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文档简介
数智化诊疗的发展总结2026随着我国的主要矛盾转变为人民日益增长的美好生活需要与不平衡不充分的发展的矛盾,固有的医疗模式已经无法满足人们的需求。多学科赋能医学诊疗方式的出现为人类健康带来了新的曙光,人工智能的浪潮更是在重塑医疗版图,公众对“量身定制”式医疗的渴望日益高涨,医学诊疗服务的出发点逐渐从“以疾病为中心”向“以患者为中心”转变,精准与个体化成为行业新坐标
[1,2]
。数智化诊疗乘势而起,打破了学科壁垒,将数学、人工智能与临床医学深度融合,力图以科学语言优化诊疗标准。然而,跨学科耦合复杂、推广门槛高,加之政策缺位、资金短板、医患认知不足,数智化诊疗仍囿于“盆景式”试点,发展地图呈现碎片化,如何让人工智能与数学模型真正“长”在临床实践里,并同步完成标准化与规模化,已成为人工智能赋能精准医疗必须攻克的最后一公里。本文主要以数智化技术赋能肝胆胰外科的发展和实践为例,通过对数智化诊疗发展现状的阐述及剖析来探讨其未来发展前景。
一、
数智化诊疗建设的意义2024年,数智化微创被写入国家癌症防治与国家四大慢病癌症防治策略,数智化诊疗正式成为引领当今国际医疗发展的前沿高科技
[3]
,国内首创肝癌数智化诊疗团体标准获国家级认可,为肝癌数智化个体化精准诊疗带来了前所未有的机遇
[4]
。该技术使用人工的方法,设计可精度计算的各种计算程序和软件,收集数字医学技术诊疗人类疾病过程中产生的种类繁多的大数据,再利用计算机进行反复学习和记忆,通过挖掘、推理、分析、对比、归纳、总结和自我论证,从大数据中快速提取关键信息,从而对患者身体状态和患病情况得出认知结论,并将其用于疾病的智能化精确诊断、术前规划、导航手术和疗效评估。数智化诊疗的崛起不仅提升了医疗决策的客观性与精准度,也重塑了医患沟通和医生工作的模式,显著放大医疗质效与患者满意度,正推动整个医疗行业迈向高质量、智能化的新纪元。
二、数智化诊疗建设发展历程及现状数智化诊疗模式的出现到实现每一次跃迁,都离不开无数科研团队把创新动能注入诊疗范式的进步。肝癌是严重威胁人类生命健康的重大疾病。以外科手术为核心的综合治疗仍是当前肝癌诊疗的主要策略。然而,即使是接受根治性切除的早期肝癌患者,术后5年复发率仍高达70%~80%
[5,6]
。术中精准识别肿瘤边界并彻底清除微小癌灶,已成为肝脏外科“卡脖子”级痛点,数智化技术的出现为解决这一难题带来新的曙光。“工欲善其事,必先利其器”,数智化微创设备的研发为诊疗新模式的出现奠定坚实基础,笔者团队在数智化-精准诊疗领域扎根数十年取得的瞩目成果已连续被国家卫健委制订的《原发性肝癌诊疗指南》引用及推荐。在传统手术模式的基础上,笔者团队为了解决避免术中损伤关键解剖结构,提出并成功利用3D打印实现了二维模型向三维立体模型的跨越式转变,这方便了医师更好地了解及注意关键位置的解剖结构,从而实现更加合理的术前规划及减少非必要的术中损伤,保证合适残肝体积的保留,从而减少术后肝衰的发生概率。此后为了加深对肝脏解剖结构的认识,笔者团队以血流拓扑原理为基础,根据右肝门静脉三维重建和血管变异的门静脉三维可视化分型,在国际上创新性构建了“方氏”三维可视化肝脏分段,实现了肝脏分段个体化、体积计算肝段化,成为精准肝胆外科的重要里程碑
[7,8]
;在此基础上,为了更好地让技术为临床赋能,笔者团队将三维重建技术融入肝切除手术中,三维可视化引导手术切除的方式应运而生。此外,前期扎实的基础促使团队成功研发了腹腔镜/机器人肝切除导航系统,并首次在临床实践中实现了导航肝切除
[9]
。当技术链条被打通,复杂肝切除的临床画像被重新定义:目标血管清晰可视、断面整齐、零输血、非靶血管零损伤、无术后肝功能衰竭、手术零死亡、住院时间缩短、无瘤生存期显著延长,正如乔治华盛顿癌症中心LyntJohnson教授所言:“增强现实导航联合ICG荧光,正在把腹腔镜手术的安全性和有效性推向新高度”
