人工智能在辅助中医药诊治新冠肺炎中的应用及启示

　　摘要：人工智能在抗击新型冠状病毒肺炎疫情中发挥了积极作用，彰显了它在医疗领域广阔的应用前景。在中医药防治新冠肺炎疫情中，人工智能在辅助中医诊断和治疗中起到了一定作用。受制于疫情接触传播因素以及中医诊疗装备的落后，中医脉诊及部分中医传统疗法(如针灸、艾灸等)并未得以广泛应用。在人工智能技术的引导下，中医智能装备将成为中医药防治新冠肺炎的有力武器，但需要加快 “医工结合、学科交叉、产学研一体化”进程。相信在医疗智能与数据共享的时代背景下，人工智能与中医药的深度融合将引领中医药更好地传承、发展和创新，推动中医药现代化。

　　本文源自郭仪; 许斌; 石岩; 胡楠， 中华中医药学刊 发表时间：2021-04-21《中华中医药学刊》是国家中医药管理局主管、中华中医药学会主办的全国几种大型中医药学术刊物之一。编委会中，由5名院士及全国最负盛名的20余位名中医专家(均为博士生导师、教授、研究员)作为顾问，全国26所中医院校校长担任编委，为高层次、高品位的中医药期刊。

　　关键词：人工智能;中医药;诊断;治疗;新冠肺炎;应用;启示

　　2019 年 12 月，一种由冠状病毒(CoVs)引发的肺炎导致全球性疫情。该病毒作为冠状病毒的一种，具有高度的传染性，可导致急性呼吸综合征[1]。世界卫生组织(WHO)发出流行病学警报，正式命名这种新的冠状病毒为 SARS-CoV-2,相关的呼吸道疾病为 COVID-19。在近 20 年间，COVID-19 是冠状病毒在人类中的第三次暴发[2]。由于其发病症状及病毒形态与 2003 年 SARS 病毒相似，所以最初的防治手段主要参考了 SARS 的防治方法。但根据遗传序列对比，SARS-CoV-2 与 SARS-CoV 有明显的区别[3]，以致于治疗效果有限。这也导致针对COVID-19 的有效抗病毒药物很少被报道，新冠疫苗尽管已经在部分国家开始接种，但效果评价仍需时日。大多数国家主要依靠实施预防和控制措施来防止病毒的进一步扩散，人工智能技术在抗击新型冠状病毒肺炎疫情中发挥了积极作用，彰显了它在医疗领域广阔的应用前景 [4-7]。

　　随着科技进步，人工智能(Artificial Intelligence，AI)不再只是应用于机械或机器人，通过不同的数学模型和大数据的统计优化，AI 可以为多行业多领域，如语音识别，经济学和医疗保健等等[8-10] 提供服务。尤其是在医疗领域，AI 具有极大的潜力。AI 可以大致分为两种，即常规人工智能和计算智能[11]。常规人工智能包括机器学习和统计分析，计算智能包括神经网络和模糊系统。在医药卫生领域中最常使用的是专家系统和机器学习，专家系统可以为决策者提供模拟环境下的决策结果，机器学习可以利用已有数据建立模型用于预测或处理遇到或将要遇到的问题。从 1964 年人工智能在医学领域第一次应用(DENDRAL 项目)开始，在过去的 50 多年间，AI 在医药领域的应用已经越来越普遍了。如果说在医学和医疗保健领域的 AI 论文数量迅速增加体现了 AI 在医药卫生领域应用的趋势，那么 AI 辅助中医药诊治新冠肺炎则是 AI 在中医药领域应用的实证。

