2024年5月13日发(作者：)

76

Golumn

专栏■智慧系统解决方案

编者按:

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

.

net

) &《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

平行痛风智能诊疗系统

★青岛中科慧康科技有限公司

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

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

断与治疗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。

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治疗中仍存在很多问题。

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，治疗依从性差、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

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

异构数据融合、诊疗及推断过程可解释、人类智能与人

工智能的角色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

l

■剛■ ■隱■ ■•綱

I

i

_ _IMM> —桃如 _ •«方•

vm

■

*.4 rr.

TTW

m

f

■

r?m

» ■

—

nrm

■

in

'

ll

*

"**5

am

-

r¥W

a

«

a

*

sia

«

a

»

g

J

I fA*

aw

sn

e

*

awe« J gmtit

L

www T w J ait

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

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，学习医生诊断与治疗过程，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”的痛风诊断与治疗计算实验

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

2020.11 AUTOMATION PANORAMA

77

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

拟治疗方案”。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治疗

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

群。每个人群均包含散发痛风、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

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，治疗不规范且依从性差，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，提高患者的治疗达标率。

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%、治疗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

率与治疗有效性。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

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

患者治疗依从性，降低了致残致死率

。m

系