医学と人工知能が出会うとき、将来の医学の5つの主要なトレンドを知っておく必要があります

2015年、映画『ベイマックス』は多くの人々の心を動かし、『ベイマックス』というロボットは数え切れないほどの人々の心を溶かしました。映画の中で、ベイマックスは人工知能、医療救助、戦闘能力を統合したロボットであり、その最大の使命は保護することです。

医療救助の観点から見ると、Dabaiはカメラやその他の機器を通じてユーザーのバイタルサイン、健康データ、感情を感知し、医療を提供するための措置を講じることができます。映画の中で、主人公のホンはベイマックスに2回抱きしめられた。1回目は兄の死のためで、ベイマックスは彼が落ち込んでいることを察知し、もう1回目は彼が水に落ちた時で、ベイマックスは彼の体温が下がったことを察知し、抱きしめられた。ベイマックスは、ホンの体温を上げるために自分の体温も調節しました。

人工知能の急速な発展により、医療従事者をロボットに置き換えることはもはや神話ではなくなりました。ワトソンロボット、ダヴ​​ィンチロボット、ロボット看護師、インテリジェント物流ロボット、薬剤調剤ロボットなどが世界中の主要病院で導入されています。

AI+ヘルスケアのさらなる統合と深化、および政策と資金への大規模な投資により、AI支援技術は複数の医療サブセクターでも支援を提供してきました。世界トップ10のAI科学者の一人で、米国の4つの国立アカデミーのうち4つの会員であり、世界最高峰の人工知能カンファレンスであるNIPS財団の会長でもあるテレンス・シェノフスキー氏は、新著『ディープラーニング：インテリジェント時代の中核的原動力』の中で、ビッグデータに基づくディープラーニングが医療業界を変え、病気の診断と治療をより迅速かつ正確にし、将来的にはがんさえも恐ろしいものではなくなるだろうと予測した。

医療分野における AI の応用は、世界中の人々がより手頃な医療支援、より優れた診断、より安全な低侵襲手術、より短い待ち時間、より低い感染率を受けられることを意味し、すべての人の長期生存率も向上します。世界の医療業界の発展から判断すると、AIヘルスケアはこれら5つの分野で私たちの生活に大きな影響を与えるでしょう。

医療画像認識：医師に新たな目を与える

従来の医療現場では、優れた画像知識を持つ医療画像専門家を育成するには長い時間とコストがかかります。さらに、フィルムを手動で読み取ると主観的になりすぎて情報が十分に活用されず、判断プロセスで誤判断につながる可能性があります。

研究統計によると、医療データの 90% 以上は医療画像から得られますが、画像診断は人間の主観に大きく依存しており、誤判断が起きやすい傾向があります。中国医師会のデータによると、中国では毎年約5,700万人が臨床医学で誤診されている。 AIは大量の医療画像を学習することで、医師が病変部位を特定し、診断の見逃しや誤診の問題を軽減するのに役立ちます。腫瘍画像診断は現在、医用画像診断における人工知能の最も広く使用されている応用分野です。その中でも、肺結節および肺がんのスクリーニング、乳がんのスクリーニング、前立腺がんの画像​​診断は、医用画像診断および治療において広く使用されています。

テンセントがAI医療分野に参入して初めて発売した製品であるテンセント・ミインは、すでに食道がんの早期検査、肺がんの早期検査、糖尿病網膜症システム、乳がんの早期検査を実現できる。テンセント・ミインはディープラーニング技術を使用して患者のマンモグラフィー画像を分析し、医師が疑わしい病変（腫瘍や石灰化を含む）の位置を見つけることと、患者の悪性腫瘍を発症するリスクを分析するという2つの主要な機能を実現できるように支援します。

2018年6月、中国国立神経疾患臨床研究センター、首都医科大学人体脳保護ハイエンドイノベーションセンター、中国脳卒中学会が共催した世界初の人工知能ニューロイメージングヒューマンマシンコンテスト「チェーン」カップの世界決勝戦では、一方では世界初のCTおよびMRIニューロイメージングAI支援診断システムが披露され、他方ではニューロイメージング分野の世界トップクラスの専門家25名が参加した。 AIは医師をそれぞれ87%と83%の正解率で破り、医師の正解率はそれぞれ66%と63%でした。両ラウンドとも、AIはわずか15分ほどですべての質問に答え終えましたが、医師は最後の1秒まで戦わなければなりませんでした。

インテリジェントな診断と治療: 誤診にNOを言う

インテリジェント診断と治療は、病気の診断と治療に人工知能技術を応用することです。コンピューターは、医師が病理学、身体検査レポートなどの統計を実施し、ビッグデータやディープマイニングなどの技術を通じて患者の医療データを分析およびマイニングし、患者の臨床変数と指標を自動的に識別するのに役立ちます。コンピュータは関連する専門知識を「学習」し、医師の思考と診断推論をシミュレートして、信頼性の高い診断と治療計画を提供します。インテリジェントな診断と治療は、医療分野における人工知能の最も重要かつ中核的な応用シナリオです。

IBMが開発したワトソンロボットは、3,469件の医学論文、248,000件の論文、69件の治療計画、61,540件の検査データ、106,000件の臨床レポートを17秒で読み取ることができます。膨大な量の医学知識を読み取ることで、ワトソンロボットは短期間で腫瘍専門医になりました。 2012年、ワトソンロボットは米国医師資格試験に合格し、米国の多くの病院に配備され、補助的な診断および治療サービスを提供しました。現在、ワトソンロボットは、乳がん、肺がん、大腸がん、前立腺がん、膀胱がん、卵巣がん、子宮がんなど、多くのがんの診断と治療サービスを提供しています。中国では200以上の医療機関がワトソンロボットを導入しており、契約を結んだ医療機関は全国23省の45都市に広がっている。