[10]
。而后笔者团队成功进行了国际首例数智化微创原位Ⅲ型中央型肝癌切除术
[11]
,此手术利用增强现实(AR)导航微创手术,通过术中对关键解剖结构识别率的提高,显著减少了中转开腹率、术中出血、术中输血率、术后并发症,同时也缩短了术后住院时间。随着数智化技术的发展和临床需求,AR联合ICG导航缩小右半肝切除术应运而生
[12]
,尤其通过基于腹腔镜/机器人视频人工智能的初步研究,肝门部血管的辨识度达到96%,肝门部血管的准确识别降低了术中对门静脉、肝固有动脉的损伤率,从而减少了术后大出血及肝功能衰竭等并发症的发生,推动了从经验性的腹腔镜/机器人肝切除向人工智能自动化导航微创肝切除的转变。这不仅解决了肝脏外科疾病诊疗领域如何构建融合宏观解剖结构与微观功能信息的个体化肝脏数字孪生模型以实现肿瘤切除边界与重要管道结构的术前精准规划与术中动态预测的科学问题,也解释了肝脏精准外科如何在动态手术环境中实现多模态异源信息的实时、高精度智能配准与融合的科学问题,还破解了AR导航肝脏手术如何实现人工智能驱动的手术腹腔镜/机器人智能导航与精准控制的科学问题,肝胆胰外科迎来了肝癌数智化微创诊疗的新时代。美国爱荷华大学器官移植中心AlanHemming教授评价:“将AR与ICG荧光用于解剖性肝段切除是一项值得祝贺的工作,随着技术迭代,它必将在临床与微创肝脏手术教学中大放异彩”
[13]
。此后,凭借在数智化赋能肝胆胰外科研究的扎实根底,笔者团队牵头创建了首部以3个关键步骤、16个关键点技术为核心的操作规范和首部国际专家共识
[8]
,该标准不仅融入了外科医师的专业先验知识,而且确保了数据采集过程的高质量,从而为重建关键步骤设定了严格的质量控制准则,有效提升了技术应用的标准化和精准度,推动了该技术在全球规范化应用
[14]
,这是在数智化诊疗时代大背景下铿锵有力的中国声音。美国罗切斯特大学移植和肝胆外科主任RobertoHernandez-Alejandro教授评论道:“这一共识的提出,是成功实施肝脏三维可视化和其他术前规划技术的关键基础,这可以使这种方法在许多复杂肝脏手术实现标准化”
[15]
。与此同时这也是国际上第一部肝脏疾病三维可视化诊治专家共识,为其他学科提出标准化共识及规范提供参考。即使数智化技术的出现大大优化了术中识别关键解剖结构的正确率,但为了解决其血管重建速度慢、精度低,胆道分割效果差问题,笔者团队采用了全卷积神经网络(FCN),实现了全自动智能三维可视化重建系统和首个人工智能3D-MRCP胆道分割系统,实现重建时间缩短80%,精度达脉管四级分支,胆道全自动精细分割及重建,而胆管辨认精度的提高,有效降低了医师在术中由于损伤胆管造成的胆瘘、腹膜炎等并发症的发生;Oh等
[16]
基于Res-UNet架构开发了胆道分割模型,首次实现活体肝移植术前供体非扩张胆道的精准结构规划;Becq等
[17]
与Goldfinger等
[18]
更是提出一种半自动化的胆胰管三维建模方法,结合阈值分割与区域生长算法,并辅以人工交互,成功应用于原发性硬化性胆管炎的病情评估及肝门部胆管癌ERCP引流路径规划,这些成果大大推动人工智能动能转化为治愈效能。与此同时,笔者团队依托人工智能技术,纳入12612张高质量标注图像及341h连续手术视频构建大规模术中解剖结构数据集,以SwinTransformer为核心算法,利用SAM-Med2D大模型为基座进行领域微调,首次实现了多类型血管的实时、高亮可视化,血管识别准确率较现有最佳报道提升13%以上。在手术阶段解析层面,五分类阶段识别模型整体准确率达0.66;若聚焦血管暴露最关键的3个主要阶段,三分类模型准确率进一步提升至0.82。经多中心数据扩增与协同训练,组合模型性能最高可再提高16%。通过引入阶段感知约束机制,误识别率更是降低15%,显著提升了术中导航的可靠性,此方法通过帮助医师更好地在术中实现实时可视化关键血管,降低了术后肝功能衰竭及出血等并发症概率;同时还结合了影像组学技术,实现了微血管侵犯评估、肝功能衰竭、胆道并发症早期预警及术后肝功能动态监测
