中国卫生资源  2019, Vol. 22 Issue (5): 351-354  DOI: 10.13688/j.cnki.chr.2019.19467

引用本文  

赵欣, 张青, 王继军, 等. 开创精神卫生智慧医疗与人工智能新时代[J]. 中国卫生资源, 2019, 22(5): 351-354. DOI: 10.13688/j.cnki.chr.2019.19467
ZHAO X, ZHANG Q, WANG J J, et al. Create a new era of mental health intelligent medical and artificial intelligence[J]. Chinese Health Resources, 2019, 22(5): 351-354. DOI: 10.13688/j.cnki.chr.2019.19467

作者简介

赵欣, 硕士, 主要从事医院科研管理研究, E-mail:zzzxin209@163.com;
张青, 硕士, 主要从事医院科研管理研究, E-mail:qing.zhang@smhc.org.cn

通信作者

徐一峰, E-mail:hyyyyb@online.sh.cn

文章历史

收稿日期:2019-08-29
开创精神卫生智慧医疗与人工智能新时代
赵欣 , 张青 , 王继军 , 杨志 , 杜亚松 , 袁逖飞 , 乔颖 , 赵敏 , 谢斌 , 李春波 , 王振 , 杨卫敏 , 徐一峰     
上海交通大学医学院附属精神卫生中心, 上海 200030
摘要:精神卫生既是重大的公共卫生问题,更是重要的民生问题。伴随着国家创新驱动战略的实施和相关政策的落地,上海市精神卫生中心积极参与科技成果转化,推动精神卫生领域人工智能技术的发展,涌现出人工智能毒瘾渴求诊断评估、认知功能综合干预、防复吸监控等多维度评估体系,基于脑电生物信号的个体化心理风险预测和优化管理体系,虚拟现实儿童孤独谱系症辅助康复系统,精神疾病脑影像处理系统等一批优秀的科技成果。
关键词精神卫生    智慧医疗    人工智能    虚拟现实    毒瘾    戒毒    精神疾病    脑电信号    脑影像    孤独症儿童    
Create a new era of mental health intelligent medical and artificial intelligence
ZHAO Xin , ZHANG Qing , WANG Ji-jun , YANG Zhi , DU Ya-song , YUAN Ti-fei , QIAO Ying , ZHAO Min , XIE Bin , LI Chun-bo , WANG Zhen , YANG Wei-min , XU Yi-feng     
Shanghai Mental Health Center, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai 200030, China
Abstract: Mental health is not only a major public health problem but also an important people's livelihood issue. As the national innovation-driven strategy and its relevant policies are implemented, Shanghai Mental Health Center is active in transforming technology achievements and promoting the development of artificial intelligence in mental health. Numerous excellent technological achievements have emerged, such as, a multi-dimensional evaluation system including the artificial intelligence-based diagnostic system of addiction and craving, comprehensive intervention of cognitive functions and the prevention and monitoring of relapse; an EEG-based system for predicting and managing the individualized psychological risk; a virtual reality-based auxiliary rehabilitation system for autism spectrum disorders; and neuroimaging processing system for mental disorders.
Keywords: mental health    intelligent medical treatment    artificial intelligence    virtual reality    drug addication    drug rehabilitation    mental disease    electroencephalogram signal    brain image    child with autism    

伴随着国家创新驱动战略的实施和相关政策的落地,医学创新备受关注。上海市精神卫生中心作为国家四大区域性精神卫生防治中心,应时代之需,积极参与科技成果转化,挖掘培育优秀项目,利用人工智能(artificial intelligence,AI)技术,推动精神卫生领域人工智能技术的发展,涌现出一批优秀的科技成果。

