人工智能在中醫(yī)治未病領域的研究現狀與發(fā)展

楊璠　李連新　陳菊

摘要：目的：中醫(yī)藥人工智能成果日漸豐富，越來越成為中醫(yī)藥產業(yè)發(fā)展的新動力。該文對人工智能中醫(yī)治未病領域的研究進展、應用情況、存在的問題進行總結，為人工智能中醫(yī)藥治未病研究提供幫助。方法：收集近15年中醫(yī)健康管理相關文章728篇，篩選出608篇進行重點分析，通過使用CiteSpace文獻處理工具，對文獻進行分析，獲取該研究領域研究熱點為如何通過現代技術促進AI中醫(yī)健康管理模式的建立與應用。結果：提出了建立AI中醫(yī)健康管理模式是實現治未病的根本途徑，對醫(yī)療衛(wèi)生發(fā)展具有重大意義，但是人工智能與治未病的結合還處于萌芽期，面臨著技術、費用、倫理等諸多方面的難題。討論：人工智能與治未病融合逐漸成為醫(yī)學界新的研究趨勢，應深入研究治未病智能化實現的途徑與手段，讓健康惠及全民。

關鍵詞：人工智能;治未病;健康管理;預防

中圖分類號：TP18? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）07-0012-04

中醫(yī)治未病理論萌芽于西周，形成于《黃帝內經》時期，凝聚著中國古代樸素唯物主義思想以及兩千多年的健康養(yǎng)生理念和實踐經驗，逐步形成了以“未病先防”“欲病救萌”“既病防變”“瘥后防復”為內涵的中醫(yī)預防理念。治未病的核心是預防，在機體未出現明顯病理癥狀時，就能預知機體狀態(tài)并采取措施，病未發(fā)而先治，防患于未然。與現代西方形成的健康管理理念有相似之處，健康管理興起于美國，是基于健康促進及干預技術發(fā)展提出的一個新概念，針對個體或群體的健康狀況或健康危害因素進行全面監(jiān)測、評估、干預和隨訪的過程與理念[1]。近年來，我國明確提出要打造以治未病為主導的具有中醫(yī)藥特色的健康保障體系，目的在于調動整個社會的積極性，有效運用有限的資源取得最大的效果，實現全民的健康。由此可見，治未病與健康管理的融合是大勢所趨。

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是一個復雜的概念，是對人的意識、思維進行模擬，生產出與人類智能相似的機器，代替人類完成一些復雜的工作。目前AI已廣泛應用于醫(yī)療衛(wèi)生領域[2-3]，醫(yī)學影像智能識別系統(tǒng)、智能疾病診斷系統(tǒng)、醫(yī)療機器人等，大大提高了醫(yī)療效率，減少了不必要的醫(yī)療資源浪費。隨著現代疾病譜的改變、社會觀念的轉變以及國家政策的出臺，人工智能與中醫(yī)治未病結合是中醫(yī)學融入信息化時代、分享信息化的成果，也是提升中醫(yī)治未病的水平和療效的重要手段[4]，未來很長一段時間內，治未病都將是醫(yī)學界重點研究之一。人工智能作為21世紀最前沿的科學技術之一，必將為中醫(yī)治未病的發(fā)展提供助力，使中醫(yī)學煥發(fā)出新的活力。

1 人工智能與中醫(yī)治未病結合的背景

1.1 社會需求的改變

健康是人類共同追求的最終目標，隨著現代醫(yī)療技術的進步和經濟水平的提高，人們對醫(yī)療資源的需求已不僅局限于疾病的診治，還包括心理、社會適應以及道德上的健康。與世界衛(wèi)生組織（WHO）提出健康的定義相符：“健康不僅是疾病或羸弱的消除，而是體格、精神和社會生活的完全狀態(tài)。[5]”倡導的是治病，更是治“未病”，這與中醫(yī)治未病理論不謀而合。為適應這種轉變，必須有現代新技術力量的注入。

1.2 政策的支撐

2008年，國家中醫(yī)藥管理局啟動“治未病”健康工程方案，拉開了中醫(yī)治未病快速發(fā)展的序幕;2016年，《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》再次強調健康建設的重要性，提出以預防為主、中西醫(yī)并重，發(fā)揮中醫(yī)治未病優(yōu)勢，做到早診斷、早治療、早康復，減少疾病發(fā)生，實現全民健康;同年，《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指出要將云計算、大數據、AI等技術廣泛融入社會各個領域，大力推動AI在健康醫(yī)療領域的應用;2018年，《關于促進“互聯網+醫(yī)療健康”發(fā)展的意見》明確了“互聯網+醫(yī)療健康”的措施，推進“互聯網+”人工智能應用服務。國家對人工智能和治未病的日益重視，為二者的發(fā)展提供了政策上的支撐。

