76
编者按:
★青岛中科慧康科技有限公司
随着物联网、云计算、移动互联网、大数据、人工智能等新技术的 飞速发展，以及IT 与OT 技术的进一步
融合，工业制造、城市交通、电力 能源、衣业等各大行业领域的智慧化发展已成为必然趋势。推逬各领域 向智慧化发展是一项复杂而庞大的系统工程，既需要单一技术与装备的 突破应用，还需要系统化的集成创新。智慧系统解决方案是推广普及智 能化技术的关键手段，是促进各行业智能化水平提升的核心。
为深化智慧产业发展，进一步提升智慧产业各领域系统解决方案应 用水平，现由中国自动化学会、智能制造推进合作创新联盟、工业控制 系统信息安全产业联盟、边缘计算产业联盟、中国仪器仪表行业协会主 办，控制网（www .kongzhi ) &《自动化博览》承办的2020智S 系 统解决方案征集活动已正式启动，面向全行业公开征集智M 系统解决方 案。本刊特开设智慧系统解决方案专栏，刊发其中优秀的解决方案以飨 读者。
智囍系铳
縮麵
1解决方案的目标和概述
高尿酸血症与痛风已成为我国常见代谢性疾病，高
尿酸血症患病率高达13.3%，患病人数超过1.8亿，痛 风患病率为1%~3%，患病人数超过2000万，且呈
明显 的年轻化趋势，正以每年9.7%的年增长率迅速增加， 常导致关节畸形、慢性肾衰及脂肪肝等靶器官损伤，甚 至致残、致死，缩短患者预期寿命。因此，高尿酸血症 与痛风越来越受到社会大众的关注，但痛风病自身的复 杂性、临床诊疗难度高、医护人员短缺等诸多因素造成 痛风病在临床诊断和中仍存在很多问题。
为有效缓解传统痛风诊疗中存在的“对痛风的认知 严重不足，诊治不规范”、“痛风诊疗多学科交叉，治 疗复杂”、“患者缺乏就诊意识，治愈困难”等问题， 推进相关高科技与智能技术在痛风临床诊疗中的具体应 用，填补国内智慧医疗领域的空白，促进我国智慧医疗 事业的发展，项目组基于痛风病患病率高，误诊、误治 率高，依从性差、危害大等现状，国际首创了基于 混合增强智能的平行痛风智能诊疗体系框架，建立了国
际最大单中心高尿酸血症与痛风遗传数据库，研发基于 大数据和人工智能的平行痛风智能诊疗系统。该项目实 现了从大数据到智能诊疗再到临床规范诊疗的转化，取 得系列原创性成果。
系统以中国科学院自动化研究所王飞跃教授的 “平行智能理论”为指导，依据国际标准化的诊疗规 范、国际前沿的学术成果，基于权威痛风专家李长贵教 授团队多年的临床诊疗经验，通过平行痛风智能自主诊 断与关键技术及应用的相关研究，建立了医疗知识 库、智能病历库、专家看诊规则库；系统还可运用人工 智能技术模拟医疗专家的诊疗决策过程，运用机器学 习对辅助诊疗算法持续自我改善，从而趋近“最佳医 生”，实现痛风诊疗的规范化、智能化、精准化。
2系统解决方案详细介绍
2.1基于混合增强智能的平行痛风智能诊疗体系
框架
针对复杂的痛风诊疗实际应用场景，
为解决多源
2020.11 AUTOMATION PANORAMA
77
异构数据融合、诊疗及推断过程可解释、人类智能与人 工智能的角分配和权限划分等关键技术难题，项目组 以平行智能方法论为基础，构建面向痛风诊疗场景的、 算法驱动的平行痛风智能诊疗体系框架，进而为决策者 提供分析问题、建立模型、模拟决策过程和方案的环 境，辅助决策者通过数据、模型和知识，以人机交互方 式进行半结构化决策。如图1所示。
实际痛风珍疗系锐
人工痛风诊疔系统
i
l ■剛■ ■隱■ ■•綱I
v m
_ _IMM> —桃如 _ •«方•
■
TTW ■» ■*.4 rr. m f r?m
r¥W
n r m
—in 'll "**5
■
*a m -
a
«*«» J a w e a w e « J g m t it \
a s ia a g I fA * sn * L w w w T
w J a it
