本書共分為六個(gè)模塊,內(nèi)容涵蓋人工智能基礎(chǔ)、人工智能關(guān)鍵技術(shù)、人工智能在衛(wèi)生健康領(lǐng)域的應(yīng)用、智慧醫(yī)療管理、智能醫(yī)療裝備、人工智能在健康產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展。每個(gè)模塊都配備了豐富的案例和習(xí)題,以便學(xué)生更好地理解和掌握所學(xué)知識(shí)。
本書內(nèi)容結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),邏輯清晰,各模塊均配備了模塊導(dǎo)學(xué)、學(xué)習(xí)目標(biāo)、重點(diǎn)難點(diǎn)、典型案例、關(guān)鍵詞匯、知識(shí)準(zhǔn)備、任務(wù)訓(xùn)練、模塊小結(jié)、習(xí)題與思考,旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)其主動(dòng)探索和批判性思維能力的發(fā)展。
本書不僅適合醫(yī)藥衛(wèi)生類院校的學(xué)生,為未來的醫(yī)療健康工作者打下堅(jiān)實(shí)的人工智能基礎(chǔ);同時(shí)也可作為醫(yī)療從業(yè)人員繼續(xù)教育和技能培訓(xùn)的寶貴參考資料,助力我國(guó)醫(yī)療健康事業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型與發(fā)展。
多方專家參與編寫,共同推動(dòng)健康服務(wù)領(lǐng)域人工智能素養(yǎng)普及
黨的二十大要求統(tǒng)籌職業(yè)教育、高等教育、繼續(xù)教育協(xié)同創(chuàng)新,推進(jìn)職普融通、產(chǎn)教融合、科教融匯,優(yōu)化職業(yè)教育類型定位。黨中央、國(guó)務(wù)院先后出臺(tái)了《國(guó)家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》( 簡(jiǎn)稱職教20 條)、《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》等綱領(lǐng)性文件,這些文件是進(jìn)一步推動(dòng)職業(yè)教育發(fā)展、全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量的基礎(chǔ)。
隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展,大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用越來越廣泛,原來的知識(shí)體系需要變革,職業(yè)教育教材內(nèi)容和形式需要?jiǎng)?chuàng)新,以適應(yīng)職業(yè)教育轉(zhuǎn)型升級(jí)的需要。人工智能技術(shù)在健康服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛,從智能導(dǎo)醫(yī)、智能診斷、遠(yuǎn)程醫(yī)療到健康管
理、疾病預(yù)防,人工智能正逐步改變著我們的健康生活方式。圍繞《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》及健康中國(guó)戰(zhàn)略需求,深入實(shí)施人工智能賦能教育行動(dòng),將人工智能技術(shù)深入教育教學(xué)和管理全過程、全環(huán)節(jié),為了培養(yǎng)適應(yīng)健康服務(wù)領(lǐng)域相關(guān)崗位的高素質(zhì)人才,我們編寫了本書,旨在通過系統(tǒng)學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握人工智能在健康服務(wù)領(lǐng)域的基本原理、應(yīng)用技術(shù)、應(yīng)用場(chǎng)景及未來趨勢(shì)。
1. 教材性質(zhì)
本書是一本集理論性、實(shí)踐性和前瞻性于一體的醫(yī)工結(jié)合教材。它不僅涵蓋了人工智能與健康服務(wù)的基礎(chǔ)理論,還通過大量實(shí)際案例、應(yīng)用場(chǎng)景、最新研究成果等,展示了人工智能技術(shù)在健康服務(wù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和未來發(fā)展。
2. 編寫理念
在編寫過程中,我們始終堅(jiān)持以學(xué)生為中心,注重理論與實(shí)踐相結(jié)合,力求通過生動(dòng)有趣的案例和深入淺出的講解,使學(xué)生能夠輕松掌握所學(xué)知識(shí)。同時(shí),我們還特別注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、數(shù)字素養(yǎng)和人工智能素養(yǎng),建設(shè)配套課程資源,鼓勵(lì)他們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中不斷探索和創(chuàng)新。
