人工智能在輔助中醫藥診治新冠肺炎中的應用及啟示

　　摘要：人工智能在抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情中發揮了積極作用，彰顯了它在醫療領域廣闊的應用前景。在中醫藥防治新冠肺炎疫情中，人工智能在輔助中醫診斷和治療中起到了一定作用。受制于疫情接觸傳播因素以及中醫診療裝備的落后，中醫脈診及部分中醫傳統療法(如針灸、艾灸等)并未得以廣泛應用。在人工智能技術的引導下，中醫智能裝備將成為中醫藥防治新冠肺炎的有力武器，但需要加快 “醫工結合、學科交叉、產學研一體化”進程。相信在醫療智能與數據共享的時代背景下，人工智能與中醫藥的深度融合將引領中醫藥更好地傳承、發展和創新，推動中醫藥現代化。

　　本文源自郭儀; 許斌; 石巖; 胡楠， 中華中醫藥學刊 發表時間：2021-04-21《中華中醫藥學刊》是國家中醫藥管理局主管、中華中醫藥學會主辦的全國幾種大型中醫藥學術刊物之一。編委會中，由5名院士及全國最負盛名的20余位名中醫專家(均為博士生導師、教授、研究員)作為顧問，全國26所中醫院校校長擔任編委，為高層次、高品位的中醫藥期刊。

　　關鍵詞：人工智能;中醫藥;診斷;治療;新冠肺炎;應用;啟示

　　2019 年 12 月，一種由冠狀病毒(CoVs)引發的肺炎導致全球性疫情。該病毒作為冠狀病毒的一種，具有高度的傳染性，可導致急性呼吸綜合征[1]。世界衛生組織(WHO)發出流行病學警報，正式命名這種新的冠狀病毒為 SARS-CoV-2,相關的呼吸道疾病為 COVID-19。在近 20 年間，COVID-19 是冠狀病毒在人類中的第三次暴發[2]。由于其發病癥狀及病毒形態與 2003 年 SARS 病毒相似，所以最初的防治手段主要參考了 SARS 的防治方法。但根據遺傳序列對比，SARS-CoV-2 與 SARS-CoV 有明顯的區別[3]，以致于治療效果有限。這也導致針對COVID-19 的有效抗病毒藥物很少被報道，新冠疫苗盡管已經在部分國家開始接種，但效果評價仍需時日。大多數國家主要依靠實施預防和控制措施來防止病毒的進一步擴散，人工智能技術在抗擊新型冠狀病毒肺炎疫情中發揮了積極作用，彰顯了它在醫療領域廣闊的應用前景 [4-7]。

　　隨著科技進步，人工智能(Artificial Intelligence，AI)不再只是應用于機械或機器人，通過不同的數學模型和大數據的統計優化，AI 可以為多行業多領域，如語音識別，經濟學和醫療保健等等[8-10] 提供服務。尤其是在醫療領域，AI 具有極大的潛力。AI 可以大致分為兩種，即常規人工智能和計算智能[11]。常規人工智能包括機器學習和統計分析，計算智能包括神經網絡和模糊系統。在醫藥衛生領域中最常使用的是專家系統和機器學習，專家系統可以為決策者提供模擬環境下的決策結果，機器學習可以利用已有數據建立模型用于預測或處理遇到或將要遇到的問題。從 1964 年人工智能在醫學領域第一次應用(DENDRAL 項目)開始，在過去的 50 多年間，AI 在醫藥領域的應用已經越來越普遍了。如果說在醫學和醫療保健領域的 AI 論文數量迅速增加體現了 AI 在醫藥衛生領域應用的趨勢，那么 AI 輔助中醫藥診治新冠肺炎則是 AI 在中醫藥領域應用的實證。