医薬品開発：命に時間を与える

人工知能システムは、何百万人もの患者からのビッグデータ情報を利用して、適切な薬を迅速かつ正確に発見し、スクリーニングすることができます。人工知能はコンピューターシミュレーションを通じて、薬の作用、安全性、副作用を予測し、病気に最適な薬を見つけることができます。この技術により、新薬開発サイクルが短縮され、新薬のコストが削減され、新薬開発の成功率が向上します。

たとえば、誰かが癌と診断された場合、インテリジェントな創薬システムは、患者の正常な細胞と腫瘍を使用してモデルをインスタンス化し、正常な細胞を傷つけずに癌細胞を殺す薬が見つかるまで、考えられるすべての薬を試します。効果的な薬や薬の組み合わせが見つからなければ、がんを治せる新しい薬の開発に取り組むことになる。薬ががんを殺し続けても有害な副作用が残っている場合、システムは副作用を取り除くために薬を微調整しようとします。

シリコンバレーの Atomwise は、ディープラーニング ニューラル ネットワークに基づく仮想医薬品発見プラットフォーム テクノロジーを使用して、これまでにないスピード、精度、多様性で低分子医薬品を発見および設計します。 Atomwise の公式ウェブサイトには次のような例があります。Atomwise は独自の技術を使用して、820 万個の小分子の中からタンパク質相互作用阻害剤を発見しました。これは多発性硬化症の治療に使用されることが期待されています。この薬の開発には数千ドルしかかからず、研究サイクルも数日しかかかりません。 2015年、アトムワイズは既存の薬剤候補に基づくAIアルゴリズムを適用し、1日も経たないうちにエボラウイルスを抑制できる2つの薬剤候補を発見することに成功した。過去であれば、同様の研究には数か月、あるいは数年もかか​​っていただろう。

医療ロボット：SFが現実に

ロボットは医療分野で広く使用されています。たとえば、インテリジェント義肢、外骨格、補助装置などの技術は、損傷した人体の修復に使用され、ヘルスケアロボットは医療スタッフの作業を補助します。現在、医療分野におけるロボットの応用に関する研究は、主に外科用ロボット、リハビリテーション用ロボット、介護用ロボット、サービス用ロボットに焦点を当てています。国内の医療ロボット分野も急速な発展を遂げ、市場応用に参入しました。

例えば、天志航の第3世代ロボット「天機」は、四肢や骨盤の骨折、脊椎全節手術を行う医師を支援し、患者の軟部組織の損傷や出血を減らし、回復を早め、医師の疲労を軽減することができます。病院の外来部門では、iFLYTEKの「Xiaoyi」が全国100近くの病院で「サービス導入」され、患者に予約登録、問い合わせサービス、インテリジェントガイダンス、ルート案内、レポートクエリなどのさまざまな機能を提供し、病院の案内業務を分担しています。多くの人にとって痛みを伴い、恐怖を感じる胃内視鏡検査は、患者がカプセルを飲み込むだけで、胃の中で体が「ロボット」に変身して螺旋状のスキャンを行い、その画像を医師のコンピューターにリアルタイムで送信することで、迅速に完了できるようになりました。

もともとSF小説やSF映画の中にしか存在しなかった魔法の生物である医療ロボットは、ゆっくりと私たちの生活に浸透し、徐々に起業や投資の新たなホットスポットになりつつあります。近い将来、映画「ベイマックス」のような守護ロボットが開発され、私たちの生活の一部になると信じています。

スマートな健康管理: あなたのパーソナル健康専門家

人工知能に基づいて構築されたスマートデバイスは、食事、身体的健康指数、睡眠など、人々のいくつかの基本的な身体的特徴を監視できます。簡単な体力評価を実施し、個人に合わせた健康管理プランを提供し、病気のリスクをタイムリーに特定し、ユーザーに身体の健康と安全に注意を払うよう促します。現在、健康管理における人工知能の応用は、主にリスク識別、仮想看護師、メンタルヘルス、オンライン相談、健康介入、精密医療に基づく健康管理などです。

一部の医療企業は、スマートウェアラブル医療機器の開発に着手しています。スマートフォンに接続し、電子カルテなどの複数のチャネルからのデータを統合することで、人工知能システムは患者にパーソナライズされた健康管理プランを提供し、患者が毎日の健康計画を立てるのに役立ちます。同時に、ユーザーは携帯電話や家庭用スマート端末を通じて、いつでもスマート健康コンサルティングサービスプラットフォームに連絡し、専門的な病気の分析や相談を受けることができます。また、在宅理学療法、医薬品の宅配、その他のサービスを提供する専任の健康マネージャーも配置しています。

深刻な睡眠障害がある場合、従来の医療機関では、患者をベッドに横たわらせ、入眠中の脳波と筋肉の活動を監視できる数十個の電極を体に取り付けます。この状態で眠るのは間違いなく困難です。米国のテクノロジー企業が「iBrain」という小型デバイスを開発した。これは自宅で脳波情報を記録し、そのデータをインターネットにアップロードして、データの長期的な傾向や異常を分析できる。この技術は現在、長期介護施設市場に導入されつつあり、高齢者に多く見られる進行性の睡眠障害の解決に役立っています。

医学は常に科学の発展と歩調を合わせており、技術革新と学際的な研究が共同で現代医学の進歩を促進してきました。 Google、Microsoft、Baidu、Tencent、Alibabaなどの大手企業もAI医療分野への参入を急いでおり、AI医療は間違いなく急速な発展段階を迎えることになるでしょう。もちろん、現状から判断すると、医療分野における AI の応用にはまだまだ長い道のりがあります。AI がより良い未来をもたらしてくれることを願っています。