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新质生产力:大语言模型在医疗辅助决策中的挑战、期望和应用场景_医疗大语言模型

医疗大语言模型

大语言模型(LLM)是基于海量文本数据训练的深度学习模型,它不仅能够生成自然语言文本,还能够深入理解文本含义,处理各种自然语言任务,如文本、问答、翻译、术语等,目前在各行各业应用较为广泛。

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大语言模型发展

2023年,大语言模型及其在人工智能领域的应用已成为全球科技研究的热点,其在规模上的增长尤为引人注目,参数量已从最初的十几亿跃升到如今的一万亿。参数量的提升使得模型能够更加精细地捕捉人类语言微妙之处,更加深入地理解人类语言的复杂性。

一些著名的大语言模型如GPT系列,这些模型在自然语言处理领域取得了显著的成果,并推动了人工智能技术的发展。在医疗领域,大语言模型可以通过学习大量的医学文献、病历记录、教材、字典、指南、著作等文本数据,实现对医学知识的深度理解和应用,为临床辅助决策提供支持。

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行业企业在大语言模型的探索

ChatGPT的出现,让多家医疗信息化企业看到了生成式AI在医疗领域的应用可能,目前多家企业纷纷上马了大语言模型,包括但不限于以下:

卫宁健康:WiNEX Copilot

WiNEX Copilot的定位是医护智能助手,是面向医护工作者的,基于WiNGPT和行业的开放大模型。紧密集成于医护工作站,聚焦三大功能,提供伙伴式的辅助,深度的数据洞察,以及高质量的知识服务。目前,WiNEX Copilot支持覆盖诊前、诊中、诊后和医疗管理30多个场景,卫宁健康发布了患者服务助手、临床辅助决策助手、病历文书助手、质量控制助手、医学影像报告助手以及健康管理助手等。

东软:添翼

东软面向医疗领域推出多款AI+医疗行业应用,包括添翼医疗领域大模型、飞标医学影像标注平台4.0、基于WEB的虚拟内窥镜等。这是东软凭借深厚的技术积累、海量的数据资源、丰富的行业应用场景,在AI+医疗行业的创新实践,加速推动了东软“AI+领域应用”的人工智能生态图谱战略布局。

医联:MedGPT

医联发布医疗大语言模型MedGPT,MedGPT主要致⼒于在真实医疗场景中发挥实际诊疗价值,实现从疾病预防、诊断、治疗、康复的全流程智能化诊疗能力。

商汤:大医

大医内嵌医学“场景集市”,包含13个预设场景,目前商汤已与郑州大学第一附属医院、上海交通大学医学院附属瑞金医院、上海交通大学医学院附属新华医院等机构开展合作,实现大医在具体医疗健康场景中的落地。

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临床辅助决策的三个阶段

医疗临床辅助决策大致经历了三个阶段:

辅助决策1.0,主要是临床知识库为主,知识库通常是由医学专家或研究机构整理和归纳的医学知识集合,包括疾病定义、症状、治疗方法、药物信息等,知识库以结构化的形式存储信息,方便查询和检索,它通常不涉及复杂的推理过程,而是直接提供已知的信息,知识库主要用于为医生提供基础的、静态的医学知识支持,帮助他们快速查找和了解相关信息。

辅助决策2.0,主要以基于规则体系的临床辅助决策为主,医学规则是基于医学理论和临床实践经验制定的规范或指南,用于指导医生的临床决策,医学规则通常是以逻辑或条件语句的形式表达,例如“如果…则…”的推理结构,它们可以嵌入到临床决策支持系统中,根据患者的具体情况进行推理和判断。

辅助决策3.0,主要是以大语言模型训练的临床辅助决策为主,大语言模型算法依赖于大量的医学文本数据,如指南、教材、知识图谱、病历、研究报告、医学文献等,这些数据包含丰富的医学知识和临床经验,大语言模型算法通过深度学习和自然语言处理技术,从文本数据中自动学习和提取医学知识,它们能够理解和分析复杂的医学语言,提供个性化的临床决策支持,它们可以根据患者的具体情况和病情,提供有针对性的建议和支持,帮助医生做出更准确的决策。

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大语言模型的学习与训练

在医疗信息化建设中,利用大语言模型进行训练是一个复杂但具有深远影响的过程,通常大语言模型在训练阶段主要会经历一下阶段:

数据收集与预处理,收集大量的医疗文本数据,这可能包括病历、研究报告、医学文献、患者咨询记录等。对数据进行预处理,包括去除噪声、标准化格式、分词、词性标注等,以提高数据的质量和一致性。