1.3 技術的支持

現代科技特別是AI的發(fā)展為醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展帶來了契機。AI是20世紀50年代出現的一門新興學科，至今已有70年的歷史，理論體系日漸成熟。2016年，智能機器人AlphaGo的勝利[6]，標志著21世紀AI深度學習領域里程碑式的發(fā)展，使AI相關研究應用開始呈現爆發(fā)式的增長。語音識別、計算機視覺、自然語言處理技術等都為人工智能在治未病領域的發(fā)展提供了技術保障。

中醫(yī)領域人工智能相關研究，萌芽于20世紀70年代，中醫(yī)專家系統(tǒng)的建立[7]拉開了中醫(yī)學智能化發(fā)展的開端。近年來，人工智能與中醫(yī)的研究處于蓬勃生長期（圖1），這與人工智能技術的成熟和國家政策的支持密不可分。但同時也可以看到，治未病領域的人工智能目前處于萌芽階段（圖2），相關文獻數量較小，且缺乏全面系統(tǒng)化、整體化的研究。如何多元化、多維度、全方面打造治未病智能化體系應是未來醫(yī)學重點研究方向。

2 人工智能在中醫(yī)治未病領域的具體應用

治未病智能化發(fā)展最重要的是打造治未病核心技術，通過現代化手段促進治未病在個體或群體中檢測、診斷、治療上的精準化[8]，針對個人健康狀態(tài)進行個性化預防。中醫(yī)治未病是對人體生命活動全過程的監(jiān)測，采取預防或治療手段，防止疾病發(fā)生、發(fā)展的方法，在疾病預防中有很大的優(yōu)勢。目前，AI在中醫(yī)治未病領域的應用主要包括：AI中醫(yī)信息采集、AI醫(yī)學影像以及AI基因檢測。

2.1 AI中醫(yī)信息采集

中醫(yī)信息采集是治未病理論發(fā)揮作用的基石，但傳統(tǒng)治未病是在四診信息收集的基礎上，對機體的未病態(tài)、欲病態(tài)、已病態(tài)以及瘥后進行判斷，主要依靠的是醫(yī)者的個人經驗和主觀感受，缺乏客觀化的標準[9]。AI的應用則為中醫(yī)治未病突破這一發(fā)展瓶頸帶來了機會。通過AI及大數據的支持，將中醫(yī)信息客觀化、標準化，將中醫(yī)感性的信息變?yōu)橐远繑祿頊蚀_衡量[10]。中醫(yī)傳統(tǒng)信息采集方法包括望、聞、問、切，從局部與整體雙管齊下。結合AI，望診有基于中醫(yī)藥知識圖譜的舌像診療系統(tǒng)[11]、基于sLDA方法和SVM算法建立的膚色識別模型進行膚色五色識別[12]。平安好醫(yī)生借助AI建立的智能問診系統(tǒng)，能夠實現聽音辨病。問診有基于深度學習與條件隨機的多標記學習方法的慢性胃炎中醫(yī)證型模型[13]。切診有運用BP神經網絡算法建立的脈象信號采集系統(tǒng)，對正常人與病人脈象信號分類進行了探討[14]。

目前中醫(yī)信息采集的客觀化發(fā)展已取得較大突破，衍生的設備逐漸應用到臨床，但仍存在一些問題。四診合參是中醫(yī)整體觀念在疾病診治過程中的具體體現，關鍵在于四診資料要相互參照、印證、補充，而非強調單一診法的深入研究，只有四診信息的采集準確、相互合參，才能全面了解機體狀態(tài)[15]。但目前大多數設備都是單獨從脈、舌、面等某一方面采集信息，較局限，缺乏將四診融合的技術。因此有學者在這方面提出了自己的觀點，如結合多源數據學習、多核學習方法，借助子空間學習方法促進四診合參的智能化[16]，建立中醫(yī)臨床辨證論治方法促進四診合參數據的量化[17-18]，都為四診合參提供了方向。

2.2 AI醫(yī)學影像

運用現代西醫(yī)科學知識橋接人工智能是中醫(yī)治未病發(fā)展強有力的手段之一。醫(yī)學影像是以非侵入性的方式獲得機體內部組織影像結構的技術，輔助和指導疾病的治療。傳統(tǒng)醫(yī)學影像在疾病診療過程中存在諸多問題，例如數據的快速增長、人才的缺口、超負荷的工作壓力、肉眼閱片可能帶來的漏診誤診，都給影像學的發(fā)展帶來了巨大的沖擊。AI的運用則為有效解決這些問題提供了途徑。AI通過圖像識別技術和深度學習對醫(yī)學影像數據進行訓練學習，對疾病的早期識別、篩查具有高度靈敏性[19]。基于AI的醫(yī)學影像對慢性非傳染性病特別是癌癥早期篩查，提高生命質量起著至關重要的作用。英國Avalon AI[20]，首個把深度學習用于老年癡呆癥的公司，通過建立大腦3D核磁共振圖像，運用卷積神經網絡技術對圖像進行分析，判斷大腦是否有患病的傾向，目前有效預測準確率已經達到了75%。國內也有不少研究機構致力于打造AI醫(yī)學影像，力求早發(fā)現疾病患癌風險，實現疾病的早期預防，如用于篩查可疑食管癌的騰訊覓影、由中山大學腫瘤防治中心自主研發(fā)的“中腫智醫(yī)”上消化道腫瘤人工智能診療決策系統(tǒng)。