1 精神卫生智慧医疗与AI有效结合 1.1 基于AI的毒瘾评估与干预检测体系

毒品成瘾的治疗和复吸问题是世界性难题。上海市精神卫生中心团队以科技部重点研发计划、上海申康医院发展中心临床科技创新项目、上海市智慧医疗专项研究等项目为依托,通过将虚拟现实(virtual reality,VR)和AI大数据等技术深入应用于物质成瘾领域,研发并应用了一套涵盖毒品渴求诊断评估、认知功能综合干预、防复吸监控等多维度、全方位的新技术体系——基于AI的毒瘾评估与干预检测体系[1]

AI毒瘾渴求评估:在虚拟现实仿真环境下,采集心率、皮电、眼动、脑电等客观生理指标进行毒瘾心理渴求评估,并利用大数据分析技术对毒瘾评估数据库进行聚类分析,建立和完善人工智能专家系统,将戒毒人员的毒瘾程度和毒瘾类型进行科学的评估,为后续的个性化心理治疗和防复吸预警提供依据。

AI毒瘾综合干预:根据基于决策树的AI专家系统和毒瘾评估系统的分类结果,制定个性化的干预方案,并实时对干预效果进行评估,及时调整干预方案。

AI防复吸监控:利用移动应用程序(App)、穿戴设备等技术手段对戒毒人员进行及时管理,并通过人工智能的方法对社区戒毒人群进行聚类分析,建立了易复吸人群的生理行为数据模型,通过长短时记忆网络(LSTM)对社区戒毒人员进行异常行为检测,并及时反馈高危预警。

该技术体系涉及从渴求评估、综合治疗到预后管理、戒断保持等戒毒治疗的重要环节,不仅实现了科学评估、科学干预、动态调整有效提升了戒毒的效果,同时,系统的实时监测、及时预警大幅度降低了吸毒人员的复吸率。

该系统展现了通过信息化手段连接起来的“筛查-评估-诊断-治疗-管理-康复”一站式服务的优势,在2019年世界人工智能大赛上获得了“创新潜力奖”。目前该技术已经在上海市强制隔离戒毒机构作为日常工作内容实际应用,仅在上海地区,已为2 000余例吸毒人员提供戒毒干预训练。在此基础上凝练出的“运动康复戒毒”作为新技术之一,获得上海市戒毒管理局认可,并作为“五项新技术”品牌,形成科学戒毒、智慧戒毒的上海模式,通过各级平台推广后,获得安徽、云南等地强制隔离戒毒机构的极大兴趣和合作意向。

1.2 基于脑电生物信号的个体化心理风险预测和优化管理系统

上海市精神卫生中心的“基于脑电生物信号的个体化心理风险预测和优化管理体系”建设项目也在世界AI大赛中获得“创新潜力奖”。大赛期间,多家企业被该项目吸引,表示愿意加入到项目的成果转化及后续推广中。

根据中国疾病预防控制中心精神卫生中心2010年初公布的数据[2],我国重性精神障碍患者逾1 600万,传统治疗方法行为学特征预测准确性低,个体脑电组差异较大,无法满足早期风险预警的临床需求。项目组利用前期10年内积累的精神疾病临床高危人群队列的生物学及行为学特征作为基础,通过脑电信号的大数据特征,结合AI实现个体化风险精准预测建立,实现数据采集、分析和风险评价于一体的中国人群重性精神疾病防治体系[3]

首先,团队在国内首创具有自主知识产权的适用于中国人群的临床实用工具——便携式精神疾病发病危险度预算器,初步实现精准风险预测。其次,利用大数据平台,将复杂且数据形态不同的变量纳入精准诊断预测和精准干预计算中,将采集到的多维数据实时传入大数据后台分析,将各类有价值的临床和生物学标记的指标转化为对每个患者和医师而言更有意义的风险预估值和可干预靶点。最后,搭建重性精神疾病风险干预工作室,基于大数据及风险预测器的结果,制定更有针对性的早期干预方案,阻断精神疾病的发病进程,实现精神疾病防控的关口前移。

