让手术决策少走些“弯路”,AI精确预测脑损伤患者预后?

在现阶段医疗AI的发展情况下,人工智能模型可以学习几十万个脑损伤患者的电子健康记录系统中的临床数据,接着根据算法,AI开始“学习”如何整合大量数据进行结果预测。

作者: 药明康德 来源: 药明康德 2019-08-26 13:06:10

突发情况,生命危在旦夕


2017年,一个冬日的午后,一位在车祸中头部受了重伤的老人被紧急送往医院救治。医院里,一群医生、护士簇拥着他,奔向急救室。失去知觉的老人接受插管后,护士为他进行静脉注射。病情危急,治疗时间每拖延一分钟,血液会更快速在大脑内积聚,压迫重要的神经。所以神经外科医生便立即向患者家属提供了预后建议,需要家属一起决定是否为其进行脑部手术。 当时,外科医生表示,虽然脑部手术可以挽救患者的生命,但术中也可能突发危急情况使得病人手术失败,从而陷入昏迷或有一些日常功能受损。危急情况下,面对生命延续与否和生活质量的选择,家属做出决定并非容易之事。因此他们陷入了两难境地……


面对突发手术,医生和家属如何在匆忙和情绪化时刻做出正确决定?


这是神经外科医生经常面临的难题。决定脑部手术需要权衡诸多因素,如患者脑损伤的严重程度、预后、年龄和其他损伤等。医生长期以来通过相对简单的统计学方法来决定是否需要进行手术。现在一些研究人员正在研发相关AI系统,不仅希望引导外科医生给出最正确的治疗方案从而降低误诊率;还希望能使家属提前了解患者预后,减少他们对于医生的疑虑。 


AI技术在医疗领域的应用不少,我们经常可以看到人工智能应用于预测肺癌患病风险、预警中风、早期预警肾衰等领域。但遇到类似突发脑损伤的情况,AI是否能做到快速“响应”,并制定治疗方案确保决策结果万无一失呢?


布里格姆女子医院(Brigham and Women's Hospital)的戴维·贝茨(David Bates)博士说,“但凡需要进行手术决策的情况下,通过算法辅助,医生可以做出更好的决定。”贝茨博士对于使用AI预测脑损伤患者是否手术,持乐观态度,因为得益于电子健康记录系统的不断发展,患者的各类信息(个人信息、病史、疾病检查成像图等)能通过快速有效的途径获得,人工智能相比统计学原理,能更快地将这些信息整合、处理,并进一步做出预测。 目前,神经外科医生们所使用的辅助决策模型基于统计学原理而非AI技术,最常用的系统是国际预防和TBI临床试验分析模型,也成为IMPACT模型,该系统基于评估8000多名中度或重度脑损伤患者预后的研究数据,当神经外科医生将一些关键数据信息输入系统,比如,患者年龄、瞳孔反应、CT扫描结果等,系统便会根据统计学原理计算出脑损伤患者在事故发生6个月后的死亡可能性以及严重残疾的概率。在IMPACT模型辅助计算下,医生做出手术决策相对更容易。


随着人工智能在医疗健康领域的发展,一部分人认为:使用人工智能预测脑损伤患者的死亡率、残疾率会更精确,从而进一步辅助外科医生进行手术决策。根据佛蒙特大学(University of Vermont)一项基于100名患者的研究数据显示,与经验丰富的神经外科医生以及基于统计学的IMPACT模型预测能力相比,人工神经网络对脑损伤患者具有更好的预测能力。


谨慎持疑,渐形成共识


在现阶段医疗AI的发展情况下,人工智能模型可以学习几十万个脑损伤患者的电子健康记录系统中的临床数据,接着根据算法,AI开始“学习”如何整合大量数据进行结果预测。这样看起来,AI的确可以从很大程度上辅助外科医生做出复杂决策,但是未来一旦这样的技术应用于临床,外科医生和系统研发人员需要注意以下几点:


外科医生需保持谨慎、合理怀疑。目前没有相关规定解释,如何界定能使用AI的紧急情况;AI虽是机器,但是它有“人”的思想,一旦参与医疗决策,误诊情况下,责任人到底是医生还是AI厂家这也没有界定清楚;


是否存在数据偏见。研究人员需要确保最原始的、用来培训AI系统的数据集具有普遍性,能够广泛应用至所有脑损伤患者的预测;


病患家属是否相信基于AI的预后。当AI给出一个智能的预测结果,家属是否真的愿意立刻相信?AI再智能,到底还是机器,它如何在短时间内建立起与家属的信任?这一点需要医生和AI研发人员一起攻克,也意味着智能化的应用还是需要人性化加持。

AI预测脑损伤患者预后,还是存在着挑战;可尽管如此,随着越来越多医疗AI的出现,人们也正逐渐形成一种共识,即AI的确可用于确定脑损伤患者预后,也能辅助医生给出最佳治疗方案,只不过过程还需要研发人员再加以细化。让我们期待,在不久后,这样集智能和人性于一体的AI能够问世!说到这里,开头那位出了车祸的老人,他最后怎么样了呢?


术后,2017年冬天


老人的家属们决定采取积极的治疗方案——接受紧急手术,清除脑部积聚血液。通常情况,不止这位老人的家属会做出这样的决定,人们都会希望医生进行手术治疗保住家人的生命。 手术后,老人得救了。但不幸的是,由于术前决策耽误的时间,他脑部受损严重,手术无法完全修复。之后,他在重症监护室里住了几周,依靠静脉输液、呼吸机和喂食管维持生命,生命虽然得以延续了几周但老人失去了生活质量。看着他痛苦的样子,最后,家属决定放弃治疗。 2017年那个冬天,老人的家属如果能提前知道“不管是否进行手术,他几乎都得面对死亡”这一点,那么至少老人的生命中不会有那几周痛苦的ICU记忆。 对于脑受损患者,人工智能的作用也就在于:它可以帮助避免类似于老人那样的结局重复出现。


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