近日,在由北京大学主办,北京大学学科建设办公室、北京大学医学部学科建设办公室承办的北京论坛(2025)“医学﹢X:数智技术驱动的医学创新与多学科融合”会议上,多名两院院士和专家学者聚焦数智技术与医学前沿深度融合话题,深度探讨了人工智能引领医疗健康产业升级的亮点与挑战。
□本报记者 王成凤
人工智能前沿技术
助力探寻生命奥秘
“自人类文明诞生以来,传染病始终是威胁人类健康和社会发展的重大挑战。造成全球疾病负担最重的25种病原体中,有20种缺乏有效的预防或治疗手段。当前,人工智能、先导编辑技术、细胞通信分析技术、生物打印技术与表观遗传技术等前沿技术,正掀起一场医学新浪潮,深刻重塑着疾病诊疗与健康管理的未来图景。”中国科学院院士、清华大学基础医学院教授饶子和指出。
饶子和展示了其团队在手足口病毒、甲肝病毒、疱疹病毒乃至结构极其复杂的非洲猪瘟病毒等研究领域取得的一系列世界级结构生物学成果。这些精细的病毒结构如同“作战地图”,揭示了病毒入侵、转录、复制、组装和释放的关键机制,为疫苗设计和药物研发提供了精准靶点。
在更宏大的生命尺度上,中国科学院院士、北京大学未来技术学院教授程和平阐释了数字生命愿景。“生命是一个跨越10个数量级的时间尺度和10个数量级的空间尺度的复杂体系。在人工智能帮助下,我们能够借助多模态、跨尺度的组学数据,全景式揭示生命奥秘。”程和平说。
程和平介绍,数字生命旨在整合基因组、蛋白组、成像组、表型组等海量数据,构建从分子、细胞、器官到生命体的数字化模型,从而模拟并预测生命进程及对干预措施的反应。
程和平认为,未来10至30年,围绕数字生命的研究将催生涵盖生命、细胞、器官乃至各类疾病现象的多种“生命大模型”,成为生命原理研究、新药研发和精准医疗必不可少的工具。这一领域将像人类基因组计划一样,孵化出众多全新业态与产业。
据了解,为支撑“数字生命”这一宏伟愿景,历时12年建成的、位于北京怀柔科学城的多模态跨尺度生物医学成像设施目前已正式投入运行。
机器人细胞手术
推动精准医疗发展
中国工程院外籍院士、加拿大皇家科学院院士孙钰和他带领的团队是机器人细胞手术领域的开拓者。机器人细胞手术将机器人操作的精度从人们熟悉的组织、器官级别,成功推进至细胞乃至亚细胞级别,为精准医疗打开了全新的大门。
为了让机器人具备“触觉”,孙钰团队创新研发了微力反馈器件。该器件利用电容变化感知纳牛顿级别的微小作用力,并将信号实时反馈给操作系统,使科研人员在操作细胞时能获得真实的“手感”。
在辅助生殖领域,该技术展现出巨大潜力。团队开发了无创评估精子DNA碎片率的技术,通过分析精子动态游动等多维度形态指标,精准筛选优质精子。在胚胎层面,机器人能对胚胎进行轻柔的三维旋转与重建,通过人工智能分析其形态特征,以95%的准确率评估胚胎健康状况,为胚胎植入前遗传学检测提供了重要参考。
面对恶性脑胶质瘤治疗难题,团队尝试将磁性纳米材料注入肿瘤区域,通过外部旋转磁场从内部破坏癌细胞。“动物实验显示,该疗法能显著延缓肿瘤生长。虽然目前仍在探索阶段,但为癌症治疗提供了全新思路。”孙钰表示,机器人细胞手术的目标不是替代医生,而是完成医生“做不了”和“做不好”的精细操作。随着这项技术的成熟,它将在生殖健康、药物研发、癌症治疗等领域发挥越来越重要的作用,推动精准医疗向更深层次发展。
新工具、新算法
深挖电子病历数据“富矿”
海量的高质量电子病历数据不仅能帮助优化临床决策,更能作为桥梁,将临床表型数据与基因组学、蛋白质组学等基础生物学研究紧密连接起来,全方位推动医学研究和健康产业的发展。
哈佛大学学习型智慧医疗系统转化数据科学中心主任蔡天西带领团队利用人工智能技术,从海量杂乱的电子病历数据中挖掘宝贵信息,并将其转化为能够助力精准医疗、药物研发和真实世界研究的有效工具。
面对电子病历数据标准化差、跨机构共享难、模型易过时等挑战,蔡天西团队开发了一系列创新工具和算法。团队成功研发出基于大语言模型的信息提取工具“病历精灵”。该工具能够快速、精准地从超声报告等海量临床文本中提取关键临床信息、数值及其发生时间,实现了信息萃取效率的飞跃。此外,针对基因风险预测模型在不同人种间泛化性差的问题,团队开发了新算法,专注于寻找跨人群稳定的遗传变异,并进行建模,显著改善了基因风险预测模型在亚洲、非洲等人群中的表现。
在推动模型跨医院、跨国界应用方面,团队利用自然语言处理和图形神经网络技术,实现了在不同编码系统甚至不同语言的电子病历数据之间的信息映射与整合,构建了统一的分析数据库。在不共享原始患者数据的情况下,该技术使多中心联合研究成为可能,为国际合作扫除一大障碍。
编后
从微观的病毒结构解析到宏观的数字生命探索,从精微的机器人细胞手术应用到海量的电子病历数据深度挖掘,我们从一场学术会议得以窥见:当前,由新一代人工智能技术驱动的医学科技变革正全面展开。
近期,国家卫生健康委等五部门联合发布《关于促进和规范“人工智能﹢医疗卫生”应用发展的实施意见》,明确提出以新一代人工智能技术深度赋能卫生健康行业高质量发展,更好地满足人民群众日益增长的健康服务需求,并细化了我国促进和规范“人工智能﹢医疗卫生”应用发展的“时间表”。
不管是“仰望星空”的生命奥秘探索,还是“飞入寻常百姓家”的生活场景应用,相信在政策引导下,人工智能与医疗卫生的深度融合将催生更多创新成果。这些成果不仅能在疾病预测、精准治疗等方面发挥巨大作用,还将推动医疗资源更加均衡地分配,提升基层整体医疗服务水平,让更多人受益于科技进步带来的健康福祉。