分子影像是醫(yī)學影像一門多學科交叉融合的新產物，在細胞和分子水平上，對活體生物過程應用影像學技術進行定性和定量研究[21]，可在沒有形態(tài)學改變之前檢出異常，廣泛應用于腫瘤的早期檢測。現代分子影像與AI影像分析相輔相成[22]，運用AI特別是深度學習方法研究PET儀器設計、PET圖像重建量化和分割[23]等，促進了分子影像設備的完善。同時分子影像中融合了數據處理、圖像識別等技術，也為AI影像分析提供了便利。在預防疾病理念上，治未病與分子影像有異曲同工之妙。目前，AI醫(yī)學影像應用主要集中在癌癥和心腦血管疾病等慢性病上，如何擴大疾病篩查種類、提高精準度，是未來AI醫(yī)學影像的主攻方向。

2.3 AI基因檢測

基因檢測與治未病共同促進預防醫(yī)學的發(fā)展?；蚴巧z傳最基本的單位，儲存著人體生、老、病、死的全部信息，人類疾病或多或少都與基因有關聯，是影響人體健康最重要的內在因素?；驒z測是通過特殊設備對細胞DNA分子進行檢測分析，從而判斷所含有的基因類型和基因是否有缺損或異常，對于疾病的預防以及現代治療手段難以解決的病癥有著重大意義。

基因檢測是預防疾病最有效的手段，然而人體基因數量龐大，目前已經發(fā)現和定位了的功能基因就有兩萬多個，依靠“傳統(tǒng)基因+人工目測”并不能發(fā)現所有基因片段上的問題。而AI在數據的分析上具備精準、快速的優(yōu)勢，相較于傳統(tǒng)基因檢測來說，基于人工智能深度學習和數據挖掘技術，不僅可以提高檢測的時效、節(jié)約成本，還對基因突變具有高度敏感性，能夠提供預警。如乳腺癌BRCA1/BRCA2基因突變檢測，對發(fā)現攜帶基因突變者進行手術切除治療，可降低近100%的發(fā)病風險[24];Sophia Genetics公司利用機器學習技術分析患者基因數據，可對基因變異進行評估，準確率在99%以上。AI在基因檢測中有著不可比擬的優(yōu)勢，正逐漸影響著整個醫(yī)學行業(yè)，但由于存在技術水平、費用、倫理學等問題，限制了AI基因檢測的推廣使用。

3 AI中醫(yī)健康管理模式

3.1 文獻研究現狀分析

目前，我國正在嘗試將治未病理論與健康管理理念融合，打造具有中醫(yī)特色的中醫(yī)健康管理模式。以中國知網（CNKI）為數據來源，以“中醫(yī)健康管理”為主題檢索2006年～2020年的文獻，共728篇，人工排除不相關文獻后，共獲得608篇，以CiteSpace為工具，得到關鍵詞共現知識圖譜（圖3）、關鍵詞共現時區(qū)視圖（圖4）、2006年～2020年中醫(yī)健康管理突現詞（圖5）。關鍵詞共現圖譜及時區(qū)圖可以看到，該領域研究重點和方向的變化趨勢。通過圖3可以看到高頻關鍵詞有“健康管理”“治未病”“中醫(yī)健康管理”，代表了該領域的研究重點，結合圖4看到，在中醫(yī)健康管理的基礎上，越來越重視臨床的實際運用與技術發(fā)展，2008年開始出現“糖尿病”“高血壓”“2型糖尿病”等疾病相關名詞，2010年逐漸出現“智能分析”“研發(fā)分析”“技術探析”，近幾年更出現了“互聯網+”“大數據”等與現代技術相關名詞。突現詞可以反映研究領域的前沿與趨勢[25]。圖5可以看到有4個突現詞，包括健康管理法、社區(qū)、中醫(yī)藥、社區(qū)健康管理。通過以上說明，中醫(yī)健康管理是當前實現中醫(yī)治未病發(fā)展的重要途徑，而如何將中醫(yī)健康管理結合現代科技應用于臨床實際、步入基層、實現對疾病的預防是其重點研究方向。

