合國(guó)家政策要求的網(wǎng)上醫(yī)療服務(wù)。這對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)療院校健康管理方式與創(chuàng)新能力提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著人工智能時(shí)代的到來(lái)，依靠數(shù)據(jù)和強(qiáng)大的計(jì)算能力，對(duì)現(xiàn)有的醫(yī)療體系，尤其是現(xiàn)有的醫(yī)療信息系統(tǒng)，提出了更高的要求。當(dāng)前醫(yī)院管理體制已不能適應(yīng)智慧醫(yī)院、智慧醫(yī)療應(yīng)用的需要，醫(yī)院信息化改革勢(shì)在必行。

3 未來(lái)智慧醫(yī)院信息化體系建設(shè)思路

3.1 技術(shù)體系建設(shè)

智慧醫(yī)療體系不再是單純依靠傳統(tǒng)醫(yī)療體系的單一系統(tǒng)，而是通過(guò)API、異步、事件傳遞等方式構(gòu)成閉環(huán)，從而構(gòu)成從認(rèn)知、智能加工到行為干涉的技術(shù)架構(gòu)。

3.2 醫(yī)院現(xiàn)有信息化體系

我國(guó)醫(yī)院信息化建設(shè)經(jīng)歷了30 余年的發(fā)展，目前已由會(huì)計(jì)業(yè)務(wù)為核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)向以電子醫(yī)療記錄為主的醫(yī)療業(yè)務(wù)體系轉(zhuǎn)變，基本實(shí)現(xiàn)了醫(yī)院醫(yī)療業(yè)務(wù)和運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)數(shù)字化的全覆蓋。隨著地區(qū)醫(yī)療和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)院內(nèi)部和各成員單位之間的信息交流也越來(lái)越頻繁[2]。智能醫(yī)療技術(shù)體系的建立，決定了其IT基礎(chǔ)架構(gòu)能夠根據(jù)需要的高密度運(yùn)算，靈活地管理；另外，整個(gè)系統(tǒng)的安全性也非常重要。整個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)層次。

第1 層是系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與底層體系結(jié)構(gòu)，提供底層系統(tǒng)、資源和工具，包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)安全、運(yùn)維管理等。GPU/FPU 等并行計(jì)算平臺(tái)是機(jī)器學(xué)習(xí)、軟件開發(fā)者和數(shù)據(jù)工作者所需要的。在特定程序中，基礎(chǔ)架構(gòu)可以通過(guò)公共云提供的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來(lái)擴(kuò)展。

（1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在智能醫(yī)療體系中，由于信息種類和信息不斷豐富，需要對(duì)海量信息進(jìn)行存儲(chǔ)。它可以通過(guò)外部服務(wù)、商業(yè)程序、或者物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。它們具有完全不同的特征和需求，能夠利用數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘、觸發(fā)干預(yù)流程、審核醫(yī)院運(yùn)營(yíng)、分析患者行為。數(shù)據(jù)的異構(gòu)特性決定了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式不再是理想的存儲(chǔ)方式，而是將多種存儲(chǔ)方式結(jié)合起來(lái)，集中于特定的工作負(fù)載和工作模式，如高性能SSD 存儲(chǔ)、對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)、文件共享存儲(chǔ)、流存儲(chǔ)、NoSQL 存儲(chǔ)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)等。

（2）核算所需資金。針對(duì)智能醫(yī)療體系中各種任務(wù)的特點(diǎn)，智能醫(yī)療體系必須采用基于計(jì)算特征的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，以適應(yīng)高通量、大內(nèi)存、線性、人工智能建模、GPU圖形加速計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理等。

（3）混合云計(jì)算架構(gòu)。在許多實(shí)際情況中（如當(dāng)?shù)丨h(huán)境無(wú)法滿足科學(xué)研究及大數(shù)據(jù)需求，或基因及影像信息的應(yīng)用要求更具成本效益的儲(chǔ)存及存取機(jī)制），必須推廣局域信息中心的局域數(shù)據(jù)中心，以供公用云之計(jì)算儲(chǔ)存。在智能醫(yī)療平臺(tái)上，混合云架構(gòu)包括數(shù)據(jù)和公共數(shù)據(jù)的融合，以及與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備以及遠(yuǎn)方系統(tǒng)之間的大量數(shù)據(jù)連接。

（4）網(wǎng)絡(luò)安全。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將本地、公用云和遠(yuǎn)程地點(diǎn)連接起來(lái)，建立一個(gè)統(tǒng)一、安全的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，需要遵守國(guó)家有關(guān)部門、醫(yī)院和特定程序的法律法規(guī)和法規(guī)；利用VPN 或?qū)Ｓ镁€路將本地連接到公共云，通過(guò)路由器配置、網(wǎng)絡(luò)訪問列表、防火墻等技術(shù)保證網(wǎng)絡(luò)的安全；利用WAF、負(fù)載均衡、DNS/IPS/IDS 等技術(shù)來(lái)防御分布式拒絕服務(wù)的攻擊；利用鏈接傳輸加密和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和通信的安全。