图1基于混合增强智能的平行痛风智能诊疗体系框架
(1)软件定义的人工痛风诊疗过程
基于患者病历、诊疗数据、医学影像等基本医疗 数据，结合Web 挖掘等技术对最新医学知识、前沿临床 研究和科研成果进行自动收集与标注、挖掘与分析、结通过计算实验过程，系统中收录并累积了大量 自动生成的“虚拟患者”、“虚拟诊断过程”、“虚 拟方案”。当医生在实际看诊中遇到与系统已有 “虚拟患者”相似的情况，只需输入患者信息，即 可通过知识引擎搜索方式实现真实患者的“虚拟诊 断”；再结合医生经验选择系统智能自主推荐的 方案。以这样“人-系统融合”、数据闭环反馈、平行 执行的方式，实现痛风的智能自主平行诊疗过程的持 续优化。
2.2建立国际最大单中心高尿酸血症与痛风遗传
数据库
项目组依托山东省痛风病临床医学中心，建立了
国际最大单中心高尿酸血症与痛风遗传资源库和数据 库，并于2017年获批国家人类遗传资源共享服务平 台-中华痛风遗传资源库。该遗传资源库包含研究对象 83546例，包括青少年、早发、中青年和老年研究人 。每个人均包含散发痛风、家系痛风、高尿酸血 症和性别年龄相匹配的对照；数据库由每个研究对象 知情同意后的诊疗信息组成，包含实时更新的基本信 息、动态变化的生化信息、不断变化的诊疗信息及全 基因组关联分析数据，为构建平行痛风智能诊疗系统构化存储与应用，突破多源异构数据融合等难点，打造 医疗健康大数据中心。同时，以痛风医疗健康大数据为 基础，借助生成式对抗网络、深度神经网络和机器学习 等技术，分析患者历史病理特征之间的时序和空间关联 性，学习医生诊断与过程，构建并重塑与实际诊疗 过程“平行”的软件定义的人工痛风诊疗过程。
(2) “数据+模型”的痛风诊断与计算实验 以实际痛风医疗大数据和人工痛风诊疗过程模型为基础，通过调节患者病症参数、护士护理参数以及医 生处方参数等计算实验手段，自动生成大量新数据；然 后，一方面把新生成数据提供给医生，请医生协助判断 哪些情况是实际可能遇到的痛风情况，为医生提供学习 和培训机会；另一方面，利用医生反馈的数据，扩大系 统自身的数据集，引入知识图谱、模糊
逻辑和知识推理 技术，对医生“虚拟诊断”过程进行疗效评估的同时， 累积系统经验与知识，提高系统智能水平。
(3) “双向匹配”的平行智能自主诊疗推荐
及规范化诊疗体系奠定了基础。
2.3研发全球首个基于大数据和人工智能的平行 痛风智能诊疗系统
基于自主创建的平行痛风智能诊疗体系框架， 项目组融合了最新诊疗知识及27513例痛风患者结构 化电子病历等多源异构医疗数据与多模态信息，构 建了高尿酸血症与痛风医疗大数据中心，通过与深 度模糊神经网络、知识推理模型深度融合，构建了软 件定义的痛风人工智能诊疗模型。该模型将实际诊疗 过程中的“小数据”作为种子数据，利用深度模糊神 经网络生成痛风诊疗系统“数据模型”，将“数据模 型”演绎为实际诊疗过程中特定目标的“小知识”推 荐给医生，通过“人与系统知识融合”、数据闭环 反馈，虚实互动，平行执行，实现了痛风诊疗知识 的持续更新和诊疗过程的不断优化，成功创建国际 首个虚实互动、平行执行的痛风智能诊疗系统。如 图2所示。
78 :
Golumn 专栏■智慧系统解决方案
詩
图2平行痛风智能诊疗系统
2.4基于平行痛风智能诊疗系统云平台，打造线 上线下结合的诊疗模式，实现对患者的远程指导和管理
针对高尿酸血症与痛风长期多病共存、多药并用， 患者认知薄弱，不规范且依从性差，缺乏有效管理 手段等现状，基于平行痛风智能诊疗系统中痛风问诊模 块、痛风大数据决策分析模块和痛风智能诊疗模块，项 目组成功构建平行痛风智能诊疗云平台，结合居家慢病 管理设备，通过提供“居家慢病管理+设备盒+虚拟医 生+在线复诊”相关服务，将医生与患者同时纳入到平 行痛风智能诊疗体系中，提供一整套在线复诊与线下门 诊相结合的智能慢病解决方案，实现了对高尿酸血症与 痛风患者饮食、运动、
