使用智能醫(yī)院的操作系統(tǒng)大規(guī)模部署AI模型

有大量市場(chǎng)認(rèn)可的醫(yī)療人工智能軟件可用于改善患者護(hù)理和醫(yī)院運(yùn)營(yíng)，但我們尚未看到這些技術(shù)在醫(yī)療保健領(lǐng)域產(chǎn)生預(yù)期的大規(guī)模變革。

對(duì)于醫(yī)療機(jī)構(gòu)來說，采用尖端技術(shù)并不是一件小事。它需要在法律、臨床和技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與改善患者預(yù)后和運(yùn)營(yíng)效率的承諾之間取得平衡。

傳統(tǒng)上，采用此類技術(shù)的挑戰(zhàn)分為三類：人員、平臺(tái)和政策。鑒于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的性質(zhì)和醫(yī)療人工智能生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，人工智能采用平臺(tái)面臨的挑戰(zhàn)尤其獨(dú)特。

大多數(shù)深度學(xué)習(xí)應(yīng)用程序的范圍都很窄。如果他們偏離了自己的領(lǐng)域，他們可能會(huì)表現(xiàn)出不可預(yù)測(cè)和非直覺的行為。這意味著要實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)的大規(guī)模變革，我們需要數(shù)千個(gè)人工智能應(yīng)用程序。

生產(chǎn)中的每一個(gè)人工智能模型都將與實(shí)時(shí)臨床系統(tǒng)進(jìn)行信息交流，并做出各種必須進(jìn)行管理的推斷。這有可能創(chuàng)造一個(gè)“人工智能叢林”，在一個(gè)沒有大量人力投資來管理此類風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境中，有大量的技術(shù)債務(wù)。

大規(guī)模部署人工智能的另一個(gè)挑戰(zhàn)是缺乏人工智能模型的互操作性。部署和數(shù)據(jù)集成無(wú)法在機(jī)構(gòu)內(nèi)或跨機(jī)構(gòu)擴(kuò)展。信息系統(tǒng)和語(yǔ)義內(nèi)部以及組織之間缺乏互操作性。結(jié)果是，對(duì)于沒有能力或領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)生影響的數(shù)據(jù)科學(xué)家和初創(chuàng)企業(yè)來說，進(jìn)入門檻很高。

最后，鑒于醫(yī)療人工智能經(jīng)濟(jì)相對(duì)于 MedTech 中其他子領(lǐng)域的不成熟，證據(jù)生成必須是人工智能應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)的核心，因?yàn)楫?dāng)今市場(chǎng)上的許多人工智能應(yīng)用仍然需要對(duì)其性能進(jìn)行廣泛的研究和分析。不僅從監(jiān)測(cè)的角度來看，而且從衡量對(duì)健康結(jié)果的影響的角度來看都是如此。

AIDE ：醫(yī)療系統(tǒng)中 AI 部署的企業(yè)方法

解決這些挑戰(zhàn)的人工智能平臺(tái)必須在企業(yè)層面解決這些挑戰(zhàn)，以充分獲取“人工智能良性循環(huán)”的好處，并充分緩解人工智能部署的風(fēng)險(xiǎn)。

這通過插入一個(gè)已集成到醫(yī)療設(shè)施內(nèi)臨床信息系統(tǒng)的平臺(tái)，確保降低部署成本。它還通過為單個(gè)團(tuán)隊(duì)提供服務(wù)于整個(gè)機(jī)構(gòu)的機(jī)會(huì)，以企業(yè)范圍的視角管理風(fēng)險(xiǎn)和持續(xù)改進(jìn)，降低了員工和支持的成本。

AIDE 由英國(guó)政府資助的 AI 價(jià)值醫(yī)療中心開發(fā)，是一種新的醫(yī)院操作系統(tǒng)，允許醫(yī)療服務(wù)提供商安全、有效、高效地部署 AI 模型。它提供了一個(gè)協(xié)調(diào)的硬件和軟件層，便于部署和使用任何人工智能應(yīng)用程序。

圖 1.AIDE 可以接收臨床數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)流，允許臨床醫(yī)生在幾秒鐘內(nèi)訪問接近實(shí)時(shí)的 AI 分析

部署大量模型涉及許多技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。 AIDE 通過提供一個(gè)管理視圖來緩解這些問題，該視圖報(bào)告每個(gè)部署模型的每個(gè)推斷以及性能趨勢(shì)分析，以便在性能不佳的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)干預(yù)。

AIDE 還通過打包和部署容器化應(yīng)用程序，并通過 DICOM 、 HL7 和 FHIR 等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與醫(yī)院其他部門通信，解決了互操作性的挑戰(zhàn)。

臨床醫(yī)生還可以在將 AIDE 的 AI 推斷結(jié)果發(fā)送到患者的電子健康記錄（ EHR ）之前，使用 AIDE 對(duì)其進(jìn)行審查。這個(gè)臨床審查階段可以收集關(guān)于失敗實(shí)例的有用數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以反饋給開發(fā)人員并關(guān)閉反饋回路。

