分析能力是人工智能醫(yī)療器械的核心，其底層基礎(chǔ)算法主要包括知識(shí)圖譜、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)和隱私計(jì)算等。其中，知識(shí)圖譜是以結(jié)構(gòu)化的形式描述客觀世界中概念、實(shí)體及其之間的關(guān)系，可以對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一建模、組織和管理;機(jī)器學(xué)習(xí)利用已有的醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行算法選擇，并基于算法和數(shù)據(jù)構(gòu)建模型，最終對(duì)新的醫(yī)療數(shù)據(jù)作出決定或預(yù)測(cè);深度學(xué)習(xí)通過學(xué)習(xí)醫(yī)療數(shù)據(jù)樣本的內(nèi)在規(guī)律和表示層次，并在學(xué)習(xí)過程中獲得對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋的信息，最終使機(jī)器具有識(shí)別能力、分析能力和決策能力;隱私計(jì)算是指在多個(gè)主體間不直接共享樣本數(shù)據(jù)的情況下實(shí)現(xiàn)合作處理，醫(yī)療數(shù)據(jù)的處理需要使用和收集大量的用戶信息，隱私計(jì)算則在一定程度上保護(hù)了患者的隱私。
技術(shù)方向可分為計(jì)算機(jī)視覺、語音處理、自然語言處理和數(shù)據(jù)分析等。由于技術(shù)發(fā)展所處的階段不同，不同技術(shù)方向的成熟度也不同。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)通過對(duì)影像進(jìn)行智能處理以獲得影像中的信息，由于醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化程度相對(duì)較高，且傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)圖像處理也有多年的技術(shù)積累，因此最為成熟。語音處理和自然語言處理技術(shù)以語言為對(duì)象進(jìn)行分析、理解和處理，在日常生活中應(yīng)用較為廣泛，相應(yīng)算法也較為成熟，但由于此類技術(shù)在醫(yī)療場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)較為薄弱，沒有形成規(guī)模化的知識(shí)庫與語料庫，因此成熟度相對(duì)較差。數(shù)據(jù)分析技術(shù)是通過對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，最大化開發(fā)數(shù)據(jù)功能，發(fā)揮數(shù)據(jù)作用，更多地被應(yīng)用于前沿領(lǐng)域，逐步趨于成熟。
各個(gè)技術(shù)方向被逐步細(xì)化應(yīng)用于不同的技術(shù)場(chǎng)景。計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以對(duì)患者的病理影像進(jìn)行目標(biāo)檢出、判別分類等處理，主要應(yīng)用于病灶識(shí)別、疾病分類等場(chǎng)景，輔助醫(yī)生診斷，提高診療效率和準(zhǔn)確率。語音處理、自然語言處理技術(shù)可以對(duì)患者的語言進(jìn)行智能處理，主要應(yīng)用于語音識(shí)別、語音理解和語義識(shí)別等場(chǎng)景，協(xié)助醫(yī)生管理，節(jié)省醫(yī)療資源。數(shù)據(jù)分析技術(shù)被更多地用于靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、病癥篩查等場(chǎng)景，提高疾病篩查效率。
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和底層算法的不斷更新，人工智能醫(yī)療器械分析技術(shù)的能力不斷提高，應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)大。
分析模式從機(jī)械替代向思考決策轉(zhuǎn)變
機(jī)械替代是通過對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)處理，輸出簡(jiǎn)單的處理結(jié)果;決策思考則是在機(jī)械替代的基礎(chǔ)上增加了對(duì)處理結(jié)果的判斷和診斷。分析技術(shù)應(yīng)用初期主要集中于基本生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和特征提取。其中，預(yù)處理模塊聚焦于對(duì)批量醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注、目標(biāo)增強(qiáng)、數(shù)據(jù)清洗等;特征提取模塊則聚焦于對(duì)批量醫(yī)療影像的紋理、顏色、信號(hào)幅值等特征進(jìn)行提取，其實(shí)際應(yīng)用有通過對(duì)宮頸組織病理影像進(jìn)行處理標(biāo)注出癌變部位、通過處理大量基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行突變基因檢測(cè)。
