人工智能在慢性病個(gè)性化護(hù)理中的研究進(jìn)展

許 赫，穆 欣，劉 悅，付雪松，張 晶

目前，全球慢性病形勢(shì)異常嚴(yán)峻，已成為影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大公共衛(wèi)生問(wèn)題[1-3]。每年有多達(dá)4 000萬(wàn)人死于慢性病，約占全球總死亡人數(shù)的70%。死亡人數(shù)最多的是因?yàn)樾难芗膊《鴮?dǎo)致的慢性病，每年高達(dá)1 770萬(wàn)例，因糖尿病而死亡的人數(shù)高達(dá)160萬(wàn)例[4]。《中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)與慢性病狀況報(bào)告(2015年)》顯示，2012年我國(guó)18歲及以上成年居民高血壓患病率為25.2%，糖尿病患病率為9.7%。護(hù)理工作壓力日漸增大，然而全球都面臨著護(hù)理人力資源長(zhǎng)期不足的巨大困難，難以滿足社會(huì)醫(yī)療需求。護(hù)理人員工作形式多變、環(huán)境復(fù)雜，還要面對(duì)一定的職業(yè)壓力，這對(duì)護(hù)理工作提出了巨大挑戰(zhàn)[5]。人工智能技術(shù)個(gè)性化護(hù)理的出現(xiàn)不僅能緩解護(hù)理工作的巨大壓力，還能提高慢性病護(hù)理質(zhì)量。本研究對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外人工智能在慢性病個(gè)性化護(hù)理領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行綜述，并闡述其面臨的難題和應(yīng)對(duì)策略，為今后人工智能在慢性病護(hù)理領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提出一些建議。

1 人工智能相關(guān)概述

1.1 概念 在1956年的一次科學(xué)會(huì)議上，人工智能的概念被首次確立，當(dāng)時(shí)的定義：用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)人腦的模擬，讓機(jī)器像人那樣思考和認(rèn)知。目前比較公認(rèn)的說(shuō)法：人工智能是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的科學(xué)技術(shù)[6]。其近期主要目標(biāo)是用機(jī)器來(lái)模仿和執(zhí)行人腦的某些智力功能，并開(kāi)發(fā)相關(guān)的理論和技術(shù)[7]。

1.2 人工智能應(yīng)用于醫(yī)護(hù)領(lǐng)域的發(fā)展歷程 人工智能于20世紀(jì)70年代興起[8]，在經(jīng)歷了三起三落之后逐漸應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)，起到解決醫(yī)護(hù)人員短缺、緩減醫(yī)療資源不足、減少診斷誤差、提高臨床護(hù)理質(zhì)量等作用[9-10]。

2017年斯坦福大學(xué)研究顯示，人工智能皮膚癌診精度可達(dá)專家級(jí)水平[11]。Google研究顯示，人工智能診斷糖尿病視網(wǎng)膜病變精度已可應(yīng)用于臨床[12]。2016年7月國(guó)務(wù)院出臺(tái)《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，支持研發(fā)人工智能以促進(jìn)智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。鄭紅穎等[13]提出人工智能在我國(guó)臨床醫(yī)療診斷、基因檢測(cè)、專家系統(tǒng)以及醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域使用廣泛。2015年我國(guó)構(gòu)建并驗(yàn)證了基于影像學(xué)組標(biāo)簽的術(shù)前預(yù)測(cè)模型，將結(jié)直腸癌淋巴結(jié)清掃的假陽(yáng)性率從70%降低到30%[14]。目前，護(hù)理機(jī)器人的主要功能為獨(dú)立護(hù)理及陪伴式護(hù)理[15]，智能設(shè)備逐漸具有像人一樣的聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫、看等能力[16]。

2 人工智能技術(shù)在慢性病護(hù)理中的個(gè)性化應(yīng)用

2.1 數(shù)字化健康平臺(tái) 在加拿大，研究人員利用數(shù)字化健康平臺(tái)對(duì)慢性病進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和預(yù)防，進(jìn)行個(gè)性化風(fēng)險(xiǎn)研究、分層和管理。慢性病為生活方式病，通過(guò)綜合生活方式改變，90%的糖尿病、80%腦血管疾病(CVD)、70%的腦卒中和結(jié)腸癌是可以預(yù)防的。數(shù)字化健康平臺(tái)采用了人工智能、數(shù)據(jù)可視化和移動(dòng)健康技術(shù)，針對(duì)5種慢性病(冠心病、高血壓、糖尿病、腦卒中和慢性阻塞性肺疾病)、2種心理疾病(焦慮和抑郁)、8種癌癥進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警[17]。如果慢性病危險(xiǎn)因素每年減少1%，就可以減少8 500萬(wàn)美元的醫(yī)療費(fèi)用，如果各項(xiàng)危險(xiǎn)因素達(dá)標(biāo)，那么到2050年至少可以減少5億人口由于腦血管疾病造成的過(guò)早死亡。