3. 目標(biāo)受眾群體
本書主要適用于醫(yī)藥衛(wèi)生院校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生,包括但不限于醫(yī)(臨床醫(yī)學(xué)類)、藥(藥學(xué)類)、護(hù)(護(hù)理類)、技(醫(yī)學(xué)技術(shù)類)、康(健康管理類)等相關(guān)專業(yè)的學(xué)生。同時(shí),對(duì)于從事健康服務(wù)領(lǐng)域工作的專業(yè)人士,以及對(duì)人工智能在健康服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用感興趣的讀者,本書也具有較高的參考價(jià)值。
4. 職業(yè)素養(yǎng)提升
在本書的編寫過程中,注重將職業(yè)素養(yǎng)融入其中。通過選取人工智能在健康服務(wù)領(lǐng)域中的典型案例,強(qiáng)調(diào)愛國(guó)、敬業(yè)、誠(chéng)信、友善等社會(huì)主義核心價(jià)值觀;通過組織學(xué)生進(jìn)行角色扮演活動(dòng),如模擬醫(yī)生、患者、技術(shù)開發(fā)者等角色,強(qiáng)化保護(hù)患者隱私、確保數(shù)據(jù)安全、體現(xiàn)人文關(guān)懷等職業(yè)道德規(guī)范;圍繞人工智能與健康服務(wù)中的職業(yè)素養(yǎng),組織學(xué)生進(jìn)行專題研討,如查閱資料、小組討論、匯報(bào)展示等,培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和團(tuán)隊(duì)合作精神;通過組織學(xué)生進(jìn)行任務(wù)訓(xùn)練,培養(yǎng)促進(jìn)醫(yī)療公平、提高醫(yī)療效率、降低醫(yī)療成本等社會(huì)責(zé)任感。
5. 配套資源
為順應(yīng)信息化教學(xué)趨勢(shì),配備完善的課程資源,制訂課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)計(jì)劃、授課課件、授課視頻、微課、動(dòng)畫、案例庫等,相關(guān)重要知識(shí)點(diǎn)均附有相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源,便于學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、深化理解和個(gè)性化提升。
6. 編寫團(tuán)隊(duì)
本書由一支經(jīng)驗(yàn)豐富的編寫團(tuán)隊(duì)共同完成,團(tuán)隊(duì)成員包括來自高校、醫(yī)院、大數(shù)據(jù)中心和人工智能相關(guān)科技企業(yè)的專家學(xué)者,他們不僅在人工智能和健康服務(wù)領(lǐng)域有著深厚的學(xué)術(shù)造詣,還具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在本書編寫中,編委團(tuán)隊(duì)根據(jù)各自精通領(lǐng)域?qū)?yīng)各
模塊進(jìn)行編寫分工,確保專業(yè)性和深度。主編負(fù)責(zé)制定教材大綱、編寫體例及整合模塊內(nèi)容;副主編協(xié)助主編,負(fù)責(zé)內(nèi)容審核與校對(duì),處理細(xì)節(jié)問題,確保教材符合標(biāo)準(zhǔn)。
7. 創(chuàng)新與特色
本書在結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和形式上均有所創(chuàng)新。首先,在結(jié)構(gòu)上,采用模塊化設(shè)計(jì)、注重案例教學(xué)等,以體現(xiàn)教材的獨(dú)特性和創(chuàng)新性;其次,在內(nèi)容上,緊跟時(shí)代步伐,引入了最新的人工智能技術(shù)和健康服務(wù)理念,使學(xué)生能夠及時(shí)了解并掌握前沿知識(shí);最后,在形式上,我們采用了多樣化的教學(xué)方法和手段,如典型案例、任務(wù)訓(xùn)練等,以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。
8. 致謝
在本書的編寫過程中,我們得到了許多專家學(xué)者的指導(dǎo)和幫助,也得到了相關(guān)機(jī)構(gòu)和企業(yè)的支持與合作。在此,我們向所有為教材編寫付出辛勤努力和提供寶貴意見的同仁表示衷心的感謝!