隨著算法的更新優(yōu)化，分析技術(shù)的應(yīng)用逐步擴(kuò)展到后期診療環(huán)節(jié)，完成機(jī)械替代作用的同時(shí)實(shí)現(xiàn)思考決策。即通過對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)的預(yù)處理或特征提取結(jié)果進(jìn)行良惡判斷，給出分診建議，提供治療方案規(guī)劃，引導(dǎo)手術(shù)定位等。人工智能醫(yī)療器械的分析模式正在從機(jī)械替代向思考決策轉(zhuǎn)變，標(biāo)志著人工智能技術(shù)在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用逐步走深，從基礎(chǔ)邊緣場(chǎng)景向核心關(guān)鍵任務(wù)演進(jìn)。
多模態(tài)融合交互進(jìn)一步提升分析能力
在人工智能醫(yī)療器械中，多模態(tài)融合交互處理是指將多種醫(yī)療信息與數(shù)據(jù)同時(shí)處理并得出一個(gè)更加準(zhǔn)確的結(jié)果。隨著各類醫(yī)療器械的成熟應(yīng)用，可獲取的客觀醫(yī)療數(shù)據(jù)越來越多，同一個(gè)患者運(yùn)用不同設(shè)備檢查，可能會(huì)得出不同的檢查結(jié)果。但是早期由于算力等限制，利用分析技術(shù)對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，會(huì)根據(jù)特定的任務(wù)選擇一種數(shù)據(jù)模態(tài)，隨著算法、算力等優(yōu)化，多模態(tài)融合交互被逐步應(yīng)用于對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
多模態(tài)融合交互技術(shù)分為多模態(tài)融合技術(shù)和多模態(tài)交互技術(shù)。多模態(tài)融合技術(shù)是將來自不同模態(tài)的醫(yī)療信息進(jìn)行整合，以得到一致、公共的模型輸出，提高輸出結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性。如結(jié)合腦電圖、腦磁圖和腦部的功能磁共振成像圖像三種模態(tài)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)患者腦部的高時(shí)空分辨率分析，彌補(bǔ)單模態(tài)數(shù)據(jù)可能存在的信息缺損，提高臨床決策水平。多模態(tài)交互技術(shù)則是充分模擬人與人之間的信息交換，利用語音、圖像、文本等多模態(tài)信息進(jìn)行人與計(jì)算機(jī)之間的信息交換。如高分辨?zhèn)鞲衅鲿?huì)在手術(shù)中提供更即時(shí)的信息反饋和人機(jī)交互過程，提高設(shè)備自適應(yīng)與智能化水平。
情緒識(shí)別將成為分析技術(shù)的熱點(diǎn)方向
初期的分析技術(shù)主要被用于提高診療效率，緩解就診壓力，因此更多集中于對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，包括醫(yī)學(xué)影像、生理信號(hào)和患者病歷等。隨著人們對(duì)情緒和精神狀態(tài)的關(guān)注程度日益提高，針對(duì)情緒、情感、精神狀態(tài)等方面的分析識(shí)別成為熱點(diǎn)方向。人的情緒是對(duì)客觀事物的態(tài)度體驗(yàn)和相應(yīng)的行為反應(yīng)，是一種有意識(shí)或無意識(shí)的情況感知觸發(fā)的心理生理過程，具有很強(qiáng)主觀性。情緒的表現(xiàn)與干預(yù)對(duì)于部分疾病的診斷和治療有著重要作用，例如對(duì)于注意力缺陷、自閉癥等認(rèn)知障礙類疾病以及抑郁癥、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙等精神類疾病而言，精確地分析計(jì)算情緒并進(jìn)行實(shí)時(shí)的回應(yīng)反饋，對(duì)患者日常生活與康復(fù)預(yù)后具有重要意義。
情緒識(shí)別技術(shù)可通過非侵入腦機(jī)接口以及外在行為表現(xiàn)共同感知情緒狀態(tài)，針對(duì)部分患者存在的社交與交流障礙，進(jìn)行基于大腦實(shí)時(shí)信號(hào)的精準(zhǔn)閉環(huán)干預(yù)和評(píng)測(cè)，通過視聽反饋促進(jìn)神經(jīng)可塑性，提高社交腦功能，提升行為訓(xùn)練的效果。目前，用于情緒識(shí)別的人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的研究尚處于起步階段，但隨著人們對(duì)情緒、精神、認(rèn)知等疾病的關(guān)注度逐漸提高，情緒識(shí)別將成為分析技術(shù)的熱點(diǎn)方向。
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