在病历中挖出金矿:从深度学习到大型语言模型

AI资讯 4小时前 charles
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在病历中挖出金矿:从深度学习到大型语言模型

协和有三宝:病历、图书馆和老专家。从此可看出病历对于医学实践和研究的重要价值,但是要充分挖掘出其价值着实不容易,不仅仅是数据要素确权的问题,还有诸多数据挖掘等技术和算法问题。而这篇论文《A Systematic Survey of Electronic Health Record Modeling: From Deep Learning Approaches to Large Language Models,就是关于如何用人工智能技术处理电子健康记录(EHR)的综述性研究,涵盖了从早期的深度学习方法到如今热门的大型语言模型(LLMs)的应用,目的是梳理这一领域的技术脉络和未来方向——毕竟医院里堆积如山的病历、检查数据如果能被AI“读懂,医生看病会更准,患者也能少跑冤枉路。而主要作者均来自美国宾夕法尼亚州立大学(The Pennsylvania State University)的信息科学与技术学院。


一、医院的数字病历有多难搞定?EHR的特殊性与挑战

你去医院看病时,医生会在电脑里记下你的症状、开的药、检查结果,这些零散的信息汇总起来就是电子健康记录(EHR)。但对AI来说,这些记录简直是一团乱麻。打个比方,EHR就像一本写了几十年的日记,里面夹杂着数字(比如血压130/80)、代码(比如诊断用的ICD-10编码)、医生手写的备注(可能今天写发烧,明天写发热),甚至还有X光片、CT图像,而且记录时间完全没准——可能你每天测一次血糖,也可能半年才做一次体检。

论文里总结了EHR的几个脾气,让AI特别头疼:

首先是五花八门的异质性。EHR里啥数据都有:年龄、性别是固定信息,血压、血糖是随时变化的数字,诊断结果是标准化代码,医生的病程记录是自由文本,还有CTMRI这样的图像。就像把Excel表格、Word文档和照片混在一起让AI分析,它得先学会看懂每一种类型的信息。

其次是没规律的时间性。你不可能像打卡一样准时去医院,所以EHR的记录时间间隔完全随机。比如你可能3个月没测过血压,突然某天测了三次,AI要从这种时密时疏的数据里找出病情变化的规律,就像从断断续续的电视剧片段里猜完整剧情。

还有说不清楚的语义模糊。比如血糖110mg/dL”这个数值,对普通人来说可能正常,但对孕妇或糖尿病患者来说可能就是异常。AI要是只看数字不看 context,很容易误诊。这就像同样一句话今天好热,在海南和东北的意思可能完全不同。

另外,EHR的数据还特别稀疏。每个人的记录里都有大量缺失——比如你没做过胃镜,就不会有胃镜数据;医生可能漏写了某个症状。更麻烦的是,这些缺失往往不是随机的:重症患者的记录肯定比轻症患者详细,年轻人的体检数据可能比老年人少。AI要是把没记录当成正常,就会出大问题。

早期处理这些数据时,科学家们主要靠人工整理”——比如医生或工程师先把有用的信息挑出来(比如只保留血压、血糖),再喂给模型。但后来发现,AI其实可以自己学会找重点,于是技术慢慢从人帮AI整理变成了“AI自己整理


二、从笨办法聪明学AI处理EHR的技术演进

如果把AI处理EHR比作学生做病历分析题,那么这几年的技术进步就像学生从死记硬背变成了举一反三

最开始,科学家们用的是特征工程,相当于老师把重点划出来让学生背。比如明确告诉模型:你就看这几个指标——血压、血糖、年龄,其他不用管。这种方法简单直接,但缺点明显:如果老师漏划了重点(比如没考虑到血脂),学生就考不好。而且EHR里的重点太多,医生也不可能全部预判。

后来出现了深度学习模型,相当于学生学会了自己从课本里找规律。比如循环神经网络(RNN)特别擅长处理时间序列数据,就像能从你断断续续的血糖记录里看出最近三个月逐渐升高的趋势;Transformer模型(比如BERT的变种)则像个细节控,能同时关注多个指标之间的关系——比如发现血糖高+体重骤降可能和糖尿病有关。

这一阶段的关键是架构设计,就像给学生设计不同的学习方法:有的模型擅长处理表格数据,有的擅长文本,还有的专门分析图像。比如树状模型(Tree-based models)会把疾病分类做成决策树”——先看发烧不发烧,再看咳嗽不咳嗽,一步步缩小范围,特别像医生问诊的思路;图状模型(Graph-based models)则把患者、疾病、药物当成节点,用连线表示它们的关系,比如糖尿病胰岛素之间有强连接,能帮AI理解治疗逻辑。

再后来,大型语言模型(LLMs)登场了,相当于来了个超级学霸,不仅学过海量病历,还读过医学教材、论文,甚至能看懂医生的手写笔记。比如MedPaLMGatorTron这些模型,参数多达几十亿,能像人一样病历、写诊断建议。它们的厉害之处在于少样本学习”——医生只要给几个例子,比如这种情况应该开阿莫西林,模型就能举一反三,不用像以前那样需要成千上万的病例来训练。