2.2 個(gè)性化居家慢性病照護(hù)系統(tǒng) 在西班牙，研究人員通過(guò)建立本體構(gòu)建個(gè)性化居家慢性病照護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)慢性病病人的不同狀態(tài)：11個(gè)生理體征，如體溫、體重、身高、血壓、血糖、心率、血氧飽和度、血紅蛋白等；11種慢性病狀態(tài)，如慢性阻塞性肺疾病、肥胖、缺血性心臟病、哮喘、高血壓、心力衰竭、糖尿病、血脂異常等[18]。

2.3 惡化自動(dòng)化管理系統(tǒng) 在荷蘭，研究人員基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)慢性阻塞性肺疾病建立了惡化自動(dòng)化管理系統(tǒng)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到病人血氧飽和度過(guò)低時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)告病人的情況并做出對(duì)應(yīng)的措施，再通過(guò)大數(shù)據(jù)使醫(yī)生接收到病人的現(xiàn)狀。通過(guò)這一系統(tǒng)可以降低慢性阻塞性肺疾病病人的病死率[19]。

2.4 個(gè)性化生活方式專家決策系統(tǒng) 在美國(guó)，研究人員建立了個(gè)性化生活方式專家決策系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，基于個(gè)體的特征來(lái)預(yù)測(cè)病人10年后的CVD風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)疾病特征提供幫助病人降低10年后CVD風(fēng)險(xiǎn)的最佳生活方式，根據(jù)病人個(gè)人喜好、需求等推薦適合該病人最有效的生活方式并且進(jìn)行改變[20]。

2.5 個(gè)性化飲食指導(dǎo)應(yīng)用程序(APP) 在英國(guó)，研究人員通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法設(shè)計(jì)了一款可以自動(dòng)提供個(gè)性化、易操作的運(yùn)動(dòng)和飲食指導(dǎo)APP。該APP可根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果給出飲食和運(yùn)動(dòng)建議，幫助人們建立健康的生活方式[21]。在我國(guó)，研究人員研制了關(guān)于慢性病的健康飲食管理(一日三餐)軟件，用戶根據(jù)身體現(xiàn)狀進(jìn)行選擇(例如脂肪肝、高血糖、高血脂、高血壓、冠心病等)，然后拍照上傳菜品照片，系統(tǒng)判別是否正確，目的是給病人提供正確的飲食方案。

2.6 可穿戴手表技術(shù) 美國(guó)德克薩斯州立大學(xué)的Mauldin等[22]把智能手機(jī)與可穿戴手表連接起來(lái)，并且利用計(jì)算機(jī)輸入、自動(dòng)識(shí)別、深入學(xué)習(xí)手段得出數(shù)據(jù)，降低院外老年病人發(fā)生跌倒的可能性，有益于預(yù)防早期不良事件的發(fā)生，促使跌倒預(yù)防策略的落實(shí)。

2.7 個(gè)性化虛擬技術(shù) Kairy等[23]在一般康復(fù)護(hù)理的基礎(chǔ)上，把互動(dòng)式康復(fù)游戲平臺(tái)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(virtual reality,VR)相結(jié)合，將遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù)運(yùn)用到了康復(fù)訓(xùn)練中，病人出院后可以繼續(xù)進(jìn)行鍛煉，明顯提高了病人康復(fù)訓(xùn)練的自主性[24]。Next IT開(kāi)發(fā)了一款慢性病病人虛擬助理智能軟件，該軟件的智能終端可以進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，監(jiān)測(cè)病人病情，從而提供適合的個(gè)性化護(hù)理方案[25]。

3 護(hù)士在人工智能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用于慢性病護(hù)理中的作用