　　在这次抗击新冠疫情中，中医药发挥了不可替代的作用，中医防治疫情的身份从参与者变成了主力军[12]。中医药治疗新冠肺炎，轻症患者病情无一加重，重型/危重型患者死亡率降低八成多，康复患者症状改善复阳率低。治疗新冠肺炎，中医药全过程起效，彰显其独特的优势和作用，为全球抗击疫情贡献了中国智慧。人工智能应用于中医领域是在 20 世纪 70 年代末，伴随着个人计算机进入中国的进程而同步发展起来的[13] ,受限于计算机信息及人工智能技术的发展水平，以及中医学本身的问题，中医人工智能发展略显缓慢。在此次疫情中，人工智能在辅助中医诊断和治疗中起到了一定作用，但受制于疫情接触传播因素以及中医诊疗装备的落后，中医脉诊及部分中医传统疗法(如针灸、艾灸等)并未得以广泛应用。

　　本文旨在总结人工智能在辅助中医药诊治新冠肺炎中的应用，为中医药工作者提供相关信息和技术支持。同时希望通过这次总结发现目前人工智能在中医药领域应用中存在的关键问题，为未来中医人工智能的发展指引方向。

　　1. 人工智能在辅助中医药防治新冠肺炎中的应用

　　1.1 人工智能辅助中医诊断

　　此次新冠肺炎疫情突发，在早期疫苗研制滞后，特效药物缺乏的情况下，中医专家在诊治新冠肺炎的同时，开展了一系列中医药的基础研究和临床研究。在湖北组织的国家科技应急攻关项目中西医结合防治新冠状病毒感染的肺炎的临床研究中，采用现代信息手段，病区内用手机 APP 采集信息，传输到指定平台进行数据处理[14]，在超算中心的帮助下，分析出新冠肺炎属于中医认识范畴的“湿毒疫”，这不仅为中医辨证论治和选方用药提供了科学指导，而且为中医药及早参与到新冠肺炎疫情防治打下了坚实基础。

　　随着信息技术的不断发展，中医诊断的客观化和标准化发展为“人工智能+中医诊断”提供了技术保障，“人工智能+中医诊断”能有效降低诊疗过程中的病毒传播风险[15]。四川省疫情期间打造“互联网+中医远程问诊”平台，中医专家组成“云会诊”团队，可通过高清视频进行远程视频问诊、远程会诊讨论，还可对患者舌苔等情况进行远程视频观察，隔空为患者望闻问诊[16]。道生医疗研发手机舌诊仪 +岐黄数据 AI 工作站(新冠肺炎版)，可以支持新冠肺炎防治一线的中医专家快速开展高质量中医数据研究，实现对新冠肺炎确诊和疑似患者舌诊、问诊信息的汇聚、分析和应用。

　　脉诊是是指通过接触患者身体各部位脉搏的形式，发现患者脉象变化的一种诊疗手段[17]新冠病毒肺炎传染性强，可通过接触传播，客观上阻碍了脉诊在新冠肺炎诊断中的应用，以至于现有文献中有些未报道脉象信息。国内外对于脉诊仪较为系统规范的研究始于上世纪 50年代，但迄今为止尚且没有在临床辨证中得到广泛使用的脉诊仪[18]，这是值得中医药工作者深刻反思的问题。

　　1.2 人工智能辅助中医药治疗

　　1.2.1 数据挖掘处方用药规律，为临床药物选择提供参考

　　数据挖掘是一门诞生于 20 世纪 80 年代的新兴学科，优势在于从庞大的数据库中提取、分析潜在的规律，并从不同侧面反映事物的本质 [19]。新冠肺炎疫情期间，有学者分别从病机、用药规律、治法、古典医籍、预防等方面通过诊疗方案、数据库、专利等方式进行了数据挖掘。2020 年 1 月 22 日国务院发布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第三版)》中加入了中医药防治方案，各省(直辖市、自治区)、市卫生管理部门以此方案为指导，先后发布了相应的中医药防治方案 [20] 。同时在中国知网、万方、维普三大数据库相关文献报道中也涉及了大量中医药处方。有学者将上述诊疗方案及数据库的处方通过中医传承辅助平台、古今医案云平台或 SPSS 软件利用关联规则等分析方法总结出病机及处方用药等规律 [20-36];亦有学者[37]利用专利大数据挖掘出在防治病毒性肺炎专利组方中最常用的中药。以上方法或许成为现代中医学认识和创新的有效手段，为临床治疗药物的选择提供参考。