第2 層是平臺(tái)服務(wù)，它的主要功能是管理深度研究工作流程，讓普通軟件開發(fā)者了解醫(yī)療領(lǐng)域的知識(shí)，并在人工智能領(lǐng)域應(yīng)用。平臺(tái)服務(wù)級(jí)提供給用戶用于數(shù)據(jù)清理和建模培訓(xùn)以及最終結(jié)果的工具。在此過(guò)程中，機(jī)器學(xué)習(xí)要求自動(dòng)化設(shè)備不斷調(diào)整迭代。

（1）整合信息與管理。對(duì)于人工智能來(lái)說(shuō)，信息質(zhì)量特別關(guān)鍵，若信息提供給人工智能的不精確或陳舊，那么它的產(chǎn)出以及在閉環(huán)中的商業(yè)決定就會(huì)變得不精確。一個(gè)成功的重要的一步就是信息清除，也就是在信息庫(kù)中，不準(zhǔn)確，不完整，格式錯(cuò)誤，或復(fù)制信息。有必要配置一個(gè)自動(dòng)化的信息清除裝置，利用一些法則和運(yùn)算法則來(lái)對(duì)信息進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)制備中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置、數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳送以及數(shù)據(jù)的處理方法可以根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的第一級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型來(lái)確定。為了保證數(shù)據(jù)的安全和高效，必須建立合適的機(jī)制，將信息以可靠和高效的方法傳遞給使用者。不但要保證使用者能夠輕易、快捷地從不同的終端存取信息，而且要保證沒有任何的私密性和安全性問題。所以，在智能醫(yī)療體系中，需要采用諸如標(biāo)識(shí)與存取、信息保密等技術(shù)來(lái)進(jìn)行信息的處理與管理。

（2）IoT 與人工智能技術(shù)。在沒有不斷擴(kuò)大的物聯(lián)網(wǎng)效應(yīng)的情況下，智能醫(yī)療體系的構(gòu)建是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。物聯(lián)網(wǎng)可以采集并分析無(wú)數(shù)的設(shè)備，產(chǎn)品，傳感器，資產(chǎn)，位置，人員等等，這些信息都是由互聯(lián)網(wǎng)所連接的。人工智能與互聯(lián)網(wǎng)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。從人工智能架構(gòu)的觀點(diǎn)來(lái)考慮，需要規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)、信息儲(chǔ)存、信息分析與安全的平臺(tái)，才能保證其網(wǎng)絡(luò)的成長(zhǎng)，其中包含醫(yī)院的裝置與廠商所產(chǎn)生的信息。

（3）Block 技術(shù).在不損害信息的安全和完整性的前提下，使用區(qū)塊鏈技術(shù)可以讓健康服務(wù)鏈條上不同的參與者分享他們的網(wǎng)絡(luò)，讓他們能夠追蹤信息的出處和變更。更好的醫(yī)療信息分享，就意味著更精確的確診概率，更有效率的治療手段，從而提高了醫(yī)療機(jī)構(gòu)的綜合實(shí)力[3]。

第3 層為應(yīng)用服務(wù)，它能夠提供經(jīng)過(guò)預(yù)提取和訓(xùn)練的機(jī)器學(xué)習(xí)模型和服務(wù)。其中包括圖像識(shí)別，語(yǔ)音識(shí)別，自然語(yǔ)言理解，自然語(yǔ)言處理，NLP。

（1）影像辨識(shí)；利用深度的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大量的圖片進(jìn)行檢索、驗(yàn)證和組織，實(shí)現(xiàn)了人臉識(shí)別、場(chǎng)景識(shí)別、文本識(shí)別和視頻分析等多種應(yīng)用。

（2）語(yǔ)音識(shí)別。一種以機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)的應(yīng)用程序，機(jī)器人和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序產(chǎn)生的自然語(yǔ)言的處理。它可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言理解，語(yǔ)言翻譯，說(shuō)話人識(shí)別，文本分析等多種功能。

（3）自然語(yǔ)言理解與處理。利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了情感分析，搜索引擎，關(guān)鍵詞組，主題建模，趨勢(shì)檢測(cè)等。

（4）深度研究與機(jī)械手。在沒有人為干擾的情況下，患者和醫(yī)務(wù)工作者能夠自然而然地進(jìn)行溝通，而且能夠響應(yīng)被溝通的目標(biāo)的意愿。它的實(shí)際應(yīng)用包括語(yǔ)音支持，移動(dòng)檢測(cè)，機(jī)器人干預(yù)等。

3.3 應(yīng)用體系建設(shè)