构建训练数据集,根据模型的训练需求,构建合适的训练数据集。这可能包括有监督学习数据集(带有标签的数据)、无监督学习数据集(未标记的数据)或两者兼有,对于有监督学习,需要人工标注数据,例如为病历数据中的疾病名称、药物名称等添加标签。

选择或开发模型架构,选择适合医疗领域的大语言模型架构,如Transformer、BERT、GPT等,根据具体需求,可能需要对模型架构进行微调或开发新的模型架构。

模型训练与优化,使用训练数据集对模型进行训练,通过调整模型参数和训练策略来优化模型的性能。利用验证集来评估模型的性能,并根据评估结果调整训练策略,在训练过程中,可能需要使用各种技术来加速训练和提高模型的泛化能力,如分布式训练、模型压缩等。

模型评估与验证,使用测试集对模型进行评估,以验证模型的性能和泛化能力。通过与人类专家或其他基准模型的比较来评估模型的优劣,根据评估结果对模型进行迭代和优化。

部署与应用,将训练好的模型部署到医疗信息化系统中,如电子病历系统、临床决策支持系统等,利用模型为医生、患者和其他医疗工作者提供智能辅助服务,如病历分析、疾病预测、治疗方案推荐等。

持续学习与更新,随着医疗领域知识的不断更新和变化,需要定期收集新的医疗文本数据,并对模型进行更新和优化,利用迁移学习、增量学习等技术,使模型能够持续学习和适应新的医疗领域知识。

大语言模型在医疗信息化建设中有着广泛的应用,这些应用不仅提高了医疗服务的效率和质量,也为医院提供了智能化的管理。

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大语言模型的应用场景

目前基于医疗大语言模型训练已经实现在临床辅助决策、医疗质量管理等方面的场景应用,具体包括如患者风险评估、临床辅助诊断、治疗方案推荐、电子病历生成书写、病历内涵质控、报告解读、咨询与问答等。

1.疾病预测与风险评估。大语言模型可以学习历史病例数据,对病人病情进行综合风险评估,发现疾病发生和发展的规律,预测患者未来可能面临的风险,如并发症、病情恶化等,医生可以根据这些预测结果,提前采取相应的预防和治疗措施,降低患者的健康风险。

2.临床辅助决策支持。大语言模型可以分析患者的病历、医学图像、实验室结果、检查报告、风险评估、既往病史等多种类型的数据,为医生提供诊断建议等临床决策支持,这有助于医生更准确地诊断疾病,制定更合理的治疗方案。

3.治疗方案推荐与优化。大语言模型可以根据患者的具体情况,结合最新的医学研究成果和临床经验,为医生推荐合适的治疗方案,同时,它还可以根据患者的反馈和治疗效果,不断优化治疗方案,提高治疗的效果和防范不可预知的风险。

4.电子病历生成式书写。大语言模型可以自动提取病历中的关键信息,如患者姓名、年龄、性别、疾病诊断、治疗方案、检验检查报告、影像表现、鉴别诊断、诊疗计划等,并生成结构化的电子病历,这有助于医生更快速地浏览病历,了解患者的病情和治疗情况。

5.病历质量内涵质控。大语言模型能够自动收集并整理大量的病历数据,包括患者的基本信息、病情记录、诊断结果、治疗方案、报告、文书、评估量表等,通过对这些数据的预处理,如分词、词性标注、命名实体识别等,为病历的内涵质控提供分析能力,相对于传统规则质控深度更深。

6.患者病历分析与解读。通过模型对报告文本的深度学习,它能自动识别报告中的关键信息和医学术语,并理解其中的逻辑关系和含义,模型能够提取出报告中的异常指标、诊断结论等重要信息,并对其进行分类和归纳,对报告中的结果进行解释和评估,为医生提供有价值的参考意见。

7.患者咨询与健康管理。大语言模型可以作为智能问答系统或咨询系统,为患者或医务人员提供医学知识解答、用药咨询、健康建议等服务,这种交互有助于更深入地理解复杂的医学概念,并更积极地参与医疗管理。

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结束语

当然,大语言模型目前还面临着很多的挑战和困难,比如数据的质量和理解能力不足、隐私和安全问题、专业性和准确性问题、专业性和解释性问题、技术实现和成本问题以及伦理和法规问题等,因此还需要不断的深度学习和训练。

行业对大语言模型在医疗辅助决策中的重要意义充满了期待和展望,能通过不断地训练和学习,实现更加精准的诊断和预测,为患者提供健康管理,为医生提供决策和科学研究,为管理者提供智能化管理,未来,必将成为医疗决策、质量管理、运营分析等方面的新质生产力。

大模型岗位需求

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