基于大数据的智能辅助诊断

清华大学信息技术研究院数字医疗健康工程研究中心1基于医疗大数据的智能辅助诊疗杨吉江(Yang Ji-Jiang)清华大学信息技术研究院（数字医疗健康工程研究中心）1基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024目录2基于大数据的智能辅助诊断什么是人工智能大数据与人工智能人工智能在健康医疗领域中应用25/8/2024目录3基于大数据的智能辅助诊断什么是人工智能大数据与人工智能人工智能在健康医疗领域中应用35/8/2024人工智能定义2018/3/214基于大数据的智能辅助诊断人工智能是关于知识的学科――怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。人工智能既是一门计算机科学的分支学科，同时又涉及到心理学、哲学和语言学等学科。45/8/2024人工智能的历史演变50-70年代逻辑推理利用逻辑推理能力实现智能70-90年代数据挖掘机器学习，深度学习，数据分析，数据挖掘70-90年代5基于大数据的智能辅助诊断知识工程专家系统，知识总结和挖掘55/8/2024人工智能的子领域知识表述机器学习深度因果推理自然语言处理深度学习自然语言生成深度问答系统（认知计算）虚拟个人助理传感器/物联网机器人推荐系统图形分析社交网络分析仿真建模可视化音频/语音分析图像分析机器翻译6基于大数据的智能辅助诊断PWC：201765/8/2024目录7基于大数据的智能辅助诊断什么是人工智能大数据与人工智能人工智能在健康医疗领域中应用5/8/2024大数据概念的来龙去脉1980年：托夫勒《第三次浪潮》：第一次提到“大数据（BigData）”这个名词，并称其为“第三次浪潮的华彩乐章” 2008年9月：《Nature》推出“大数据”专栏，2009年开始，大数据成为互联网技术的热门词汇2011年6月：发布了关于“大数据”的研究报告，分析了大数据的影响、关键技术及应用领域，得到了广泛关注2012年：舍恩伯格首次提出了大数据的4V特点：Volume,Velocity,Variety,Value,(Veracity)2006年：提出“云计算”概念。云计算的出现真正突出了“大数据”的价值。“云”是高速公路，是支撑，“大数据”是汽车，是价值所在。8基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024大数据的核心价值：预测&数据挖掘Google首次预测美国流感爆发2018/3/219基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024我国健康医疗领域的大数据战略国办发[2015]50号《促进大数据发展行动纲要》国办发[2016]47号《国务院办公厅关于促进和规范健康医疗大数据应用发展的指导意见》《关于运用大数据加强对市场主体服务和监管的若干意见》国家发改委成立医疗大数据国家工程实验室构建电子健康档案、电子病历数据库建设覆盖公共卫生、医疗服务、医疗保障、药品供应、计划生育和综合管理业务的医疗健康管理和服务大数据应用体系。探索预约挂号、分级诊疗、远程医疗、检查检验结果共享、防治结合、医养结合、健康咨询等服10基于大数据的智能辅助诊断务，优化形成规范、共享、互信的诊疗流程。基础性战略资源5/8/2024健康医疗大数据(HealthandMedicalBigData)日常监测数据(DailyMonitoringData)各类日常监测生理信息，生活习惯，心理及精神状态等电子病历与诊疗记录(ElectronicMedicalRecords)含问诊信息、病程记录、病史信息，疾病诊断信息，治疗过程，随访过程，环境信息等用药记录(RecordsofMedicine)药物信息，治疗结果等诊断数据(DiagnosisData)生化诊断、病理诊断、物理诊断、生理信号诊断、影像诊断、基因诊断等健康医疗大数据运营数据(Busi.Data)病人，财务，流程，诊疗，开药等保险与支付(InsuranceandPayment)病人的保险、支付记录，信用记录2018/3/2011基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024健康医疗大数据带来的机遇12基于大数据的智能辅助诊断如何利用和盘活健康医疗大数据？