[19]
,为精准肝胆胰外科提供全流程智能支持,为肝癌术后并发症的发生提供“早预测、早诊断、早治疗”的证据,极大程度地减少了术后并发症对患者的损害。在改进人工智能赋能手术方面的同时,笔者团队也在不断优化肝切除术中可视化设备,成功研发了通过三维可视化联合ICG分子荧光导航
[20]
和近红外一区分子荧光成像仪
[21]
,这实现了ICG荧光从分子细胞层面识别肿瘤边界和导航肝切除;同时通过融合虚拟现实技术立体显示三维可视化模型,增强沉浸感、深度感和立体感;结合以上基础,为了进一步提升术中判断的精准性,笔者团队更是通过AR微创肝切除导航系统的研发,首次实现了新型多模异构图像实时融合与交互导航肝切除术。此后,为了推动肝癌诊疗模式数智化转型,笔者团队构建了肝癌数智化AI-Agent辅助诊疗模型来实现肝癌数智化辅助诊疗、肝癌分期和对应治疗选择;基于自主研发的多模态可信渐进融合技术,提出了一种分层特征融合机制,有效提升了肝癌早期诊断的准确度与系统鲁棒性,可为医师提供具有可信度量化的决策支持
[22]
;此外,还将大模型与智能代理技术相结合,构建了覆盖肝脏肿瘤诊断流程的医学多模态辅助平台。该系统通过动态推理机制,整合影像学与临床多维数据,支持从病灶筛查到预后评估的完整诊疗流程
[23]
,为个体化治疗方案的制定提供了技术支撑。此外,胰腺疾病也是肝胆胰外科常见的难题且严重影响了人类健康。在胰腺相关手术中,胰周血管与胆胰管的辨认是关键,数智化时代的到来实现了重点解剖结构的三维重建、可视化手术规划、多模态影像融合的胰腺手术导航,以及人工智能驱动的术后并发症检测与预警系统。Mu等
[24]
则基于多中心513例术前CT数据训练卷积神经网络模型,提出预测胰十二指肠切除术后胰肠吻合口瘘深度评分体系,其预测性能远远超过传统胰瘘评分系统。Merath等
[25]
则基于决策树算法,整合15657例患者临床数据,构建了涵盖肝脏、胰腺及结直肠手术的术后并发症发生率预测模型。数智化赋能胰腺外科的进展正逐步构建起覆盖胰腺外科“术前规划-术中执行-术后监测”的全流程智能化解决方案
[26]
。在肝胆胰外科诊疗的全流程中,病理无疑是关键的辅助技术。在数智化时代,病理科与时俱进,以信息化和数字化技术为基础,融合智能管理系统,将以往繁琐的病理科管理和工作流程进行优化,发展智慧取材、无人操控组织处理、人工智能质控、人工智能诊断等先进技术,推进病理科的智慧化建设
[27]
,这也为肝胆胰外科诊疗提供了更有说服力的证据。数智化诊疗模式在实现持续高质量发展深入全民的征程中应以如何推动关键技术及人才持续高质量健康发展为基石?应以如何构建共享平台实现多中心数据实时化为依托?应以如何制定统一标准推动数智化诊疗造福全民为核心要义?笔者团队通过在领域深耕20年的经验
[28,29,30,31,32,33]
,主编出版了一系列行内相关专著
[34,35,36,37,38]
,在推动数智化诊疗实现标准化的发展中遥遥领先,首次原创制定了国内第一部关于肝癌数智化微创七项团体标准
[4]
,项目以珠江医院作为发起单位,联合国内外116家医院、217名专家参与起草,并吸纳了英国、加拿大、日本和新加坡等5家国际医疗机构的专业意见,最终形成跨学科、多机构协作的共识性标准。作为国内首个系统性肝癌数智化诊疗标准,其发布不仅为肝癌个体化精准诊疗迎来了前所未有的机遇,也必将有助于统一行业技术规范,提升诊疗效率,推动优质医疗资源下沉。以上是无数肝胆胰外科专家及团队在推动诊疗模式转变以更好顺应时代和人民需求所取得的瞩目成就,通过不断精进专业水平,同时结合多学科新兴技术的优势使得肝胆胰外科治愈率实现新飞跃。同时,也希望通过肝胆胰外科数智化诊疗发展经验总结出一条更加普适于医学各科可复制的发展路线,真正实现数智化诊疗技术真正为全人类健康造福。