9. 不足與展望
盡管我們?cè)诮滩牡木帉戇^程中付出了大量努力,但限于編者水平,教材中難免存在一些不足之處。我們懇請(qǐng)廣大讀者在使用本書過程中提出寶貴意見和建議,以便我們不斷完善和改進(jìn)。同時(shí),我們也期待未來能夠與更多的專家學(xué)者和企業(yè)合作,共同推動(dòng)人工智能與健康服務(wù)領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新。
編 者
2025 年1 月
張秀麗,教授,天津醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)、醫(yī)學(xué)美容技術(shù)專業(yè)帶頭人,第八屆黃炎培職業(yè)教育獎(jiǎng)杰出教師,從事高等醫(yī)藥衛(wèi)生職業(yè)教育20余年,獲國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、天津市教學(xué)成果特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)3項(xiàng);主持國(guó)家級(jí)項(xiàng)目3項(xiàng)、省市級(jí)12項(xiàng)、橫向課題4項(xiàng),獲專利2項(xiàng)、軟著6項(xiàng),主編教材5部,發(fā)表論文30余篇。
模塊1 人工智能基礎(chǔ) 001
1.1 人工智能的基本概念 002
1.1.1 智能機(jī)器的夢(mèng)想 003
1.1.2 人工智能的起源 003
1.1.3 什么是人工智能 008
1.2 人工智能的發(fā)展歷程 009
1.2.1 人工智能的誕生 010
1.2.2 人工智能簡(jiǎn)史 013
1.2.3 人工智能的未來 017
1.3 人工智能的倫理 019
1.3.1 人工智能的風(fēng)險(xiǎn) 020
1.3.2 人工智能決策可解釋性 022
1.3.3 人工智能歸責(zé) 023
1.3.4 患者隱私與數(shù)據(jù)安全 023
模塊2 人工智能關(guān)鍵技術(shù) 027
2.1 機(jī)器學(xué)習(xí) 028
2.1.1 機(jī)器學(xué)習(xí)的定義 029
2.1.2 機(jī)器學(xué)習(xí)的誕生 029
2.1.3 機(jī)器學(xué)習(xí)的基本框架 030
2.1.4 機(jī)器學(xué)習(xí)的流派 032
2.2 深度學(xué)習(xí) 035
2.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的探索 036
2.2.2 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 038
2.2.3 循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 039
2.2.4 深度學(xué)習(xí)的開端 039
2.3 大模型技術(shù) 042
2.3.1 知識(shí)工程 043
2.3.2 傳統(tǒng)語言理解與生成 048
2.3.3 Transformer 模型 049
2.3.4 ChatGPT 的誕生 050
2.3.5 多模態(tài)大模型 051
模塊3 人工智能在衛(wèi)生健康領(lǐng)域的應(yīng)用 056
3.1 人工智能在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用 057
3.1.1 人工智能輔助疾病診斷 058
3.1.2 微創(chuàng)手術(shù)中的人工智能機(jī)器人 063
3.1.3 人工智能一體化三維重建應(yīng)用于胸外科結(jié)節(jié)診斷 066
3.1.4 實(shí)時(shí)人工智能三維重建技術(shù)助力腹腔鏡肝癌精準(zhǔn)切除 069
3.2 人工智能在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用 072
3.2.1 人工智能構(gòu)造中醫(yī)藥圖譜 073
3.2.2 人工智能預(yù)測(cè)藥物靶點(diǎn) 077
3.2.3 藥物篩選和功能發(fā)現(xiàn) 080
3.2.4 人工智能設(shè)計(jì)合成新藥 083
