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人工智慧:我們對心臟病風險的理解也許都是錯的

“人工智慧是否能超過人類”早就不再是一個問題。 現在的問題在於, 人類引以為傲的各個領域中, 能有多少個不被人工智慧所超越。 今日, 《科學》官網刊登了一則新聞, 宣告了人類的又一次失守。 在預測心臟病風險上, 人工智慧再一次勝過了人類。

在鋪天蓋地的癌症報導面前, 很少有人意識到, 心血管疾病是全球的首要死因——每年, 都有將近2000萬人由於中風和動脈堵塞等症狀死去。 可以想像, 如果能有效預測心血管疾病的風險, 提前進行藥物干預, 或是改變生活習慣, 將有多少條生命能被挽救。

醫生們也正是這麼做的。 通過多年的研究分析, 他們發現年齡、膽固醇水準、血壓等一系列因素與心血管疾病顯著相關。 因此, 諸如美國心臟病學院(American College of Cardiology)與美國心臟病協會(American Heart Association)製作了完善的指導指南, 用來分析每一名患者的心臟病風險。

可是, 人為制定的這些指南, 準確嗎?

“生物系統有著許多相互作用。 ”英國諾丁漢大學(University of Nottingham)的Stephen Weng博士說道。 在他看來, 人類現有的許多工具在高度複雜的人體面前, 還是顯得太簡單了。 舉例來說, 很多人都認為脂肪對身體有害, 會增加罹患心血管疾病的可能。 但在一些情況下, 它反而能保護心臟免受疾病困擾。

Weng博士認為, 這種反常識的發現彰顯了我們對人體認識的不足。

研究人員們擔心這種不足會影響心臟病的預防和治療。 舉例來說, 現有的指南也許無法找到所有能從預防措施中受益的患者。 而另一方面, 它也有可能給部分患者帶來不必要的治療。 為了瞭解目前對於心臟病風險的預測上是否還能有提升的空間, Weng博士等人想到了近來火熱的人工智慧。

在基於圖像的醫學應用上, 人工智慧早就遠遠將人類甩在了身後。 這並不難理解。 每一張電子化的醫學圖片上都有數億個圖元, 在分析這些資訊上, 電腦遠比人眼更為擅長。 人們也相信, 基於圖像的病理診斷將是人工智慧在醫學領域的一大應用。

但心臟病風險的預測則不然——它幾乎不會用到圖像資訊。 相反, 用來分析心臟病風險的, 都是一些文字與數值(比如性別, 年齡, 膽固醇濃度等)。 利用統計方法, 人們早已建立了一套行之有效的風險評估體系。 人工智慧真的能做出什麼新發現嗎?

為了驗證這一想法, Weng博士與研究人員們開發了基於不同演算法的四款人工智慧, 並讓它們閱讀近30萬份英國居民的醫療記錄, 自我學習。 學習過後, 研究人員給它們提供了約83000份在2005年收集到的居民醫療記錄, 讓它們預測在2015年, 這些居民是否會出現心臟病。

與當前權威的指導指南相比, 這四款人工智慧的準確率都顯著更高!在一項評分中, 標準指南的準確率為72.8%, 而這四款人工智慧的準確率則為74.5%到76.4%不等。 其中一款神經網路的準確率比現有的權威指南高出7.6%, 且假陽性率降低了1.6%。 Weng博士估計, 這表明額外的355條生命有望被拯救——早日確認心血管風險能讓這些患者早日服用降膽固醇的藥物, 或是改變飲食習慣, 從而變得更健康。

更有趣的是,由於這些醫療資料中含有大量如種族,家族史等原有的指南沒有考慮的資訊,人工智慧得以從一個更全面的角度去評估心臟病風險,而這也做出了一些全新的發現。這款神經網路認為,精神疾病和皮質類固醇的服用位於十大影響心臟病的風險因數之中,而這兩個風險因數不在原有的指南裡。此外,這四款人工智慧無一將糖尿病列為十大風險因數,與目前的權威指南有出入。

“我沒法說明這項研究有多重要!”一些心血管醫生說道:“我真心希望醫生能早日用上人工智慧,幫助我們治療患者。”據估計,人工智慧帶來的改善,每年有望挽救數百萬人心血管疾病患者的性命。

正如《紐約客》的一則報導所言,人工智慧可以解決問題,而人類則可以解釋問題。我們期待醫生與人工智慧互補的那一天早日到來,為患者們帶來更好的醫療。

參考資料:

[1] Can machine-learning improve cardiovascular risk prediction using routine clinical data?

[2] Self-taught artificial intelligence beats doctors at predicting heart attacks

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更有趣的是,由於這些醫療資料中含有大量如種族,家族史等原有的指南沒有考慮的資訊,人工智慧得以從一個更全面的角度去評估心臟病風險,而這也做出了一些全新的發現。這款神經網路認為,精神疾病和皮質類固醇的服用位於十大影響心臟病的風險因數之中,而這兩個風險因數不在原有的指南裡。此外,這四款人工智慧無一將糖尿病列為十大風險因數,與目前的權威指南有出入。

“我沒法說明這項研究有多重要!”一些心血管醫生說道:“我真心希望醫生能早日用上人工智慧,幫助我們治療患者。”據估計,人工智慧帶來的改善,每年有望挽救數百萬人心血管疾病患者的性命。

正如《紐約客》的一則報導所言,人工智慧可以解決問題,而人類則可以解釋問題。我們期待醫生與人工智慧互補的那一天早日到來,為患者們帶來更好的醫療。

參考資料:

[1] Can machine-learning improve cardiovascular risk prediction using routine clinical data?

[2] Self-taught artificial intelligence beats doctors at predicting heart attacks

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