隨著數(shù)據(jù)的不斷積累以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化醫(yī)療體系必將成為未來(lái)醫(yī)療信息化的主流。為了避免醫(yī)療領(lǐng)域的顛覆性發(fā)展給當(dāng)前醫(yī)療事業(yè)帶來(lái)的影響，智能人工智能技術(shù)可以與現(xiàn)有應(yīng)用相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)半智能、完全智能化、甚至無(wú)人化。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)各個(gè)智能系統(tǒng)進(jìn)行配置，使之成為智能節(jié)點(diǎn)，取代原有流程的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，從而構(gòu)成智能化系統(tǒng)。

（1）智能節(jié)點(diǎn)。應(yīng)用最新技術(shù)配置到各功能節(jié)點(diǎn)，例如：物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新媒體等。智能節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)醫(yī)療功能單元。例如病區(qū)病房、ICU 單元、門診專科診室、醫(yī)技手術(shù)室、術(shù)后恢復(fù)室等。

（2）智能單元。按照一定標(biāo)準(zhǔn)連接智能節(jié)點(diǎn)成為智能單元。智能單元對(duì)應(yīng)醫(yī)療業(yè)務(wù)單元，例如門診、急診、病區(qū)、手術(shù)室、醫(yī)技科室等。

（3）智能網(wǎng)絡(luò)。連接各應(yīng)用智能單元形成各醫(yī)療流程的智能網(wǎng)絡(luò)。智能網(wǎng)絡(luò)對(duì)應(yīng)醫(yī)療流程，例如門診流程（門診業(yè)務(wù)單元、醫(yī)技業(yè)務(wù)單元和后勤業(yè)務(wù)單元的組合）、急診業(yè)務(wù)流程、出入院流程等。

3.4 生態(tài)體系建設(shè)

智慧醫(yī)療生態(tài)系統(tǒng)將在未來(lái)幾年內(nèi)快速發(fā)展。在“衛(wèi)生中國(guó)”“人工智能”三年規(guī)劃的指導(dǎo)下，各地將進(jìn)一步加強(qiáng)本地醫(yī)療衛(wèi)生、智能醫(yī)療設(shè)施建設(shè)，吸引更多醫(yī)療機(jī)構(gòu)、知名企業(yè)參與到醫(yī)療體系建設(shè)中來(lái)。未來(lái)智慧醫(yī)療的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，公立醫(yī)院、私立醫(yī)院、醫(yī)聯(lián)體、康復(fù)養(yǎng)老機(jī)構(gòu)、醫(yī)藥供應(yīng)鏈公司等都將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等高科技的應(yīng)用，醫(yī)療領(lǐng)域的智能化將會(huì)在社會(huì)上建立起一套完善的智能醫(yī)療生態(tài)系統(tǒng)。

目前智能健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要有以下4 個(gè)領(lǐng)域。

（1）智慧養(yǎng)老?！吨腔劢】叼B(yǎng)老產(chǎn)品及服務(wù)推廣目錄（2018 年版）》是國(guó)家產(chǎn)業(yè)和信息化部、民政部、國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布的，旨在推動(dòng)智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)品及服務(wù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

（2）智慧藥房。通討人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療體系框架下重構(gòu)醫(yī)藥業(yè)務(wù)體系與模式創(chuàng)新。通過(guò)信息化手段降低醫(yī)院藥品儲(chǔ)備損失、減少住院患者人數(shù)、緩解交通擁堵、提高就診質(zhì)量。

（3）智慧醫(yī)療供應(yīng)鏈。以信息化技術(shù)為基礎(chǔ)，以質(zhì)量管理為保障、流程優(yōu)化為核心，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用提高醫(yī)療產(chǎn)品在醫(yī)療服務(wù)中的運(yùn)營(yíng)效率。

（4）智慧健康醫(yī)聯(lián)體。利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，以醫(yī)聯(lián)體為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)、智能的醫(yī)療服務(wù)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等信息技術(shù)的迅速發(fā)展，以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的成熟發(fā)展，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一些共性與非個(gè)性并存的特征。一方面，經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，醫(yī)院的常規(guī)經(jīng)營(yíng)與管理體系逐步完善，功能定型，相關(guān)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的功能基本相同，能更好地適應(yīng)醫(yī)院的生活需要。目前醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)管理已由傳統(tǒng)職能擴(kuò)展到采用科技手段提高醫(yī)療服務(wù)的可靠性和安全性，減少醫(yī)療機(jī)構(gòu)日常工作負(fù)擔(dān)，將有限的人力資源投入到醫(yī)療服務(wù)中。同時(shí)，由于醫(yī)療服務(wù)觀念的提高，臨床科研工作的重視，醫(yī)院信息化、信息化水平不斷提高。智慧醫(yī)療以智能、精準(zhǔn)、迭代頻繁、個(gè)性化和創(chuàng)新為特征，為特定人群、特定業(yè)務(wù)、特定需求提供智能服務(wù)。