人工智能技術(shù)發(fā)展日新月異，正深刻改變著傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的研究范式與臨床實(shí)踐，成為醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動(dòng)力之一。 鑒于人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用的重要性，以及我國在該領(lǐng)域發(fā)展的迫切需求，國家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中國科學(xué)院聯(lián)合部署了“人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目。

項(xiàng)目組建了由心腦血管疾病、腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病等領(lǐng)域的臨床專家，以及計(jì)算機(jī)、人工智能、機(jī)器人等領(lǐng)域的技術(shù)專家，文獻(xiàn)情報(bào)研究人員和相關(guān)管理人員組成的戰(zhàn)略研究團(tuán)隊(duì)。研究團(tuán)隊(duì)邀請了國內(nèi)多位在人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域活躍的院士及中青年科學(xué)家，歷時(shí)5年，開展了廣泛的調(diào)研和深入的討論。

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人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用

國家自然科學(xué)基金委員會(huì), 中國科學(xué)院編

北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 11

( 中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略)

ISBN 978-7-03-083775-2

本書系統(tǒng)分析了人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用的科學(xué)意義與戰(zhàn)略價(jià)值，梳理了相關(guān)定義、該領(lǐng)域發(fā)展規(guī)律，并對(duì)其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了預(yù)判；進(jìn)一步從戰(zhàn)略規(guī)劃、研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展、人才團(tuán)隊(duì)與平臺(tái)建設(shè)多角度分析該領(lǐng)域總體發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了心血管疾病、腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病以及醫(yī)療機(jī)器人 5個(gè)優(yōu)勢領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上，分析該領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題與核心技術(shù)問題，并提出優(yōu)勢領(lǐng)域未來發(fā)展思路與重點(diǎn)方向，針對(duì)現(xiàn)有問題與挑戰(zhàn)，提出對(duì)策建議。

基于人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用的發(fā)展規(guī)律、發(fā)展趨勢和發(fā)展現(xiàn)狀分析，本書面向我國未來15年的科技發(fā)展需求，梳理了人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵科學(xué)問題和核心技術(shù)問題，并針對(duì)我國在心血管疾病、腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病和醫(yī)療機(jī)器人五大優(yōu)勢領(lǐng)域的人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用，提出未來發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)發(fā)展方向。

1.關(guān)鍵科學(xué)問題

我國的人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用需要解答的關(guān)鍵科學(xué)問題包括：

①人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用中因果推理的理論和方法論問題；

②人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的算法透明度與可解釋性問題；

③人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用模型的泛化能力問題；

④醫(yī)學(xué)領(lǐng)域多模態(tài)數(shù)據(jù)融合問題。

2.核心技術(shù)問題

目前，人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用的共性技術(shù)涵蓋機(jī)器學(xué)習(xí)算法、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、醫(yī)療機(jī)器人等?；谶@些共性技術(shù)的分析，我國需要進(jìn)一步攻關(guān)的核心技術(shù)問題有：

①數(shù)據(jù)質(zhì)量問題與數(shù)據(jù)標(biāo)注技術(shù)；

②醫(yī)療數(shù)據(jù)共享與安全；

③人工智能醫(yī)學(xué)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化及評(píng)價(jià)；

④醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸，包括機(jī)器人感知認(rèn)知能力缺失、與其他醫(yī)療設(shè)備協(xié)作不足、核心零部件依賴進(jìn)口等問題。

3.優(yōu)勢領(lǐng)域的未來發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)發(fā)展方向

未來，我國人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用的發(fā)展目標(biāo)是：利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)現(xiàn)新型生物標(biāo)志物或數(shù)字化標(biāo)志物，闡明潛在的疾病機(jī)制，開發(fā)以“數(shù)字療法”為代表的新型治療方式。在醫(yī)院內(nèi)部，通過人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)、更高效的多學(xué)科診療模式；在醫(yī)院外部，通過人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的健康監(jiān)測、疾病預(yù)警等主動(dòng)健康管理模式。同時(shí)，利用人工智能技術(shù)促進(jìn)重大疾病分級(jí)診療的規(guī)范化、科學(xué)化和個(gè)性化，實(shí)現(xiàn)疾病防治的關(guān)口前移，避免治療不足或治療過度的情況。通過人工智能技術(shù)，促進(jìn)醫(yī)療體系從疾病診治轉(zhuǎn)向健康維持、疾病預(yù)防和病程延緩的綜合模式。在宏觀層面上，通過人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用縮小地區(qū)間醫(yī)療資源差距，將新興技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求深度融合，助力國家醫(yī)療衛(wèi)生和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