三、数智化诊疗建设的前景清华大学智能产业研究院设计研发的人工智能医院AgentHospital能覆盖绝大多数常见疾病和主要重大疾病,而对于支持疾病列表外的疾病,AgentHospital也能提供相当高质量的诊断分析,这无疑是数智化诊疗为人类迈出的一大步,更是为数智化诊疗时代画上了浓墨重彩的一笔中国色彩。尽管数智化技术为个性化精准诊疗开辟了前所未有的可能
[10,39,40,41,42]
,但从尖端设备、复合人才到理念及应用推广,仍有一系列前沿科学难题亟待破解:(1)多学科耦合难:学科多样且复杂繁冗,各学科互通桥梁体系构建不完善不充分,导致在现有体系内无法充分将多学科联合优势合理适当地穿插在临床需求中;同时跨模态配准精度需求极高,而现有理论理解及发展远远超越实践及现实,导致目前能直接落地临床的转化设备及模式稀缺,无法实现将理论及时转化为实现数智化诊疗时代动能的现实基础,进一步阻碍了数智化赋能医疗的发展。(2)全民覆盖率低:数智化诊疗技术融合了医-理-数等多学科,使其先天就存在链路复杂、学习曲线陡峭的特点,而民众受教育程度的不平衡导致其对此高精尖技术的学习理解能力存在差异,这会导致民众认知与接受度远远落后于数智化诊疗技术的发展。(3)专业人才荒:多学科融合赋能的发展以交叉学科人才为核心推动力,目前人才培养模式忽略了未来发展的需求,同时培养多学科人才的成本及难度均较大,人才补充和驱动力不足,现有相关专业人员数量及质量远远达不到社会需求,尤其使得基层与偏远地区缺乏既懂临床又精通算法的支撑力量,数智化技术赋能医疗效率及质量可能无法达到预期。(4)区域发展失衡:数智化诊疗技术是顺应时代发展及人民需求的高精尖技术,在其发展的初期往往实行经济高地先行试点,这会导致在技术试点期间以现有资源进行匹配协调,但我国经济发展呈现区域不平衡的现状,此方案可能无法适应且普及欠发达地区,数智化诊疗技术普及后期发展速度及效果可能会大幅下降。(5)数据壁垒林立:目前医疗领域尚未成功构建实时信息数据共享化平台,且由于中国地理位置跨距大,各地疾病发生发展及特征各有特点,故各机构间诊疗标准相差较大,这极大程度上阻碍了数智化诊疗技术的协同创新。(6)隐私安全:医-理-数联合诊疗模式的诞生,伴随着推动人工智能赋能诊疗新范式的发展,群众的隐私安全相关伦理问题也随之产生,这是在数智化时代无法避免却必须重视的问题,由于初始阶段数据平台构建技术及体系适配必然会存在一定的漏洞,而同时法律又无法及时完善或覆盖面积有限,与群众日益增长的安全意识矛盾必然会阻碍群众选择的意愿及推广普及。(7)伦理问题:伦理问题是医学界贯穿古今不变的争议点,随着数智化融入与人类息息相关的生命健康领域,如何平衡伦理问题与科技发展赋能临床两者的关系也是必须要面对的难题。(8)监管力度不足:监管效率是维持数智化诊疗发展的关键要点,故推动诊疗新范式持续稳定迈上新台阶的关键在于如何提高监管力度。基于此,在前期数字智能化诊疗技术研究基础上,未来数智化诊疗的发展应聚焦六大核心突破口:(1)设备-技术-理念三同步:设备、技术、理念是数智化诊疗发展的基础,通过强化多学科联合攻关,以同步为核心理念实现诊疗级配准精度,不断推动加速设备临床化;(2)普及化设计:普及化是数智化技术赋能临床诊疗的必经趋势,通过不断简化操作技术流,同时提升“数智化诊疗技术造福万家”理念的科普力度,实现数智化真正造福全民;(3)人才梯队扩容:人才是数智化诊疗技术实现持续高质量发展的核心动力,通过建立医-工-数等多学科融合培养体系,实现专业高精尖人才源源不断为诊疗新范式发展赋能,同时重点关注基层专业复合型人才的需求,推动全区域同步进步;(4)政策与资金双驱动:政
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