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沃森:全美第一肿瘤医院“电脑医生”开始坐诊

沃森:全美第一肿瘤医院“电脑医生”开始坐诊
2014-11-26 全球顶尖医学 蓝色成长营


在美国肿瘤专科医院排行榜上,位于德州休斯敦的安德森癌症中心有不可撼动的领先地位。而在该院,被誉为“未来最好的癌症专家”的医神,却是一台超级计算机——这个电脑医生名叫“沃森”,由IBM的30位工程师耗时3年研发。未来,除了癌症及预防保健以外,它在医疗卫生领域还会有更多的应用…


绝大多数人都对华生(Watson)这名字不陌生,《神探福尔摩斯》里始终陪伴主角夏洛克的退役军医。未来某天,当你走进医院诊室的时候,也许真会碰到“华生医生”,但他不是福尔摩斯的“好基友”,而是IBM研发的超级计算机——电脑医生Watson。因翻译习惯变化,在中国,它通常被叫做沃森。


“沃森医生”已经在美国安德森癌症中心(M.D. Anderson Cancer Center)上岗。该中心和IBM经过一年的合作,联合开发出一款癌症治疗软件,名叫“肿瘤专家顾问(Oncology Expert Ad-visor,OEA)。OEA的核心正是IBM沃森电脑,通过沃森的认知计算能力,从病人病例和丰富的研究资料库中寻找资料,为临床医生提供有价值的见解,从而帮助医护人员找到最有效的治疗方案。


“我们将在今年晚些时候投入使用。”安德森中心基因组医学女主席、美籍华裔医学博士琳达·金(Lynda Chin M.D.)表示,肿瘤专家顾问目前暂时以白血病为首要对抗目标,要处理其他类型癌症还需2年时间。IBM沃森业务部主管马努基·萨杰纳(Manoj Saxena)则公布了一项数据:在最先应用沃森医生的肺癌领域,目前90%护士都遵照它的指令进行工作。


沃森医生:全美第一医院里的“登月计划”
这是沃森继2011年成为全美国最聪明的“人”登上媒体头条后,再次高调出现在公众视野中。


技术公司喜欢用“登月计划”来形容自己最有雄心和意义的项目,沃森就是IBM登月计划的核心,其名字来源于IBM创始人托马斯·沃森先生。沃森第一次亮相,就在美国哥伦比亚广播公司经典智力竞答电视节目《危险边缘》中打败两位实力最强的总冠军。现如今,沃森转战医疗领域,是否能再次击败人类,甚至取代医生的地位?


电脑沃森医生使用人工智能(AI)技术、先进的自然语言处理和分析技术,凭借从各种渠道搜集的海量数据(包括医学期刊、教科书以及从使用该系统的医师或医院收集来的信息),它能迅速给出“意见”,指导医生做出诊断和治疗决策。


沃森并不直接告诉医生该如何做,而是提供一系列的诊断建议,每个建议都附有信心指数以及达到最优治疗效果的相关支持证据。医生们只需在iPad上输入一段纯文本文字,比如“病人的痰液中有血丝”,沃森就会在30秒内为不同病人开出候选药方。


据测算,沃森的诊断准确率达到73%。《第二个机器时代》的作者、来自麻省理工学院的安德鲁·迈克菲(Andrew McAfee)接受采访时断言,虽然沃森目前还不是世界上最好的诊断专家,但离这一天的到来应该不会太遥远。


与安德森癌症中心的合作,是沃森目前获得的最大一笔交易。
作为美国排名第一、全球公认的最好的肿瘤专科医院,安德森癌症中心每年有超过10万多名来自世界各地的患者,其累积的肿瘤临床数据和医学知识数以万计,不论深度和广度,都是病人护理和临床试验的宝贵数据。如果让这些数据困在医生手里或者远程数据库中,恐怕是白白浪费资源。作为大数据时代产物的电脑医生沃森,能把云数据有效部署到医患护理流程当中,有了它,安德森癌症中心得以建立一套全新的诊治体系。