目前,已运用该成果开始筹建重性精神疾病风险干预工作室,针对重性精神疾病高危人群进行早期干预,目前早期干预准确率达70%以上,能有效阻断精神疾病的发病进程,为实现精神疾病治疗的早期干预提供了一条可靠的有效途径。

1.3 优秀的AI项目

随着科技成果转化工作的不断深入,AI技术与医疗诊断技术研究广泛结合,医院还孵化出一批优秀的AI项目。

1.3.1 VR儿童孤独谱系症辅助康复系统

VR儿童孤独谱系症辅助康复系统技术利用实景的虚拟再造与呈现技术,依托强大的硬件支撑,能够模拟生活中的家庭、学校、公共交通等场景,让孤独症患儿身临其境,不断弥合患儿内心世界和生活场景的距离。

孤独症谱系障碍是“国家脑计划”三类重大脑疾病之一,严重影响患儿功能。据统计,中国0~6岁儿童精神疾病致残人群中,孤独症谱系障碍占据首位[4],具有发病率高、患者数量大、照护成本高等特点。同时,在既往治疗中,孤独症治疗面临治疗成本高昂,医护人才稀缺,患者人员流动性大导致生活、社交、职业技能训练困难等困境。

而VR儿童孤独谱系症辅助康复系统通过VR技术与精神治疗科学的结合,将医师与治疗师从繁琐低效的重复性劳动中解放出来,开辟VR医疗新道路,相较于传统治疗手段,VR技术用于孤独症谱系障碍(autistic spectrum disorder,ASD)治疗具有明显优势。对患儿而言,接受度高、场内内容丰富、可个性化设置;对家长而言,治疗稳定可控、安全性高、性价比高;对教师而言,操作简单、减轻学校压力、提高效率。目前该项目已完成工程样机设计,并投入实验使用,具有20余款场景搭建(手眼协调、认知),完成1 000余例测试调整,并已申请17项专利。该技术提供的沉浸式的训练场景,为孤独症患者打开了一扇希望之窗,提供了一种更为可靠的康复手段。

1.3.2 精准脑图谱导航下的经颅磁刺激技术

精准脑图谱导航下的经颅磁刺激技术通过在不同皮质脑区精确诱发特征性活动,同时结合高密度脑电同步记录其他区域对刺激后的响应,以刻画皮质功能连接图谱。

该技术通过对健康人群的建模,可以获得一份健康人群脑功能图谱的模版,进而通过不同精神神经疾病临床患者的脑功能验证,获取不同疾病状态下的脑功能变化生物标志物,实现对不同脑疾病的精准客观诊断,推动建立相应指南。针对皮质功能变化,进行个体化、精准化干预,并探索多模态脑刺激的疾病干预手段,推进临床应用,为多种脑疾病干预提供有效手段。同时,结合动物实验,在遗传修饰、分子功能、细胞信号传递、神经环路等多个层次将临床研究深入至机制研究,也为探索更多干预手段打下基础。

1.3.3 精神疾病脑影像处理系统

磁共振脑成像技术是精神疾病的主要研究手段之一,但磁共振脑影像数据的分析和处理复杂繁琐,需要耗费研究者大量的时间和精力。

精神疾病脑影像处理系统是一个基于网页的多模态磁共振脑成像数据自动处理系统,可简化数据分析的流程,显著提高科学研究效率,为进行大规模脑影像研究提供保障[5]

2 促进科技成果转移转化

既往科研管理过程中,由于绩效考核及职称评聘因素,科研人员更注重项目申报、论文撰写,对于专利申请相对缺乏主动意识。通过检索国家知识产权数据发现,截至2018年,上海市精神卫生中心授权且有效的专利仅18项,知识产权的转化和保护工作相对落后。如何实现科技成果从实验室走向市场是医疗卫生行业长期面临的问题,这个问题在精神医学领域尤为突出。上海市精神卫生中心既往申请和授权的专利在过去尚未实现有效利用。2019年3月,上海出台《关于进一步深化科技体制机制改革增强科技创新中心策源能力的意见》(科创25条)[6],深化高校、科研院所和医疗卫生机构科研体制改革,为创新成果走出实验室“放权松绑”。借着这股政策东风,上海市精神卫生中心科研管理部门主要从两方面入手,一是通过举办知识产权论坛增强中心医务人员知识产权保护和转化意识,二是深入临床了解医务人员的技术方向和专利思路,实现中心科技成果保护和转化的有效突破[7]