3.3 人工智能在護(hù)理康養(yǎng)領(lǐng)域中的應(yīng)用 085
3.3.1 人工智能輔助預(yù)檢分診 086
3.3.2 人工智能臨床護(hù)理監(jiān)測(cè) 088
3.3.3 養(yǎng)老護(hù)理機(jī)器人 091
3.3.4 人工智能康復(fù)輔具 094
3.4 人工智能在醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用 098
3.4.1 人工智能輔助影像診斷 099
3.4.2 人工智能與醫(yī)學(xué)檢驗(yàn) 105
3.4.3 人工智能賦能按摩機(jī)器人 107
3.4.4 人工智能助力醫(yī)學(xué)裝備維修與搬運(yùn) 110
模塊4 智慧醫(yī)療管理 117
4.1 醫(yī)療數(shù)據(jù)管理 118
4.1.1 電子健康記錄數(shù)據(jù)平臺(tái) 119
4.1.2 科研工作管理數(shù)據(jù)平臺(tái) 120
4.1.3 跨院、跨地域信息共享 123
4.2 醫(yī)療資源智慧管理 125
4.2.1 物資庫存(醫(yī)藥、血液等)智慧管理 126
4.2.2 設(shè)備工具(生化檢驗(yàn)、核磁等)智慧管理 127
4.2.3 病房床位的智慧管理 129
4.3 臨床工作流程管理與優(yōu)化 130
4.3.1 診療流程優(yōu)化 131
4.3.2 病患遠(yuǎn)程會(huì)診 134
4.3.3 突發(fā)事件應(yīng)急管理 135
4.3.4 醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量控制 137
4.4 病患管理 139
4.4.1 患者病歷信息管理 140
4.4.2 基于病史的患者個(gè)性化醫(yī)療方案 142
4.4.3 患者信息追蹤與健康教育指導(dǎo) 142
4.4.4 慢性病管理與長(zhǎng)期跟蹤 145
模塊5 智能醫(yī)療裝備 152
5.1 智能診斷設(shè)備 153
5.1.1 醫(yī)學(xué)影像診斷設(shè)備(超聲、X 射線、CT、MRI) 154
5.1.2 皮膚圖像檢測(cè)設(shè)備(多光譜、超聲) 158
5.1.3 自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室設(shè)備 159
5.2 智能治療設(shè)備 161
5.2.1 手術(shù)機(jī)器人 162
5.2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)手術(shù)系統(tǒng) 164
5.2.3 其他智能治療設(shè)備 166
5.3 智能監(jiān)測(cè)設(shè)備 167
5.3.1 臨床監(jiān)控與報(bào)警 168
5.3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備 169
5.3.3 智能可穿戴醫(yī)療裝備 171
5.4 智能輔助設(shè)備 173
5.4.1 智能護(hù)理設(shè)備 174
5.4.2 智能康復(fù)設(shè)備 175
5.4.3 醫(yī)療服務(wù)助手 177
5.4.4 醫(yī)療仿生裝備 179
模塊6 人工智能在健康產(chǎn)業(yè)中的發(fā)展 185
6.1 人工智能與基礎(chǔ)研究 186
6.1.1 AlphaFold 187
6.1.2 人工智能與基因組學(xué) 188
6.2 人工智能與新醫(yī)療手段 190
6.2.1 人工智能輔助癌癥疫苗開發(fā) 191
6.2.2 人工智能設(shè)備增強(qiáng) 192
6.2.3 輔助健康設(shè)備 193
6.3 人工智能與醫(yī)療大數(shù)據(jù) 195
6.3.1 電子健康記錄分析 197
6.3.2 人工智能與流行病學(xué) 200
6.4 大模型與醫(yī)療健康 203
6.4.1 患者支持與個(gè)性化健康溝通 204
6.4.2 臨床決策支持 205
6.4.3 大模型輔助工具 205
6.4.4 醫(yī)學(xué)研究與教學(xué) 206
參考文獻(xiàn) 212
附錄 關(guān)鍵詞匯解釋 218