病患来中心就医后,系统将创建一套医疗过程、临床病史档案,与来自中央病例数据库中的临床案例信息进行纵向收集、提取以及整合,并对接与已发表医学文献、研究知识库,凭借沃森超强的认知能力,针对每一位癌症患者的测试结果,从此类复杂数据当中提取有价值结论,生成个性化治疗与病情管理选项。


该体系可以双向服务于医患两方。癌症中心的临床医生可通过计算机或移动设备网络调取沃森医生存储的数据,再以实际情况为基础,用更安全、更高效的护理标准照顾患者,提高治疗效果;同时,患者也可以在全球范围内访问安德森的汇总报告,在沃森医生的指导下得到对病情发展的正确了解。


“肿瘤专家顾问的一大特色在于,它不仅基于现有癌症治疗途径提出治疗建议,”琳达·金说道,“这套系统的设计前提在于肯定这样一个结论:那就是,如今我们所了解的知识并不足以帮助癌症患者康复。”


它同时担任了两大角色:临床医生的参考指南和虚拟专家顾问。它会将癌症患者自动匹配到适当的临床试验中,在证据和经验的基础上,为患者提供参与临床试验中新型疗法的机会,从而更有效地与癌症展开斗争。它还可以通过比较来确定患者对于不同疗法的机体反应,发现分歧之间的共性,以帮助分析检验的结果,从而推进研究人员和临床医生不断推进癌症治疗的方法。这样甚至有助于医学经费浪费问题的解决:目前美国医学研究年投入经费总额达950亿美元,但只有6%的临床试验能按时完成。


这种治疗体系在临床实践中初见成效。从事临床研究的考特尼·狄娜铎医生(Dr. Courtney DiNardo)指出,几个月前,一位患者在白血病治疗过程中感染了一种可能威胁生命的并发症——肿瘤溶解综合征。而发现症状的正是肿瘤专家顾问。最后,在沃森这位顾问的帮助下,她成功预防了病人肾衰竭及心脏病的发作。


除了安德森癌症中心外,沃森还与纽约斯隆-凯特林医院(Sloan-Kettering hospital)、克利夫兰诊所和美国最大的健康险公司WellPoint有着业务合作。沃森项目在克利夫兰诊所的领队医生尼尔·梅塔(Neil Mehta)说道:“我不慎没有注意到几个病人的特殊情况,但沃森发现了。它未必每次都能做出正确诊断,但明显越来越好。”


电脑医生进化路:Dr.沃森未来将承担医生八成工作量
虽然沃森的出现从一开始就带着强烈的“主角”光环,但它并非历史上第一个依靠人工智能的诊断专家,当然也不会是最后一个。


上世纪70年代,美国匹兹堡大学的研究人员开发了用于诊断普内科复杂病症的软件“快捷医疗参考”(Quick Medical Reference),这款医疗诊断专家系统的特点是使用介面非常友好,能够诊断超过600种疾病,收集了4300种临床表征(包括病情症状、医生问诊、实验室检验结果等),经过系统程序运算,提高快速诊断的可能性。


1972年,美国斯坦福大学开始研制MYCIN系统,74年基本完成并投入应用。MYCIN是许多抗生素药名的后缀,因此这是一个帮助医生诊断住院的血液感染患者、并选用抗菌素类药物治疗的专家系统,至今仍颇具代表性。


80年代,美国麻省总医院(MGH)开始开发和完善DxPlan项目。DxPlan所涵盖的知识领域包括内科各专科的多数疾病及临床表征,主要以IBM的个人电脑为程序开发工具。使用者可向电脑咨询下一步应作何种检验及测试,以最少的花费得到最多的信息。