要真正實(shí)現(xiàn)人工智能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用，需綜合布局?jǐn)?shù)據(jù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和管理設(shè)備，構(gòu)建嵌入醫(yī)療工作流程的決策支持系統(tǒng)，利用人工智能產(chǎn)品優(yōu)化臨床研究和醫(yī)療服務(wù)流程。本書著重提出了我國人工智能在心血管疾病、腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病和醫(yī)療機(jī)器人五大優(yōu)勢領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。

心血管疾病領(lǐng)域

在心血管疾病領(lǐng)域，我國人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用的重點(diǎn)發(fā)展方向包括：

①疾病預(yù)防方面，基于高效的分子流行病學(xué)研究，進(jìn)行精準(zhǔn)的疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測和防控；

②疾病篩查與診斷方面，融合心電圖、多模態(tài)影像、可穿戴設(shè)備、自然語言處理等技術(shù)，構(gòu)建智能輔助診斷系統(tǒng)；

③疾病治療方面，針對(duì)心力衰竭等高危事件，實(shí)施分層管理，利用人工智能指導(dǎo)治療方案和監(jiān)測治療效果；

④健康管理與疾病康復(fù)方面，重點(diǎn)關(guān)注基于遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)的數(shù)字療法研發(fā)，為患者提供便捷、高效的康復(fù)支持。

腫瘤領(lǐng)域

在腫瘤領(lǐng)域，我國人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用的重點(diǎn)發(fā)展方向包括：

①疾病診斷方面，基于宏觀、介觀、微觀圖像提供多模態(tài)的數(shù)據(jù)和多元量化指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)可解釋跨模態(tài)醫(yī)學(xué)影像分析，以可視化的方式呈現(xiàn)腫瘤病理的診斷思路，形成智能化診斷系統(tǒng)；

②疾病治療方面，根據(jù)腫瘤的病理分型研發(fā)人工智能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)快速選擇治療策略，分析治療效果，預(yù)測病理預(yù)后，輔助建立多學(xué)科的腫瘤診療過程場景模型；

③醫(yī)學(xué)影像分析方面，重點(diǎn)發(fā)展跨模態(tài)技術(shù)，對(duì)海量影像數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、匹配、推理等。

神經(jīng)系統(tǒng)疾病領(lǐng)域

在神經(jīng)系統(tǒng)疾病領(lǐng)域，我國人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用的重點(diǎn)發(fā)展方向包括：

①疾病診斷方面，基于腦電圖、核磁共振影像、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等的數(shù)據(jù)，以及可穿戴設(shè)備采集的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)反映大腦健康和大腦年齡的生物標(biāo)志物，構(gòu)建認(rèn)知功能障礙發(fā)生發(fā)展的預(yù)測模型，建立用于早期精確診斷的智能診斷系統(tǒng)。

②疾病治療方面，構(gòu)建神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)知識(shí)庫和知識(shí)圖譜，建立神經(jīng)系統(tǒng)疾病的臨床診療決策支持系統(tǒng)，提供治療反應(yīng)和臨床結(jié)局等信息，推動(dòng)新型治療方案的研發(fā)和應(yīng)用。

③疾病康復(fù)方面，利用人工智能開發(fā)非侵入性腦刺激（noninvasive brain stimulation，NIBS）技術(shù)、神經(jīng)調(diào)控設(shè)備（腦深部電極、皮層電極、術(shù)中微電極等）、數(shù)字化的可穿戴設(shè)備、肢體活動(dòng)軌跡識(shí)別系統(tǒng)、新一代腦機(jī)接口等設(shè)備，修復(fù)患者的神經(jīng)功能，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的大腦功能康復(fù)。