使用 MONAI Deploy 實(shí)現(xiàn)醫(yī)療 AI 的開源標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)考慮廣泛采用人工智能時(shí)，首先考慮 X 射線的發(fā)現(xiàn)以及隨后通過放射學(xué)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)醫(yī)療保健的轉(zhuǎn)變，作為一個(gè)類似的例子，這一點(diǎn)很重要。

1895 年，威廉·倫琴博士發(fā)現(xiàn)了 X 射線，并對(duì)妻子伯莎的手進(jìn)行了著名的 X 射線檢查，之后， X 射線技術(shù)首次應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用，如焊接檢查，以及消費(fèi)者應(yīng)用，如鞋類裝配，而非醫(yī)療應(yīng)用。

今天，大多數(shù)患者的經(jīng)歷涉及診斷、預(yù)后、治療監(jiān)測(cè)等方面的醫(yī)學(xué)成像。農(nóng)村醫(yī)療中心可以在半夜采集圖像，并讓世界其他地區(qū)的專家在一小時(shí)內(nèi)報(bào)告。

直到 x 射線發(fā)明近 100 年后，美國(guó)放射學(xué)學(xué)院和國(guó)家電氣制造商協(xié)會(huì)發(fā)布了一項(xiàng)醫(yī)學(xué)圖像編碼和傳輸標(biāo)準(zhǔn)，名為“醫(yī)學(xué)中的數(shù)字成像和通信”，這種轉(zhuǎn)變才得以實(shí)現(xiàn)

隨著該標(biāo)準(zhǔn)于 20 世紀(jì) 90 年代初誕生，一場(chǎng)變革之旅開始了，這將改變醫(yī)學(xué)藝術(shù)的可能，從而推動(dòng)腫瘤學(xué)、神經(jīng)學(xué)和許多其他醫(yī)學(xué)專業(yè)的進(jìn)步。

同樣，隨著深入學(xué)習(xí)，工業(yè)和消費(fèi)者應(yīng)用程序已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，而醫(yī)療應(yīng)用程序的采用率卻很低，甚至沒有那么大的變革影響。

這就是為什么 AIDE 作為一個(gè)企業(yè) AI 平臺(tái)的關(guān)鍵創(chuàng)新在于它建立在開源 MONAI Deploy 架構(gòu)之上。

MONAI 部署旨在彌補(bǔ)從研究創(chuàng)新到驗(yàn)證和臨床生產(chǎn)環(huán)境之間的差距。它為開發(fā)人員和研究人員提供了一個(gè)名為 MONAI 部署應(yīng)用程序包（ MAP ）的默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，可以輕松集成到 DICOM 等健康 It 標(biāo)準(zhǔn)中。它還集成到各種數(shù)據(jù)中心、云和邊緣環(huán)境的部署選項(xiàng)中，使您能夠輕松采用新的醫(yī)療 AI 應(yīng)用程序。

MONAI 部署工作組定義了一個(gè)開放架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn) API ，用于開發(fā)、打包、測(cè)試、部署和運(yùn)行臨床生產(chǎn)中的醫(yī)療 AI 應(yīng)用程序。

高級(jí)體系結(jié)構(gòu)包括以下組件：

MONAI 應(yīng)用程序包（ MAP ） ： 定義如何打包和分發(fā)應(yīng)用程序。

MONAI Informatics Gateway ： 通過 DICOM 、 FHIR 和 HL7 標(biāo)準(zhǔn)與臨床信息系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備（如 MRI 掃描儀）進(jìn)行通信。

MONAI Workflow Manager ： 協(xié)調(diào)由人工智能任務(wù)組成的臨床靈感工作流。

該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為允許不同推理引擎執(zhí)行可插拔的任務(wù)。 MONAI 社區(qū)也將繼續(xù)朝著這個(gè)方向發(fā)展。

MONAI Deploy 架構(gòu)由硬件、軟件、學(xué)術(shù)和醫(yī)療合作伙伴組成的國(guó)際社區(qū)共同設(shè)計(jì)，旨在實(shí)現(xiàn)醫(yī)療人工智能生命周期標(biāo)準(zhǔn)化的共同目標(biāo)。這與三十年前 ACR 和 NEMA 對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的處理方式大致相同。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)醫(yī)學(xué)的新時(shí)代

建立在現(xiàn)有臨床信息系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備之上的新信息層將有助于開創(chuàng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)醫(yī)學(xué)的新時(shí)代。

關(guān)于作者

Haris Shuaib 是 Guy ’ s & St Thomas 的 NHS Foundation Trust 的臨床顧問科學(xué)家和臨床科學(xué)計(jì)算部門負(fù)責(zé)人，他的團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)數(shù)字健康的人員、平臺(tái)和政策。

審核編輯：郭婷