　　在這次抗擊新冠疫情中，中醫藥發揮了不可替代的作用，中醫防治疫情的身份從參與者變成了主力軍[12]。中醫藥治療新冠肺炎，輕癥患者病情無一加重，重型/危重型患者死亡率降低八成多，康復患者癥狀改善復陽率低。治療新冠肺炎，中醫藥全過程起效，彰顯其獨特的優勢和作用，為全球抗擊疫情貢獻了中國智慧。人工智能應用于中醫領域是在 20 世紀 70 年代末，伴隨著個人計算機進入中國的進程而同步發展起來的[13] ,受限于計算機信息及人工智能技術的發展水平，以及中醫學本身的問題，中醫人工智能發展略顯緩慢。在此次疫情中，人工智能在輔助中醫診斷和治療中起到了一定作用，但受制于疫情接觸傳播因素以及中醫診療裝備的落后，中醫脈診及部分中醫傳統療法(如針灸、艾灸等)并未得以廣泛應用。

　　本文旨在總結人工智能在輔助中醫藥診治新冠肺炎中的應用，為中醫藥工作者提供相關信息和技術支持。同時希望通過這次總結發現目前人工智能在中醫藥領域應用中存在的關鍵問題，為未來中醫人工智能的發展指引方向。

　　1. 人工智能在輔助中醫藥防治新冠肺炎中的應用

　　1.1 人工智能輔助中醫診斷

　　此次新冠肺炎疫情突發，在早期疫苗研制滯后，特效藥物缺乏的情況下，中醫專家在診治新冠肺炎的同時，開展了一系列中醫藥的基礎研究和臨床研究。在湖北組織的國家科技應急攻關項目中西醫結合防治新冠狀病毒感染的肺炎的臨床研究中，采用現代信息手段，病區內用手機 APP 采集信息，傳輸到指定平臺進行數據處理[14]，在超算中心的幫助下，分析出新冠肺炎屬于中醫認識范疇的“濕毒疫”，這不僅為中醫辨證論治和選方用藥提供了科學指導，而且為中醫藥及早參與到新冠肺炎疫情防治打下了堅實基礎。

　　隨著信息技術的不斷發展，中醫診斷的客觀化和標準化發展為“人工智能+中醫診斷”提供了技術保障，“人工智能+中醫診斷”能有效降低診療過程中的病毒傳播風險[15]。四川省疫情期間打造“互聯網+中醫遠程問診”平臺，中醫專家組成“云會診”團隊，可通過高清視頻進行遠程視頻問診、遠程會診討論，還可對患者舌苔等情況進行遠程視頻觀察，隔空為患者望聞問診[16]。道生醫療研發手機舌診儀 +岐黃數據 AI 工作站(新冠肺炎版)，可以支持新冠肺炎防治一線的中醫專家快速開展高質量中醫數據研究，實現對新冠肺炎確診和疑似患者舌診、問診信息的匯聚、分析和應用。

　　脈診是是指通過接觸患者身體各部位脈搏的形式，發現患者脈象變化的一種診療手段[17]新冠病毒肺炎傳染性強，可通過接觸傳播，客觀上阻礙了脈診在新冠肺炎診斷中的應用，以至于現有文獻中有些未報道脈象信息。國內外對于脈診儀較為系統規范的研究始于上世紀 50年代，但迄今為止尚且沒有在臨床辨證中得到廣泛使用的脈診儀[18]，這是值得中醫藥工作者深刻反思的問題。

　　1.2 人工智能輔助中醫藥治療

　　1.2.1 數據挖掘處方用藥規律，為臨床藥物選擇提供參考

　　數據挖掘是一門誕生于 20 世紀 80 年代的新興學科，優勢在于從龐大的數據庫中提取、分析潛在的規律，并從不同側面反映事物的本質 [19]。新冠肺炎疫情期間，有學者分別從病機、用藥規律、治法、古典醫籍、預防等方面通過診療方案、數據庫、專利等方式進行了數據挖掘。2020 年 1 月 22 日國務院發布的《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第三版)》中加入了中醫藥防治方案，各省(直轄市、自治區)、市衛生管理部門以此方案為指導，先后發布了相應的中醫藥防治方案 [20] 。同時在中國知網、萬方、維普三大數據庫相關文獻報道中也涉及了大量中醫藥處方。有學者將上述診療方案及數據庫的處方通過中醫傳承輔助平臺、古今醫案云平臺或 SPSS 軟件利用關聯規則等分析方法總結出病機及處方用藥等規律 [20-36];亦有學者[37]利用專利大數據挖掘出在防治病毒性肺炎專利組方中最常用的中藥。以上方法或許成為現代中醫學認識和創新的有效手段，為臨床治療藥物的選擇提供參考。