如何利用健康医疗大数据进行个性化疾病的精准预测如何充分挖掘健康医疗大数据中蕴涵的大量的有价值信息利用大数据赋予我们洞察未来的能力预测和分析群体疾病的发病规律分析我国疾病谱5/8/2024ETL(ExtractTransformLoad)医疗健康业务数据MedicalData医疗业务系统MedicalBusi.Sys.数据采集DataCollectionfromPatients转化（Translations）Researchers医疗分析数据模型MedicalDataModelforAnalysis基于医疗健康大数据的智能辅助医疗服务系统基于人工智能的研究平台（ResearchPlf）大数据2018/3/2013基于大数据的智能辅助诊断人工智能+5/8/2024目录2018/3/2114基于大数据的智能辅助诊断什么是人工智能大数据与人工智能人工智能在健康医疗领域中应用5/8/2024从三级预防到一级预防（FromTertiaryPreventiontoPrimaryPrevention）一级预防PrimarynPreventioPreventio三级预防TertiaryPrevetion风险因素管理(RiskFactorsManagement)生活方式干预(LifestyleIntervention)运动管理(ExerciseManagement)健康管理(HealthManagement)疾病预测(DiseasePredication)疾病管理(DiseaseManagement)慢病管理(ChronicDiseasePredication)影像诊断(ImagineDiagnosis)社区医院社区服务站二级预防Secondary基层综合医院n清华大学信息技术研究院数字医疗健康工程研究中心基层专科医院中心综合医院医学中心15基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024三级乃至多级诊疗体系清华大学信息技术研究院数字医疗健康工程研究中心要做自己能做的事基层要充分利用与基层基础的机会，利用成熟的智能技术开展健康知识普及，疾病筛查、预防和干预工作综合医学中心则重点研究疾病规律和诊疗方法利用现代信息和网络等技术实现医学中心与基层医疗机构的信息共享16基于大数据的智能辅助诊断5/8/20242018/3/20清华大学信息技术研究院17医疗中的人工智能人工智能培训科研临终关怀治疗处置决策支持诊断早期检测健康保持通过精确模拟和仿真，可以显著提升培训的专业性和效果，如VR如机器人辅助生活，对话等如机器人手术，自我健康管理，合理用药等如机器人辅助生活，对话等利用AI及物联网，让人们可以做到自我健康管理，并保持健康通过穿戴式设备的监测，让医生等可以对病人某些症状进行早期判断减少误诊、提高诊断效率和准确性帮助医生在医疗服务过程中进行决策，以便及时采取有效方法预防诊断处置预后17基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024人工智能的效应18基于大数据的智能辅助诊断自我监测和预防(儿童肥胖症为例）美国研究表明：48%病人根本没有做肥胖筛查，66%可能没有诊断，54%的人没有得到任何劝告和建议，AI：早期预测、干预、危险生活方式分析等痴呆症的诊断在一些高收入国家，5-6成的痴呆病人并没有被发现，AI：早期发现，准确度可以高达90%乳腺癌的诊治在欧洲，发射科大夫缺口自2012-2025年以16%速度递增AI：降低诊断时间，帮助大夫进行快速决策5/8/2024截止到2015年，IBM的Watson已经阅读了从1967年到2000年的470万份专利和1100万份医药期刊IBMWatson肿瘤解决方案吸纳了300多份医学期刊、200余中教科书以及近1500万页的文字19基于大数据的智能辅助诊断数据包括电子病历、放射影像报告、病理报告、化验结果、医生病程记录、医学文献5/8/2024基层医生医学专家医患连接？信息共享专家连接?医学专家通过线上咨询和转诊，并不能有效放大自己的专科经验和能力医学专家自己有限时间供给患者追求1%优质医疗的天性医疗供需矛盾通过AISAAS把专家？经验放大到基层，并支持基层专科建设医生集团？ⅹ多点执业？ⅹ单点AI？