在慢性病護(hù)理中，人工智能技術(shù)旨在滿足廣大慢性病病人及醫(yī)務(wù)人員的需求，并且有效地應(yīng)用于臨床護(hù)理中，要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，護(hù)士在其中扮演了重要角色。護(hù)理人員是該項(xiàng)技術(shù)策劃的核心力量，絕對(duì)不是輔助力量。在人工智能技術(shù)的開(kāi)發(fā)階段，人工智能技術(shù)研發(fā)者的很多靈感來(lái)源于護(hù)理人員的臨床實(shí)踐。一項(xiàng)調(diào)查研究顯示，人工智能技術(shù)研發(fā)者與臨床護(hù)理專家對(duì)病人需求的理解差異很大[26]。在設(shè)計(jì)方面，研發(fā)者推薦個(gè)性化的設(shè)計(jì)，而臨床經(jīng)驗(yàn)豐富的護(hù)理專家則更傾向于技術(shù)應(yīng)用的廣泛性、普遍性。在人工智能技術(shù)的應(yīng)用階段，護(hù)士是人工智能技術(shù)的使用者、效果的反饋者和評(píng)價(jià)者[27]。

4 目前存在的主要問(wèn)題及應(yīng)對(duì)策略

4.1 技術(shù)層面 人工智能技術(shù)正處于剛起步的發(fā)展階段，存在一定程度的局限性。目前，人工智能技術(shù)主要針對(duì)慢性病病人的共性問(wèn)題，并不能滿足病人的個(gè)性化需求。未來(lái)，我們需要共同努力，借鑒國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，逐個(gè)攻破技術(shù)難題。作為共同制定者之一的護(hù)理人員，需要善于觀察臨床中的問(wèn)題，積極提供寶貴的建議。

4.2 管理層面 目前，我國(guó)還未制定出統(tǒng)一的人工智能技術(shù)實(shí)施效果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，一些商家為了商業(yè)利益[28]，做出了一些不利于病人的措施，究其原因在很大程度上是因?yàn)槲覈?guó)缺乏人工智能的相關(guān)法律法規(guī)，未來(lái)政府和法律工作者需要制定相關(guān)法律法規(guī)，使人工智能的研發(fā)和應(yīng)用可以在法律的支持下得到更好的發(fā)展。

4.3 資金層面 人工智能的研發(fā)和設(shè)計(jì)需要大量的資金來(lái)支持。新型高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)是我國(guó)技術(shù)創(chuàng)新的主體，增加技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，足夠的資金是必要條件，企業(yè)應(yīng)該增加內(nèi)部的科研經(jīng)費(fèi)投入[29]，政府也應(yīng)該加大力度攻克人工智能技術(shù)在慢性病護(hù)理中的資金瓶頸難題。

4.4 人才層面 人才緊缺也是阻礙人工智能技術(shù)在慢性病護(hù)理方面發(fā)展的巨大障礙。要注重多學(xué)科相互交叉的學(xué)習(xí)，將專業(yè)的人工智能科學(xué)技術(shù)人員與護(hù)理人員的臨床思維路徑結(jié)合起來(lái)，共同助力人工智能在慢性病護(hù)理中的發(fā)展。在教學(xué)上要不斷擴(kuò)展師資力量，傳授人工智能知識(shí)，使之盡早介入人工智能不同的護(hù)理領(lǐng)域，為人工智能應(yīng)用于護(hù)理領(lǐng)域的發(fā)展打下理論基礎(chǔ)；國(guó)家應(yīng)加大支持力度，引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)與人才，研制出更科學(xué)的適用于醫(yī)療護(hù)理領(lǐng)域的人工智能技術(shù)。

5 小結(jié)

在人工智能日新月異的時(shí)代變革中，對(duì)護(hù)理領(lǐng)域來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。我們應(yīng)把握機(jī)遇來(lái)制定更加科學(xué)有效的慢性病個(gè)性化護(hù)理模式，進(jìn)一步提高護(hù)理質(zhì)量。在國(guó)家政策的指導(dǎo)下，“互聯(lián)網(wǎng)+人工智能”將是未來(lái)發(fā)展的大潮流[30]，護(hù)理工作者和技術(shù)研發(fā)者要不斷發(fā)展與創(chuàng)新，使人工智能在不久的將來(lái)能在我國(guó)慢性病護(hù)理中得到普及，不斷提高慢性病病人的生存質(zhì)量，延長(zhǎng)預(yù)期壽命。