　　1.2.2 中醫智能處方推薦系統

　　中國中醫科學院中醫藥數據中心研發中醫智能處方推薦系統，建立新冠肺炎疫情診療專題知識庫，在新冠肺炎的診療過程中協助醫生在中醫辨證論治時對患者病—癥—證的關系進行準確判斷，并智能推送適合病癥的中成藥、中草藥、名醫醫案和適宜技術等中醫治療方案供醫生參考，為醫生提供中醫藥治療輔助開方功能，提高一線人員工作效率[38]。

　　1.2.3 中醫藥 AI 輔助設備

　　1.2.3.1 康復 AI 輔助設備

　　2020 年 2 月 22 日，國家衛健委和國家中醫藥管理局印發《新型冠狀病毒肺炎恢復期中醫康復指導建議(試行)》，從中藥、中醫適宜技術、膳食指導、情志療法、傳統功法等方面提出指導性建議。新冠肺炎恢復期，患者可在專業醫師的指導下，根據自身體質及恢復情況選用本方案推薦的一種或幾種傳統功法調理身體[39]。徐州醫科大學附屬醫院研發 AI 康復輔助設備，這個設備包括一個特殊的手環、藍牙傳輸裝置及攝像裝備，通過在線視頻教學，可以實現遠程輔助練習，幫助患者快速掌握傳統運動功法，促進患者康復。

　　1.2.3.2 中藥自動煎煮設備

　　新冠肺炎疫情初期，針對湖北省中藥熬藥人手緊缺，效率低下的難題，迦南科技向湖北省捐贈中藥智能煎煮設備。該設備每天可實現 1 個人煎煮 600-800 人份的用藥需求，在保證煎藥質量的前提下，提高了煎藥效率。

　　2. 人工智能在輔助中醫藥診治新冠肺炎中存在的關鍵問題

　　新型冠狀病毒( SARS-CoV-2) 疫情在全球迅速蔓延，給人類生命帶來巨大威脅。同 SARS-Cov、MERS-Cov 相比，SARS-CoV-2 也有其突出的特征：①感染的隱匿性強，潛伏期長;②傳染性強，病毒倍增時間更短 [40]。這就使得中醫脈診及部分傳統療法(如針灸、艾灸等)受制于疫情傳播因素，無法大展身手。而更為深刻的原因是中醫藥沒有跟上現代化的發展進程，具體表現為：①沒有用實驗科學檢測出來的統一的標準，以致數十年仍沒有做出讓市場滿意的脈診儀[41-42]。②智能針灸機器人的研發技術已經相對成熟，但缺乏規范化臨床試驗的數據支持，整合成熟技術的針灸機器人系統研究較為匱乏[43]。③目前艾灸儀多以家用為主，針對醫院的具備高度自動化水平的艾灸機器人較少[44]。由此可見，中醫診療裝備的落后是人工智能在輔助中醫藥診治新冠肺炎中存在的關鍵問題。

　　3.小結

　　后疫情時代，新冠病毒將與人類長期共存，這是包括世界衛生組織在內的科學界的基本判斷[45]。2020 年 5 月 7 日，國務院聯防聯控機制印發《關于做好新冠肺炎疫情常態化防控工作的指導意見》，提出“外防輸入、內防反彈”的總體防控策略。特別是 2020 年末以來，我國多地出現本土新冠肺炎病例，疫情防控形勢依然十分嚴峻。有學者提出在新型冠狀病毒肺炎治療中，中醫藥可以更多、更早介入，以便發揮更大作用[46]。“工欲善其事，必先利其器”。在人工智能技術的引導下，中醫智能裝備將成為中醫藥防治新冠肺炎的有力武器，當然這一方面取決于人工智能技術的進步，另一方面取決于“醫工結合、學科交叉、產學研一體化”的進程，因為中醫智能裝備的研發是集中醫、機械、計算機等多學科的交叉融合，只有綜合利用各方的優勢，才能加速科研成果的轉化落地。相信在醫療智能化、數據共享化的時代背景下，人工智能與中醫藥的深度融合將引領中醫藥更好地傳承、發展和創新，推進中醫藥現代化。