3.2 AI中醫(yī)健康管理模式的建立

建立AI中醫(yī)健康管理模式是實現治未病的根本途徑。目前，我國已經出現了多種形式的中醫(yī)健康管理模式，但基本是對中醫(yī)治未病理論上的延續(xù)[26]，現有治未病領域信息系統(tǒng)也存在諸多問題：（1）依靠收集體檢或就診時的信息建立數據庫，存在數據的來源不能固定、實時更新的缺點;（2）信息收集依靠問卷填寫，耗費大量人力物力，并且缺乏客觀化標準;（3）醫(yī)院自身治未病系統(tǒng)與醫(yī)院信息系統(tǒng)、醫(yī)院與醫(yī)院之間的治未病信息系統(tǒng)數據共享不方便等問題。AI的出現為解決這些問題提供了媒介，近幾年已經開始出現結合“互聯網+”、大數據等建立中醫(yī)健康管理模式的研究。AI中醫(yī)健康管理模式是借助人工智能、“互聯網+”、大數據等信息化技術，在統(tǒng)一的數據中心基礎上，建立中醫(yī)健康管理平臺，以治未病理論為指導，結合現代健康管理理念，通過智能化設備實時采集中醫(yī)信息，傳送到數據中心進行健康狀態(tài)分析，并針對個人參數特征進行精準靶向干預，自動匹配方案，及時對干預效果進行反饋、評價[27-28]，同時可實現治未病數據的長期管理和實時更新訪問。

通過AI對健康進行檢測、干預、評價，是中醫(yī)治未病思想在現代發(fā)展過程中最集中的體現。AI健康管理模式建立有兩大重點技術，一是數據的實時收集，二是中醫(yī)健康狀態(tài)的辨識。雷黃偉[29]等提出運用現代信息化技術手段加快研制家庭便攜式設備，實現實時互聯互動，并在此基礎上提出智能學習型機器人的研發(fā)，提高自主判斷能力，使智能機器人能完成從監(jiān)測到預警，從干預再到評估全過程的自主參與，人機結合共同參與健康管理。陳淑嬌[30]等以體質辨識為指導，提出以證素辨證為核心，以宏、中、微三觀參數為基礎，以數據挖掘和信息處理等為手段和方法進行健康狀態(tài)辨識，是目前健康狀態(tài)辨識的熱門研究方向。

4 展望

目前，國家于2016年立項中醫(yī)藥信息標準研究與制定項目，開始中醫(yī)館健康信息云平臺信息標準化的建立，高度重視本領域工作，于2019年將治未病管理信息系統(tǒng)基本功能規(guī)范以團體標準發(fā)布，為治未病平臺信息化建設提供統(tǒng)一開放的信息標準，供社會查閱使用，該項工作標志著中醫(yī)人工智能治未病研究的信息標準化開啟。信息標準化是信息化的前提和基礎，智能化是信息化發(fā)展的必然趨勢，當前治未病與人工智能融合發(fā)展還處于起步階段，面臨著巨大的阻力，主要體現在：（1）中醫(yī)數據的有效性和科學性;（2）相關技術人才的缺乏;（3）技術的商業(yè)化和產品化;（4）倫理學問題。隨著時代的發(fā)展，中醫(yī)治未病領域必將成為人工智能應用最具潛力的領域之一，多學科融合發(fā)展，合理規(guī)避發(fā)展過程中出現的各種問題，促進中醫(yī)治未病從信息化邁向智能化發(fā)展，實現疾病的防治，維護人類身心健康。

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【通聯編輯：唐一東】

收稿日期：2021-11-15

基金項目：國家自然科學基金（No.81804222）：基于深度學習的“因位性勢”四維中醫(yī)辨證論治算法模型設計;國家重點研發(fā)計劃中醫(yī)藥現代化研究（No.2018YFC1704104）：便攜設備健康服務云平臺構建及示范應用研究;四川省衛(wèi)生健康委員會科研課題（No.20PJ168）：基于自動編碼器和RNN結合的深度學習方法對肺系疾病進行臨床診斷的應用研究;成都中醫(yī)藥大學杏林學者（No.QNXZ2018042）;成都中醫(yī)藥大學2020年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃國家級立項課題（S202010633029）：基于DAELA-LSTM神經網絡構建痛經專有性中醫(yī)辨證模型;成都中醫(yī)藥大學2020年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃省級立項課題（S202010633155）：國際中醫(yī)在線助疫情;成都中醫(yī)藥大學2020-2021年大學生科研實踐創(chuàng)新課題（ky-2021033）：LSTM神經網絡在中醫(yī)胃病病型診斷中的實現

作者簡介：楊璠（2000—），女，重慶人，本科在讀，研究方向為中醫(yī)學;李連新（1998—），女，四川成都人，本科在讀，研究方向為中醫(yī)學;通信作者：陳菊（1987—），女，四川成都人，助理研究員，碩士，主要從事中醫(yī)數字化工作。