AI 医疗

AI 医疗就是将基于人工智能的方法和技术应用于医疗数据，以提高医疗保健服务的质量和效率。AI 使计算机能够模拟人类智能；在 AI 医疗领域，其应用涵盖图像和信号分析、模式识别以及数据科学。凭借在理解复杂医疗数据方面具有的高准确性和多功能性，AI 在医疗保健领域的应用日益广泛。使用 AI 开发医疗设备正变得越来越普遍。多款 AI 驱动的医疗设备已获得美国食品药品监督管理局 (FDA) 等监管机构的批准并投入市场。

AI 医疗应用实例

AI 已应用于各种医疗领域：

• 医学成像：深度学习等图像识别技术可以提高 X 射线、CT、超声波、PET/SPECT 以及 MRI 等医疗图像的诊断准确度并缩短诊断时间。
• 电子健康记录 (EHR) 数据分析：AI 模型可以检查患者的医疗记录，以估计其患病风险并推荐量身定制的治疗方案。
• 患者监测：AI 驱动的系统可以分析传感器数据，以实时监测患者健康状态，并将潜在不良事件通知医护人员。用例包括术后护理、老年患者监测和远程诊断。
• 手术辅助：机器人能够完成精准、可控的微创手术。

使用 AI 医疗的优势和挑战

实施 AI 医疗方法可以为医疗保健领域带来诸多好处，包括：

• 提高诊断的准确度和速度：AI 模型可以通过解读来自不同放射学模态（如 X 射线、MRI、超声波和 CT）的医疗图像提供辅助诊断。AI 算法可以利用大量图像数据学习以检测细微异常，从而提高诊断的准确度和速度。随着临床工作流的不断发展，AI 医疗可以提升解读效率。
• 推动个性化医疗并优化治疗方案：AI 模型可以检查患者的病史、遗传信息和生活方式因素等数据，从而为每位患者推荐最合适的治疗方案。这种方法能够为患者提供更有效、更具针对性的治疗。
• 实现早期检测和预防：AI 模型可以分析大型数据集中的模式，并在早期阶段识别患某些疾病的风险。这种方法有助于采取预防措施或进行早期治疗，从而有可能阻止疾病的发展。
• 加速药物研发：AI 驱动的系统可以筛查化合物并分析临床试验数据，从而减少推出新疗法的时间和成本。
• 增强医疗保健服务的可及性：通过将 AI 应用于远程医疗和移动健康应用，可以为因地理或经济条件而难以获得传统医疗保健服务的人群提供高质量的医疗保健服务。

凭借这些优势，AI 医疗有望提高护理质量，改善患者治疗结果，并降低医疗成本。

另一方面，AI 医疗在模型训练和实际应用方面也面临着一些困难和挑战：

• 训练过程中的数据偏差：AI 模型从开发人员提供的数据中学习。如果数据存在偏差，该模型可能会针对某些群体提供不准确的结果。例如，如果缺乏特定种族或性别的数据，则将 AI 模型应用于该群体时，其性能可能会受到影响。
• 已实现算法的及时部署：为了确保 AI 医疗能惠及患者，将研究成果应用于临床实践至关重要。如果所用的软件或环境与实际设备不兼容，或者部署时间过长，则原本为提高效率所做的努力可能会导致花费额外的时间和精力，从而增加了项目失败的风险。
• 隐私和安全问题：医疗数据包含高度个人化和敏感的信息。AI 医疗的开发和使用可能会增加这些信息被错误处理或泄露的风险。
• 过度依赖的问题：如果医疗保健专业人员过于依赖 AI 医疗，他们可能会提供不适合患者的治疗建议。AI 应辅助而不是取代专家的判断。在复杂病例或罕见疾病中，其效果不如专家。此外，像深度学习这样的数据驱动型 AI 可能存在可解释性缺陷，并且可能导致错误。

使用 MATLAB 进行 AI 医疗开发

通过使用 MATLAB^® 和 Simulink^®，您可以开发和部署 AI 医疗方法，同时缓解 AI 医疗所面临的挑战和局限性。产品功能包括：

• 可视化和分析工具：使用 MATLAB，您可以创建图形和图表，以帮助理解算法输出和性能度量。通过这些广泛的可视化功能，您能够对算法的行为和性能执行详细分析，并评估其可靠性和多功能性。
• 医学图像分析：Medical Imaging Toolbox™ 提供用于设计和测试诊断成像应用的 App、函数和工作流。您可以对放射学影像执行三维渲染和可视化、多模态配准以及分割和标注。当您将 Medical Imaging Toolbox 与 Deep Learning Toolbox™ 结合使用时，您也可以训练预定义的深度学习网络。
• 从算法开发到设备实现的工作流：MATLAB 与 GPU、CPU、FPGA 和其他嵌入式处理器无缝集成。它还与 Simulink 一起用于算法仿真和原型构建，使您能够在生产部署之前基于您的数据和系统测试和评估您的算法。
• 缩短开发时间：MATLAB 提供许多预实现的算法，以及广泛的用户支持。MATLAB 与 Simulink 的集成便于进行高效的原型构建和仿真，使您能够在部署实际设备或系统之前检测并解决问题，从而降低物理原型构建成本。利用这些功能可以显著加速 AI 医疗应用的开发。