糖尿病作为全球公共卫生领域的重大挑战,预计全球糖尿病患者人数将从2021年的5.29亿人增长至2050年的13.1亿人。此外,糖尿病前期患者发病率的增加,预示着未来全球糖尿病负担可能会进一步加重。若糖尿病患者疾病控制不佳,患者其罹患心血管疾病、下肢截肢等严重并发症的风险将显著提升。这一严峻形势对中低收入国家的影响尤为显著,然而全球约80%的糖尿病患者居住于这些国家。为了应对这一挑战,糖尿病诊疗中的人工智能(AI)应用正受到广泛关注和探索,旨在为患者提供个性化管理和适应复杂情况的治疗方案。
在2024年7月23日,医学领域殿堂级期刊《柳叶刀-糖尿病与内分泌学》(The Lancet Diabetes & Endocrinology) 发表了由上海交通大学计算机科学与工程系盛斌教授与新加坡国立大学覃宇宗教授、上海交通大学医学院附属第六人民医院李华婷教授、及马来亚大学Lee-Ling Lim教授等多国学者共同撰写的展望性综述“Artificial intelligence for diabetes care: current and future prospects”。 《柳叶刀-糖尿病与内分泌学》期刊是临床、公共卫生和全球健康领域的权威期刊,其学术影响力在全球内分泌和代谢期刊中位居榜首(引自Clarivate Journal Citation Report 2024)。该综述不仅是该刊历史上首次发表聚焦于人工智能在糖尿病诊疗领域的综述文章,更标志着人工智能技术在糖尿病和慢病诊疗领域的进展与潜力已成为全球学科交叉融合研究的重要趋势,具有重要的风向标意义。
针对糖尿病这一全球性的公共卫生挑战,综述认为人工智能在糖尿病诊疗领域中的核心应用目标是为患者提供个性化的诊疗方案,以有效应对糖尿病病情多样性的挑战。然而,随着人工智能技术的飞速发展,亦需审慎考量其所带来的潜在偏见、伦理问题以及实施层面的挑战。
文献配图1:人工智能融入糖尿病全场景、全病程管理
综述详细探讨了人工智能在糖尿病筛查、诊断、治疗方案优化以及并发症预测和管理等方面的应用,并认为其在这些环节均展现出显著的发展潜力和实际应用价值。特别是在资源有限的低收入和中等收入国家及地区,全面推广以患者为中心的糖尿病智能诊疗模式,对于克服管理和治疗中的重重困难,显得尤为必要。
同时,综述强调了人工智能在糖尿病早期干预中的关键作用,通过早期诊断和辅助治疗,可有效控制病情,减轻对患者健康的威胁。为此,采用先进的人工智能技术和机器学习算法,对大规模数据集进行深入分析,可以实现早期筛查、精准诊断、亚型分类、治疗方案优化以及并发症风险预测。此外,通过深度学习系统整合和分析临床数据和图像信息,可有效预测糖尿病发病风险,进而构建智能化的健康管理平台,提升患者的自我管理能力。
结合连续葡萄糖监测(CGM)技术和强化学习算法,AI辅助的糖尿病管理能够实现个性化的胰岛素剂量推荐,准确预测糖尿病并发症的发生发展,为医生和患者提供实时、基于AI的临床决策支持,以便及时干预,提高治疗效果和生活质量。此外,无创、简便、快速的糖尿病筛查和糖尿病亚型分类系统,以及基于人工智能的移动健康平台和远程监测系统,均有助于提高患者自我管理能力,优化医学营养治疗方案,提高胰岛素剂量的准确性,进而提高整体的糖尿病控制水平。值得注意的是,利用人工智能筛查、预测糖尿病相关并发症,如视网膜病变、肾脏病变、周围神经病变和足溃疡等,并据此实施早期干预和治疗,有助于降低并发症对患者生活质量的影响。部分相关技术已获得美国食品药品监督管理局(FDA)的批准,进一步验证了其在临床应用中的可行性和有效性。
综述同时强调,随着人工智能技术的迅速进步,也需关注其所带来的问题,如偏见避免、伦理保障以及公平性问题等。为此,必须确保人工智能技术的包容性和伦理性发展,以提升医疗保健专业人员和糖尿病患者在疾病管理方面的效能。
文章配图2:人工智能融入糖尿病管理的机遇和挑战
综述共同第一作者包括上海交通大学计算机科学与工程系的盛斌教授、新加坡国立大学博士生Krithi Pushpanathan、上海交通大学医学院博士生管洲榆和马来亚大学的Quan Hziung Lim博士。本文的共同通讯作者包括上海交通大学医学院附属第六人民医院的李华婷教授、马来亚大学的Lee-Ling Lim教授和新加坡国立大学的Yih-Chung Tham教授。
本研究工作得到了清华大学医学院黄天荫教授、上海交通大学医学院附属第六人民医院贾伟平教授、西班牙巴塞罗那瓦尔德希布伦大学Rafael Simó教授、澳大利亚墨尔本大学Elif Ilhan Ekinci教授、Baker心脏病和糖尿病研究所Jonathan Shaw教授、新加坡国立大学Chwee Teck Lim教授和Nick Sevdalis教授、新加坡中央医院Cynthia Ciwei Lim教授和Yong Mong Bee教授、新加坡眼科中心Charumathi Sabanayagam教授等多学科专家的支持和帮助。本研究得到国家自然科学基金、上海交通大学“交大之星”计划医工交叉研究基金及上海市“重中之重”内分泌代谢疾病研究中心项目等资助。
原文链接:https://authors.elsevier.com/a/1jTwe7tNucqxS6
第一作者盛斌教授简介
盛斌, 现为上海交通大学计算机科学与工程系教授、博士生导师,获国家“万人计划”青年拔尖人才等项目资助。ISBI2020、MICCAI2022及MICCAI2023国际眼底影像人工智能读片竞赛主席,任The Visual Computer执行编辑 (Managing Editor), 任IEEE Trans. CSVT等4本人工智能领域SCI国际期刊Associate Editor。近五年以(共同)第一/通讯发表Nature Medicine, Nature Communications, Science Bulletin, IJCV, IEEE TPAMI等SCI论文69篇。获2020年度上海市科技进步特等奖,两次获世界人工智能大会SAIL AWARD榜单项目、国际图形学学会 (Computer Graphics Society) 杰出贡献奖等荣誉。