　　1.2.2 中医智能处方推荐系统

　　中国中医科学院中医药数据中心研发中医智能处方推荐系统，建立新冠肺炎疫情诊疗专题知识库，在新冠肺炎的诊疗过程中协助医生在中医辨证论治时对患者病—症—证的关系进行准确判断，并智能推送适合病症的中成药、中草药、名医医案和适宜技术等中医治疗方案供医生参考，为医生提供中医药治疗辅助开方功能，提高一线人员工作效率[38]。

　　1.2.3 中医药 AI 辅助设备

　　1.2.3.1 康复 AI 辅助设备

　　2020 年 2 月 22 日，国家卫健委和国家中医药管理局印发《新型冠状病毒肺炎恢复期中医康复指导建议(试行)》，从中药、中医适宜技术、膳食指导、情志疗法、传统功法等方面提出指导性建议。新冠肺炎恢复期，患者可在专业医师的指导下，根据自身体质及恢复情况选用本方案推荐的一种或几种传统功法调理身体[39]。徐州医科大学附属医院研发 AI 康复辅助设备，这个设备包括一个特殊的手环、蓝牙传输装置及摄像装备，通过在线视频教学，可以实现远程辅助练习，帮助患者快速掌握传统运动功法，促进患者康复。

　　1.2.3.2 中药自动煎煮设备

　　新冠肺炎疫情初期，针对湖北省中药熬药人手紧缺，效率低下的难题，迦南科技向湖北省捐赠中药智能煎煮设备。该设备每天可实现 1 个人煎煮 600-800 人份的用药需求，在保证煎药质量的前提下，提高了煎药效率。

　　2. 人工智能在辅助中医药诊治新冠肺炎中存在的关键问题

　　新型冠状病毒( SARS-CoV-2) 疫情在全球迅速蔓延，给人类生命带来巨大威胁。同 SARS-Cov、MERS-Cov 相比，SARS-CoV-2 也有其突出的特征：①感染的隐匿性强，潜伏期长;②传染性强，病毒倍增时间更短 [40]。这就使得中医脉诊及部分传统疗法(如针灸、艾灸等)受制于疫情传播因素，无法大展身手。而更为深刻的原因是中医药没有跟上现代化的发展进程，具体表现为：①没有用实验科学检测出来的统一的标准，以致数十年仍没有做出让市场满意的脉诊仪[41-42]。②智能针灸机器人的研发技术已经相对成熟，但缺乏规范化临床试验的数据支持，整合成熟技术的针灸机器人系统研究较为匮乏[43]。③目前艾灸仪多以家用为主，针对医院的具备高度自动化水平的艾灸机器人较少[44]。由此可见，中医诊疗装备的落后是人工智能在辅助中医药诊治新冠肺炎中存在的关键问题。

　　3.小结

　　后疫情时代，新冠病毒将与人类长期共存，这是包括世界卫生组织在内的科学界的基本判断[45]。2020 年 5 月 7 日，国务院联防联控机制印发《关于做好新冠肺炎疫情常态化防控工作的指导意见》，提出“外防输入、内防反弹”的总体防控策略。特别是 2020 年末以来，我国多地出现本土新冠肺炎病例，疫情防控形势依然十分严峻。有学者提出在新型冠状病毒肺炎治疗中，中医药可以更多、更早介入，以便发挥更大作用[46]。“工欲善其事，必先利其器”。在人工智能技术的引导下，中医智能装备将成为中医药防治新冠肺炎的有力武器，当然这一方面取决于人工智能技术的进步，另一方面取决于“医工结合、学科交叉、产学研一体化”的进程，因为中医智能装备的研发是集中医、机械、计算机等多学科的交叉融合，只有综合利用各方的优势，才能加速科研成果的转化落地。相信在医疗智能化、数据共享化的时代背景下，人工智能与中医药的深度融合将引领中医药更好地传承、发展和创新，推进中医药现代化。