药物等远程指导和管理，克服了 痛风医疗数据难以在不同医院间共享的困难。从而极大 地提高医生的看诊效率和诊疗准确率，为患者提供精 准、可靠、便利的就医体验，提高患者的达标率。
3代表性及推广价值
3.1应用情况及效果
平行痛风智能诊疗系统于2016年9月在青岛大学附
属医院正式上线运行，成为全球首个“平行痛风智能诊 疗机器人医生”，累计在全国153家医院进行推广，与 云南省滇南中心医院、江苏省中西医结合医院、天津 中医药大学第一附属医院等多家三甲医院签署合作协 议，共辅助医生诊疗3.2万余人次，痛风诊断准确率达 95%、方案与权威专家团队符合率达90%。系统帮 助医生快速确定最佳诊疗方案，极大地提高了诊断准确 率与有效性。患者依从性从20.7%提升至66%，尿 酸达标率从20%提升至45%，发作频率及药物副作用均 明显降低。有效促进了区域医疗水平的提升及智能医疗 产业的发展。
3.2 示范效应
该系统获国家发明专利2项、实用新型专利1项、 软件著作权13项，多次参加国家智能产业峰会、中国医 学装备大会等国内智能与医疗技术展。相关研究发表在
IEEE Network、IEEE T Syst Man Cy -S 等人工智能专
关注活动详情谓扫描二维码
业杂志，并被Lancet、Am J Public Health 等医学知 名期刊引用。项目组发表代表性论文20余篇，其中SCI
论文9篇、ESCI 论文1篇、EI 论文3篇；总结形成了一整 套完备的医学与人工智能技术跨学科交叉应用的方法体 系，提出痛风智能诊疗通用、实用的标准框架“平行高
特”，为其他疾病智能诊疗系统的研发提供了重要的参 考价值。2020年9月，系统获得“2020年度山东省科学 技术进步奖一等奖”。
3.3社会价值(1)
首创基于混合增强智能的平行痛风智能诊疗
体系框架，开辟慢病智能诊疗新路径
项目组围绕“平行智能+痛风诊疗”开展系列研 究，突破多个技术瓶颈和制约因素，成功构建面向痛风 诊
疗场景的、算法驱动的平行痛风智能诊疗体系框架， 辅助决策者通过数据、模型和知识，以人机交互方式进 行半结构化决策。该框架实现了平行智能理论与痛风临 床诊疗的结合，是人工智能技术与医疗方法深度融合的 一次创新式实践，推动了人工智能技术在更深层次应用 于医学领域并产业化，为以高尿酸血症与痛风为代表的 慢性疾病智能诊疗幵辟了一条新的道路，推进了我国智 慧医疗产业的发展，具有良好的社会效益。
(2)
研发具有完全自主知识产权的智能诊疗系
统，助力区域医疗诊疗及服务水平提升
项目组研发全球首个平行痛风智能诊疗系统，融 入基于国人数据的高尿酸血症与痛风规范化诊疗体系，不但能够为医生提供规范化诊疗方案、帮助医生减少误 诊误治、提高工作效率、提升业务水平，而且能够为患 者提供饮食、运动、药物等远程指导和管理，帮助患者 做好慢病管理，远离疾病痛苦。同时，能够实现痛风诊 疗数据在不同医院间的共享和诊疗系统的持续优化，有 效降低不必要的就医和再住院比例，切实缓解就医压 力；降低社会健康医疗总成本，让患者获得更优的医疗 健康服务。保守估计，患者就诊时间减少40%以上，平 均每年可降低社会健康医疗总成本近亿元，带动智慧医 疗行业经济效益达两亿元。
(3) 打造线上线下结合的云诊疗模式，提高患者
管理水平
项目组研发准确、便捷且支持多种居家慢病管理 设备数据远程上传的平行痛风智能诊疗云平台，实现了 医生动态监测患者病情、远程管理患者，使医生能够及 时对患者饮食、运动、药物等进行指导和管理，提高了 患者依从性，降低了致残致死率。
m
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议