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鐘南山團(tuán)隊(duì)攜手騰訊利用AI預(yù)測(cè)新冠重癥
記者7月21日從騰訊公司獲悉，由中國(guó)工程院院士鐘南山團(tuán)隊(duì)和騰訊AI Lab聯(lián)合開(kāi)展的一項(xiàng)“利用人工智能（AI）預(yù)測(cè)COVID-19患者病情發(fā)展至危重概率”的研究成果，已于日前在《自然—通訊》發(fā)表。
該論文是鐘南山團(tuán)隊(duì)與騰訊公司共同成立的大數(shù)據(jù)及人工智能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的成果之一。在這項(xiàng)名為《深度學(xué)習(xí)在新冠肺炎危重患者早期分診中的應(yīng)用》的研究中，聯(lián)合團(tuán)隊(duì)建立的模型可以分別預(yù)測(cè)COVID-19患者5天、10天和30天內(nèi)病情危重的概率，模型預(yù)測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度的一致性指數(shù)達(dá)0.894，有助于合理為病人進(jìn)行早期分診。
臨床顯示，輕度COVID-19患者通常是自限性的，即疾病在發(fā)展到一定程度后，靠機(jī)體調(diào)節(jié)能夠控制病情并逐漸恢復(fù)痊愈；但6.5％的患者有突然進(jìn)展為嚴(yán)重疾病的趨勢(shì)。這些重癥病例不但需要大量的醫(yī)護(hù)資源，其死亡率也高達(dá)49％。因此，患者突然惡化為重癥是值得分外關(guān)注的問(wèn)題。然而，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)患者重癥風(fēng)險(xiǎn)并非易事——研究發(fā)現(xiàn)，與此相關(guān)的臨床特征多達(dá)74個(gè)，這使采用傳統(tǒng)方法建立準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)模型難以實(shí)現(xiàn)。
但大數(shù)據(jù)與人工智能的應(yīng)用將這一難題變得可能。大數(shù)據(jù)及人工智能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)選擇變量算法，確定了10個(gè)患者特征指標(biāo)（包括X線影像異常、年齡、呼吸困難、慢性阻塞性肺病、合并癥數(shù)量、癌癥病史、中性粒細(xì)胞/淋巴細(xì)胞比、乳酸脫氫酶、直接膽紅素和肌酸激酶），以來(lái)自575個(gè)醫(yī)療中心的1590名COVID-19患者病例進(jìn)行模型訓(xùn)練，進(jìn)而開(kāi)發(fā)出深度學(xué)習(xí)生存Cox模型。該模型可以根據(jù)COVID-19患者入院時(shí)的臨床特征，預(yù)測(cè)病情發(fā)展至危重病的風(fēng)險(xiǎn)。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)深度學(xué)習(xí)生存Cox模型的一致性進(jìn)行了驗(yàn)證，評(píng)估模型預(yù)測(cè)結(jié)果精準(zhǔn)度的一致性指數(shù)（C指數(shù)）為0.894，較未進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的經(jīng)典Cox模型的0.876有所提升，顯著高于CURB-6模型的0.75。
研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)不同地理區(qū)位和不同衛(wèi)生資源水平的三個(gè)獨(dú)立隊(duì)列進(jìn)行了模型測(cè)試，三個(gè)患者隊(duì)列涵蓋武漢940例、湖北省武漢市以外地區(qū)380例以及疫情期間未出現(xiàn)健康資源枯竭的廣東73例，外部測(cè)試病例均與模型訓(xùn)練病例范圍不重疊。在三個(gè)獨(dú)立隊(duì)列測(cè)試中，C指數(shù)展現(xiàn)的重癥模型預(yù)測(cè)與實(shí)際發(fā)生一致性分別為0.878、0.769和0.967，顯示出該模型的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)具有普適性。
論文指出，醫(yī)護(hù)人員只需輸入患者的臨床特征，基于深度學(xué)習(xí)生存Cox模型的重癥早期分診系統(tǒng)就可以返回患者在5、10和30天內(nèi)病情發(fā)展至危重的概率。
研究人員表示，盡早識(shí)別有重病風(fēng)險(xiǎn)的患者并進(jìn)行早期干預(yù)，不僅對(duì)于患者的預(yù)后改善至關(guān)重要，還有利于醫(yī)療資源的合理分配，確保有重癥風(fēng)險(xiǎn)的患者得到及時(shí)的醫(yī)療及護(hù)理，這在疫情大規(guī)模暴發(fā)時(shí)尤其重要。
目前，依據(jù)此模型開(kāi)發(fā)出的預(yù)測(cè)工具“COVID-19患者重癥早期分診系統(tǒng)”已經(jīng)在線公開(kāi)，臨床醫(yī)護(hù)工作者也可以搜索“預(yù)測(cè)危重COVID19工具”微信小程序獲得這一預(yù)測(cè)能力。
據(jù)了解，大數(shù)據(jù)及人工智能聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室于今年2月27日由鐘南山團(tuán)隊(duì)與騰訊公司共同成立。該實(shí)驗(yàn)室研究重點(diǎn)圍繞“以大數(shù)據(jù)及人工智能攻堅(jiān)流行病、呼吸疾病和胸部疾病的篩查和防控預(yù)警”展開(kāi)。