④健康管理方面，在個(gè)體層面開發(fā)認(rèn)知功能訓(xùn)練的數(shù)字化醫(yī)療模式，形成集評(píng)價(jià)、訓(xùn)練和管理于一體的綜合系統(tǒng)；在群體層面，基于社區(qū)人群隊(duì)列或健康體檢信息，構(gòu)建神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測模型，開發(fā)用于高危人群風(fēng)險(xiǎn)管理的支持系統(tǒng)。

⑤新藥研發(fā)方面，利用機(jī)器學(xué)習(xí)輔助藥物靶點(diǎn)預(yù)測，挖掘潛在的分子標(biāo)志物，優(yōu)化藥物研發(fā)流程，提高研發(fā)效率。

呼吸系統(tǒng)疾病領(lǐng)域

在呼吸系統(tǒng)疾病領(lǐng)域，我國人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用的重點(diǎn)發(fā)展方向包括：

①機(jī)制研究方面，從基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、表觀遺傳組學(xué)及隊(duì)列數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)新靶點(diǎn)和新機(jī)制；

②疾病監(jiān)測方面，借助可穿戴設(shè)備和便攜式設(shè)備，定時(shí)監(jiān)測各類呼吸系統(tǒng)的指標(biāo)，構(gòu)建智能算法并實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警；

③疾病預(yù)防方面，針對(duì)慢性和急性呼吸道傳染病的特點(diǎn)，利用人工智能技術(shù)研究預(yù)防策略與實(shí)踐效果；

④疾病診斷方面，利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)肺部影像的分割、紋理與區(qū)域的分布定位等功能，整合來自可穿戴設(shè)備和便攜式設(shè)備的數(shù)據(jù)，開發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病臨床決策輔助系統(tǒng)；

⑤疾病治療方面，構(gòu)建更加智能的機(jī)械通氣裝置；

⑥疾病康復(fù)方面，利用人工智能技術(shù)對(duì)患者進(jìn)行長期康復(fù)指導(dǎo)，提供更加智能的慢性呼吸系統(tǒng)疾病自我管理系統(tǒng)；

⑦藥物研發(fā)方面，利用人工智能篩查有效的藥物成分，監(jiān)測藥效學(xué)及毒理學(xué)信息，優(yōu)化臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量和藥物研發(fā)過程監(jiān)管；

⑧健康數(shù)據(jù)方面，針對(duì)來自肺功能檢查儀、血氧監(jiān)測儀等設(shè)備的數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)清洗、格式化、可視化等工具，并將標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)嵌入相關(guān)知識(shí)庫和醫(yī)療輔助系統(tǒng)。

醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域

在醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域，未來的發(fā)展將更加注重智能化、遠(yuǎn)程化、小型化和柔性化。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，醫(yī)療機(jī)器人與人類的交互性能將進(jìn)一步增強(qiáng)，半自主的手術(shù)機(jī)器人將得以廣泛普及應(yīng)用。我國醫(yī)療機(jī)器人的重點(diǎn)發(fā)展方向包括：

①提升機(jī)器人的感知、認(rèn)知及自主能力；

②實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、腦機(jī)接口等技術(shù)和設(shè)備的融合；

③研發(fā)柔性末端執(zhí)行器及相關(guān)智能組件。

本文摘編自《人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用》（國家自然科學(xué)基金委員會(huì), 中國科學(xué)院編. 北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 11）一書“摘要”，標(biāo)題為編者所加。

(中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略)

ISBN 978-7-03-083775-2

責(zé)任編輯：牛 玲 喬艷茹

中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略

本書為相關(guān)領(lǐng)域戰(zhàn)略與管理專家、醫(yī)療衛(wèi)生管理者、科研工作者、企業(yè)研發(fā)人員、政策制定者提供重要參考，推動(dòng)我國人工智能醫(yī)學(xué)應(yīng)用健康發(fā)展。

（本文編輯：劉四旦）

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