LLMs处理EHR的方法也很灵活:有的直接问问题(提示工程),比如给模型输入患者发烧38度,咳嗽,可能是什么病?;有的让模型查资料(检索增强生成,RAG),比如不确定时自动去查最新临床指南;还有的让多个模型组队讨论(多智能体框架),就像多个专家会诊,最后汇总意见。

这里有个值得VC投资人思考的问题:如果一家创业公司说他们的EHR模型准确率超过90%,你可以追问:这个准确率是在单家医院的数据上测的,还是在不同地区、不同规模的医院都验证过?模型在处理罕见病时的表现如何?” 毕竟医院的数据差异很大,三甲医院和社区医院的记录风格、疾病分布可能完全不同,而罕见病数据少,最能考验模型的真正实力——这两个问题能看出技术是否真的能落地,而不是实验室里的漂亮数字


三、AI助手:从数据到临床的应用场景

EHR数据AI,最终是为了帮医生干活。论文里列举了很多落地场景,简单说就是让AI病历分析师”“诊断参谋”“行政助手

先看病历理解。医生每天要写大量病程记录,AI可以帮忙提炼重点——比如从几页纸里挑出患者对青霉素过敏”“血压持续升高这些关键信息,甚至自动生成摘要。这就像秘书帮老板整理会议纪要,把长篇大论浓缩成几条核心结论。还有临床编码自动化,比如把医生写的急性心肌梗死自动转换成标准化的ICD-10编码I21.9,方便医院 billing 和统计,避免人工编码的错误和延迟。

再看诊断与决策支持AI可以根据EHR预测患者可能得什么病,比如分析一个人的血糖、体重、家族史,提前预警糖尿病风险;还能帮忙做鉴别诊断,比如患者发烧、头痛,AI列出流感”“脑膜炎”“新冠等可能,并说明每种病的可能性,像个参谋给医生提供参考。更高级的是预后预测,比如预测患者住院天数、再入院概率,帮医院安排床位、制定随访计划。

还有医院运营优化。比如AI可以根据EHR数据预测急诊流量,提前调配护士;或者帮患者匹配临床试验——比如某个癌症患者的基因数据符合某个新药试验的入组条件,AI能自动推荐,省去人工筛选的麻烦。

不过,AI在临床应用中还有个信任问题。医生不可能盲目相信AI的建议,所以模型必须说清楚理由。比如AI患者需要住院,得能解释是因为血压骤降+有心肌梗死史,而不是拍脑袋决定。这就像学生做题要写过程,老师才知道他是不是真懂了。

AI创业者来说,这里有个关键问题要想清楚:你们的模型是想替代医生,还是辅助医生?如何平衡模型的准确性和解释性?” 医疗领域的容错率极低,哪怕99%准确,1%的错误可能就会危及生命。所以模型必须明确自己的定位——是帮医生减负,而不是抢饭碗。而且解释性比单纯的准确率更重要,医生需要知道AI“为什么这么想,才能判断是否采纳。比如同样是推荐手术,AI的理由是患者年轻、无基础病还是模型在类似病例上蒙对过,直接决定医生是否信任它。


四、AI看病历的软肋与未来:还有哪些坎要跨?

虽然AI处理EHR的技术进步很快,但论文也指出了不少卡脖子的问题。

第一个是数据难题。优质的EHR数据很难拿,因为涉及患者隐私,而且不同医院的系统不互通,数据格式五花八门。就像不同学校用不同版本的教材,学生转学后得重新适应。科学家们尝试用合成数据”——AI生成假的病历,既能保护隐私,又能给模型练手,但目前生成的数据还不够逼真,尤其是罕见病的案例很难模拟。

第二个是模型太死板。很多AI模型在A医院表现好,到B医院就水土不服,因为不同医院的记录习惯、疾病分布不同。这就像南方的厨师到北方做菜,按老配方放糖可能不受欢迎。而且模型不会与时俱进,新出的临床指南、新药信息无法及时更新,容易给出过时的建议。

第三个是解释性差。深度学习模型常被叫做黑箱,比如它说患者有糖尿病风险,但说不清具体是哪个指标导致的判断。医生不敢用,患者更不放心。虽然现在有可解释AI”技术,比如让模型指出是因为糖化血红蛋白超标,但复杂病例中,多个因素纠缠在一起,解释起来还是很困难。

未来的突破方向可能在这几个方面:一是通用医疗大模型,一个模型能处理病历、图像、基因等多种数据,就像万能钥匙;二是临床智能体,让AI能像医生一样分步思考,比如先怀疑肺炎,再建议查胸片,一步步验证;三是多模态融合,比如把CT图像和病历文本结合起来,AI既能看片子,又能结合患者的年龄、症状做判断,就像医生同时看报告和图像。

说到底,AI处理EHR的终极目标不是取代医生,而是让医生从繁琐的文书工作中解放出来,有更多时间和患者交流。就像计算器没让数学家失业,反而让他们能解决更复杂的问题——AI也会成为医生的超级工具,让看病更高效、更精准。而对于研究者和创业者来说,真正的挑战在于如何让技术既懂数据,又懂医学,还懂人性。


版权声明:charles 发表于 2025年7月20日 am9:47。
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