自計算機誕生之初,科學家便嘗試將其應用于醫療領域。上世紀40年代起,已有研究者利用計算技術分析醫學圖像。隨著技術迭代,人工智能正逐步深入醫療核心場景,成為醫生不可或缺的輔助力量。
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這一歷程大致可分為三個階段,從早期基于規則的專家系統,到傳統機器學習,再到如今的數據驅動時代。
最早期的探索可稱為“基于規則的專家系統”階段。研究人員將醫學專家的知識轉化為具體規則,例如通過圖像中的密度、紋理等特征判斷病灶可能性。系統依據這些預設規則進行分析,本質上是對人類經驗的程序化復制。
第二時期進入“傳統機器學習”時代。科學家手工設計特征,將臨床知識融入計算機學習流程。這些特征被提取后,再通過支持向量機、隨機森林等算法實現疾病檢測與分類。該方法仍依賴專家經驗定義特征,但開始讓機器參與學習和判斷。
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真正的轉折發生在2012年后,深度學習推動醫療影像進入“數據驅動時代”。在海量高質量數據與強大算力的支撐下,計算機能夠自動學習具有判別性的特征,完成檢測、分類、分割等復雜任務,為個性化診療提供量化依據。
近年來,參數規模達百億級的大模型與多模態技術興起,標志著“后深度學習時代”的開啟。模型能力大幅提升,但同時也對數據質量、算力資源提出了更高要求。
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在實際臨床場景中,AI的訓練過程與人類學習有相似之處。系統需要大量標注數據,例如在乳腺結節影像中標注“惡性”或“良性”。通過反復比對預測結果與真實標簽,模型不斷調整參數,預測錯誤時受到“懲罰”,正確時獲得“強化”,逐步提升識別精度。
這種學習最終目標是讓AI系統能夠準確區分病灶、檢測異常區域并進行定量分析,如測量密度與紋理特征,從而為醫生判斷提供可靠參考。
現階段,AI尤其擅長處理重復性高、耗時長的任務,如在影像中快速定位病灶,或生成初步診斷報告,大幅提升工作效率與一致性。
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此外,AI還能幫助發現人類難以洞察的規律。例如在同種病癥的不同患者中,治療效果往往存在差異。通過長期隨訪數據訓練,AI可能挖掘出與治療反應相關的新影像特征,這些特征有望成為新的生物標志物,推動個性化醫療發展。
技術落地仍面臨顯著挑戰。其中泛化能力尤為關鍵:在一家醫院特定設備上訓練的模型,遷移至其他醫院或不同設備時,性能可能下降。如何讓模型適應多樣化的設備參數與人群特征,實現廣泛可靠的部署,是當前技術攻堅的重點。
另一挑戰在于決策的可解釋性。醫療關乎生命健康,臨床決策需要依據透明、可追溯。然而當前許多深度學習模型如同“黑箱”,醫生難以理解其判斷邏輯。理想狀態下,系統至少應成為“灰箱”,能夠標識自身不確定的情況,提示醫生介入復核,從而建立人機協同的信任機制。
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除技術問題外,倫理規范、數據隱私與商業模式亦是落地難點。只有構建起合規、可持續的應用生態,AI醫療才能真正融入診療流程。
構建理想的AI醫療系統并非一蹴而就,而需分階段推進。目前,全球范圍內已有超過200款醫療AI軟件獲批上市,主要用于提升診斷效率與一致性,這標志著“第一階段”已廣泛落地。
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下一步,AI將向更多“人做不到或難做到”的場景滲透。例如在臨床試驗輔助、新標志物挖掘等方面,已顯示出積極前景。而從更長遠看,AI有望從單點應用擴展到覆蓋疾病篩查、診斷、治療、預后評估的全流程,實現真正意義上的診療閉環。
這一進程可能需要5至10年時間。當前,AI已在提升醫生工作效率方面發揮重要作用;未來,它或將在疾病全周期管理、個性化治療支持方面取得更深遠的突破。
正如行業共識所示:善于運用AI的醫生,將更好地服務患者。人機協作,而非替代,正是醫療智能化的核心方向。
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