为推动中心医务及科研人员知识产权保护意识,上海市精神卫生中心科研科举办“至精至专——首届精神卫生科创论坛”。论坛围绕“知识产权保护及成果转化”主题,邀请上海市卫生健康委员会相关处室领导对政策形势进行深入解读,并有多名专家作了分享交流,使广大医护、科研人员对于知识产权和科技成果转化有了更清晰的认识。同时,科研管理部门深入临床,掌握医护人员及科研人员对科技成果的需求,提升各临床、科研团队对科技成果转化的认知和了解。对优秀创意和成果,邀请知识产权专家来院对发明人进行一对一指导,在专利申请初期,就进行专利布局,并组织优秀项目进行成果路演,主动寻找合作企业,为科技成果转化打下基础。

通过实施科技成果保护及转化促进方案,上海市精神卫生中心2019年已申请专利16项,相较于2018年的5项和2017年的6项,有了明显的提高。同时,知识产权转化工作也有了实质性的突破,目前“基于脑电生物信号的个体化心理风险预测和优化管理系统”技术已与企业达成合作意向,正在推动成果转化落地。

3 展望

伴随着国家科技成果转化政策,上海市精神卫生中心相关促进政策也在逐渐完善,以建立一套解放科研人员束缚、提升其科技创新积极性,并符合市场运转规律的科技成果转化体系。在下一步的计划中,上海市精神卫生中心将继续推动精神卫生领域科技成果转化,充分发挥研发聚集、人才汇聚的自身优势和丰富的临床资源,通过组织优秀的科技成果对接企业,引入企业、资本,将优秀的成果推向社会,提高医疗水平,改善医疗环境,实现服务大众的最终目的。将精神卫生智慧医疗与人工智能技术的发展,以及科技成果转化作为一项长期工作不断推进,使其最终反哺科研机构,既提升了科研机构的竞争力,又推动社会经济发展,形成良性循环,助力上海科创中心建设。

作者声明本文无实际或潜在的利益冲突

参考文献
[1]
谭昊野, 陈天真, 朱有为, 等. 基于虚拟现实技术在甲基苯丙胺使用障碍患者的渴求评估中的应用[J]. 神经疾病与精神卫生, 2019, 19(2): 118-123. DOI:10.3969/j.issn.1009-6574.2019.02.003
[2]
胡林英. 精神病患者的权利保护与完善立法[J]. 医学与哲学, 2014, 35(1A): 92-94.
[3]
ZHANG T H, XU L H, TANG Y Y, et al. Prediction of psychosis in prodrome:development and validation of a simple, personalized risk calculator[J]. Psychol Med, 2019, 49(12): 1-9.
[4]
中华人民共和国卫生部. 2001中国0~6岁残疾儿童抽样调查报告[M]. 北京: 中国统计出版社, 2003: 41-42.
[5]
DUAN H, ZHAI G, MIN X, et al. Learning to predict where the children with ASD look[C]. Athens: IEEE International Conference on Image Processing, 2018.
[6]
上海市人民政府.关于进一步深化科技体制机制改革增强科技创新中心策源能力的意见[EB/OL]. (2019-03-20)[2019-08-20]. http://www.shanghai.gov.cn/nw2/nw2314/nw2319/nw12344/u26aw58458.html.
[7]
顾文君, 张圣海, 李济宇, 等. 基于全流程的医院科研项目知识产权管理模式研究[J]. 中国医院管理, 2016, 36(7): 71-72.