ⅹ20基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024矮小不对称内科疾病、精神心理、神经性厌食消瘦肥胖正常畸形综合症假性甲旁减测量体型体型家族性，体制性生长延迟低正常异常正常生长速率态排畸畸形⑦面部形态学识别，GHD和库欣筛出①筛查智能辅助，结合体征和人口学特征GHD库欣判断库欣综合征⑧库欣综合征判断②Turner综合征甲减④辅助生长激素剂量调整⑤假性甲状旁腺功能低减骨软骨发育不全、粘③生长激 多糖症素匮乏⑨面部形态学识别，Turner筛出畸形人脸形⑥甲状腺功能低减判断甲状腺功能判断基层医生看不了矮小症的两大原因：诊疗规则复杂；关键诊疗节点缺乏经验。矮小症Medthink专科AI产品：关键诊疗节点AI+

支持指南的规则树基层医生需要的专科AI——以矮小症为例21基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024Medthink系统：将一系列专科关键诊疗场景的医学专家经验AI化23模 型用 途特 色基于AdaBoost集成学习模型的面部疾病特征提取人脸内分泌综合症特征识别可以集成CNN网络，SVM等不同学习机模型基于Gabor小波变换弱监督学习人脸纹理体征提取人脸疾病特征提取在传统特征提取的基础上，可以降低对专家标注的依赖基于CNN网络的多特征矮小风险评估模型大幅降低筛查难度和周期，对于染色体和基因疾病，在做相关的染色体检验和基因检验前，初步评估缺陷风险，缩短时间用于在基因检查和染色体检查前，通过一般生化检验和体格检查，对矮小症的发生风险进行评估基于无监督学习网络的辅助生长激素用药剂量调整辅助生长激素用量调整利用CNN+随机过程网络，实现动态调整生长激素用量1422基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024Medthink矮小症专科标准化诊疗中心——支持基层医院的专科开诊Medthink矮小症AI算法围绕矮小症诊疗框架的一系列辅助AI算法Medthink矮小症专科AISAAS服务于基层医院成功开展矮小症专科SAAS的方式Medthink矮小症专科支持服务提供客户开展专科需要诊断和器械医生培训与会诊转诊支持合作医院未开设的检验项目，外包提供，按每次每项目收取分成自主开发，用于面部形态学识别，辅助诊断，投放分成小儿生长发育AI云生长发育专科医生工作站生长发育患者服务平台……第三方产品，用于临床中体重持续监测，辅助诊断，一次性销售个性化用药i服务生长发育相关保险23基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024生长发育临床AI云基层医院生长发育专科临床数据北京协和医院牵头，小儿生长发育协作组生长发育专科研究数据平台协作组成员开展专科协同专科科研的工作平台生长发育CDR生长发育专科临床AI协作组中的基层医院成员开展临床专科的全面支撑解决方案Medthink矮小症专科标准化诊疗中心——KOL医教研协作支持24基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024数据研究验证平台儿童保健早期筛查科普发现和转诊网络推广门诊实验用药随访社区/学校妇幼保健院协和医院通过社区卫生中心/乡镇卫生院/幼儿园、中小学校医筛查廊坊市5.1万～6.2万新生儿，覆盖80万少年儿童发育靠后6%~10%转诊至市妇幼筛查中发现后转诊率50%计算每年门诊筛查人群1.2万约0.54%为疑难患儿疑难病例向协和转诊Medthink实现的基于AI的矮小症专科分级诊疗体系社区卫生服务中心、乡镇卫生院、幼儿园/学校校医ToC的生长发育患者服务平台作为生长发育标准化诊疗中心一部分，患者服务平台的主要功能包括科普、医患交互，在廊坊市可以聚集起约10～15万的关注生长发育的C端家长流量25基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024儿童生长发育迟缓智能诊断辅助系统基层诊所Clinics医院或医学中心HospitalsorMedicalcenters智能辅助系统AIAssistedsystem80%20%65%35%BeforeAfter26基于大数据的智能辅助诊断5/8/2024优点Advantages:个性化更强MorePersonali