2010年秋,“伊莎贝尔保健系统”在美国佛罗里达州的奥兰多保健医院联网使用,为医生提供可靠的诊断和治疗建议,一些经验较少、临床实践不多的医生能从该系统获得更多帮助。不过,伊莎贝尔只能通过与多功能医院保健系统联网才能使用,使用速度较慢,价格也颇为昂贵。


时间一跃而到2013年,电脑医生沃森登上医疗舞台,它既是癌症诊断专家,又是医疗服务利用情况管理的专业人士。从此,计算机辅助诊断翻开新的一页,正式迈入“沃森时代”。作为电脑医生中的“10后”,沃森的运作模式已经非常类似人脑,自然语言处理能力能全方位地模仿人类的医生。例如,像真人医生一样“当面”听取病人对疾病的叙述,再对病人的问题进行解答,然后做出诊断和开出药方。


在沃森医生的诊治实践中,有一件事让人们惊叹于其“聪明”。
有两位妈妈向它描述了自己儿子的症状。第一个妈妈说:“My son is very bright and sen-sitive, but has difficulty focusing on schoolwork outside of the classroom setting, even when it is just light reading.(我儿子非常聪明灵敏,但只要一离开教室的环境,就很难集中注意力学习,连读休闲的书都不行)”另一个妈妈则表示:“My child seems sensitive to light, stating that when the sun is very bright he won't even go outside to play with other kids until just after it is setting.(我儿子似乎对光很敏感,他说太阳太大就不跟小伙伴去玩,除非太阳下山)”


两段话里的bright、sensitive、setting等相同的词汇,却有完全不同的含义,人类理解起来轻而易举,但对多数AI而言却如同令“人”崩溃的字谜。而沃森不一样,尽管它无法理解人类语言中的情感色彩,但对正确含义的洞察力却被誉为“像妈妈对孩子一样敏锐”。


未来,电脑最终将取代医生的80%的工作量,并极大地提高他们的能力和工作质量。Lifecom公司的临床试验表明,借助于诊断知识引擎,医生及其助理们不必通过实验、扫描或检测就能使诊断结果的准确率达到91%。另外,75%的病例能被筛选出来交给注册护士负责,剩下的少数病例再让医生处理。总而言之,技术弥补了人类的缺点,放大了人类的优点。


从帮医生看病例、开处方,到帮助医生诊断疾病、做手术,电脑的身影在现代医院已经几乎随处可见。一般而言,医生所做的工作主要包括:检查、测试、诊断、开药、行为校正等等,而通过传感器、数据收集以及分析,所有这些诊断和治疗工作,电脑都能帮忙做,甚至能够比一般医生做得更好。和人类医生相比,电脑医生具有三大优势:


首先,电脑医生精通医学:从大量医学工具书、医学杂志、临床诊断手册、医疗电子记录,到百科全书、词典、图书、新闻甚至电影剧本,电脑几乎可以存储所有可用的医学知识。与之相比,人脑的记忆容量有效,绝大多数医生都不可能读完和理解最新的5000份有关心脏病方面的研究论文,更不可能记住人类可能患上的1万多种疾病,时间久了很多信息还会慢慢遗忘。


第二,电脑医生诊断疾病准确率高。是人都会犯错误,但在事关人命的医学领域,再细微的差错也可能致命。一般专科医生对本专业之外的医技掌握有限,在跨界的复杂疾病中容易误诊漏诊,误诊率可能达到15%。今年4月美国发表一份研究报告估计,全美每年有1/20非成年人被医生误诊。而电脑医生的误诊率更更低:电脑不存在主观偏见,所有的决策都基于证据,无认知偏差,基本可信。


最后,电脑医生总体成本较低、出诊率高。虽然电脑医生的制造和训练费用非常昂贵,但一旦投入运行,它的诊断成本几乎为零。并且电脑医生的另外一个优势还在于,其出诊率为百分百。“他”从不会因为生气、生病、紧张、难过、离婚、失眠、心烦意乱等千奇百怪的原因而缺诊,甚至不需要你专门跑去医院看病,更不会像《豪斯医生》里的怪医一样,恃才而骄。只要你有一台电脑或者一部智能手机,电脑医生几乎随叫随到。


梦想照进现实:电脑医生何时完全取代人类?
信息技术正以破竹之势变革着现代医疗领域。根据市场研究公司Insight Research的数据,未来6年内,美国卫生保健行业将会在信息产业投入690亿美元。英特尔和思爱普(SAP)已经开始与加州大学伯克利分校的研究人员合作,开发具有竞争力的医用超级计算机。


沃森已经是个超级明星 有自己的脸谱主页
乐观派人士大胆猜想,电脑医生的出现,可能会改变医学领域的游戏规则,医疗模式、尤其是医患互动模式将全方位创新。激进观点更是认为,信息技术改变的不只是医疗方式,也是医疗主体的颠覆,甚至有人在题为《我们需要医生还是算法?》的文章中预测,计算机和机器人将取代美国4/5的医生。


有人对此表示担忧:如果什么事都能由电脑来完成,那么医生这一职业还有存在的必要吗?


目前来说,要考虑“电脑能否取代医生”这一问题,或许还为时过早。毕竟现在电脑仍然只能充当医生助理的角色,离电脑医生真正完善并完全普及开来,还需要很长的一段路要走。


即使是披着夺目光环、高调进入公众视野的沃森医生,目前的进展也并非一帆风顺。IBM首席执政官弗吉尼亚·罗曼提(Virginia Rometty)曾预测,沃森在未来10年内收入将增长到100亿美元,但现实的情况是,截至去年10月底,沃森实际带来的收益远远落后于预期,总收入还不到1亿美元。据《华尔街日报》报道称,只有少数的客户在日常业务中使用沃森。


在最终被证实能提高效率、减少开支之前,绝大多数医院并不会买账。加州大学旧金山分校的校长兼肿瘤医生苏珊·戴斯蒙德-海尔曼(Susan Desmond-Hellmann)直言:“临床医师只相信证据。”


克劳斯-彼得·阿德拉森(Klaus-Peter Adlassnig)是维也纳医科大学一名计算机科学家,同时也是《人工智能医学》杂志的总编。在他看来,类似沃森的电脑医生,究其本质而言,其实就是一个搜索引擎,可以回答用自然语言提出的各种问题。随着时间的推移,电脑虽然也会总结自己的错误,但它们从医学文献和案例研究中获得的知识很空很泛,对医务人员来说,这些知识在临床环境中不一定非常具有价值。


电脑医生的智力虽然很发达,但它的脑袋却“缺根筋”。它们缺乏人脑对于知识理解和应用的灵活性,也不具备一名医生通常所需要的判断力和直觉。还有一个不得不考虑的问题是,类似沃森这种英语语系的电脑,引用到其他语言国家时怎么办?就拿中国来说,中文之博大精深,电脑医生不一定能完全理解每句话的奥义。


并且,行医远远不是处理数据这么简单,病人和家属的情绪抚慰,在实践中把握细微差别、学习掌握不确定性,无论哪一点,都离不开人类医生。最广博的医学数据和最顶尖的处理能力,都无法教会一台电脑如何像人类医生那样爱护病人。


更不用说一旦用算法取代医生,《豪斯医生》里的主角变成一台冷冰冰的机器,那么电视剧将会变得多么无趣。


但电脑医生真的无法取代人类吗?以现代科技发展水平论,不宜太轻易下结论。也许医疗专业人士的态度值得借鉴:医生们众口一致地给沃森医生点“赞”,但他们仍然强调沃森暂时还不能完全替代人。就像福尔摩斯和华生一样,二者并非竞争对手,而是一对好搭档。(原文标题:全美第一肿瘤医院“电脑医生”开始坐诊)
文章转自全球顶尖医学
Giving advice at the right time has to involve a great deal of intelligence.

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