维也纳——在欧洲呼吸学会（ERS）2024 年大会上展示的两项新研究表明，人工智能（AI）能够协助医生评估和诊断婴儿及儿童的呼吸系统疾病。
研究人员可以通过分析早产儿睡眠时的呼吸模式来训练人工神经网络（ANNs）检测其肺部疾病。瑞士巴塞尔大学生物医学工程系兼职教授、瑞士大学儿童医院研究小组负责人埃德加·德尔加多 - 埃克特（Edgard Delgado-Eckert）博士表示：“我们的无创检测对婴儿及其父母的压力较小，这意味着他们可以更快地接受治疗，也可能对其长期预后有影响。”
英国爱丁堡皇家儿童医院和青少年医院儿科肺病顾问、爱丁堡大学名誉高级临床讲师曼吉特·纳拉亚南（Manjith Narayanan）博士称，在评估患有呼吸系统疾病的儿童时，像 ChatGPT、Bard 和 Bing 这样的聊天机器人表现得和实习医生一样好甚至更优。他表示，聊天机器人可以更快地对患者进行分诊，缓解医疗服务的压力。
聊天机器人在儿科呼吸系统疾病分诊中显示出前景
爱丁堡大学的研究人员为 10 名临床经验不足四个月的儿科实习医生提供了涵盖囊性纤维化、哮喘、睡眠呼吸紊乱、呼吸困难、胸部感染或无明显诊断等主题的临床场景。实习医生有 1 小时的时间使用互联网，但不允许使用聊天机器人来解决每个场景并给出描述性答案。
每个场景也被呈现给三个大型语言模型（LLMs）：OpenAI 的 ChatGPT、谷歌的 Bard 和微软的 Bing。
六位儿科呼吸专家评估了所有的回答，从正确性、全面性、有用性、合理性和连贯性方面以 0 - 9 分进行打分。他们还被要求判断每个回答是由人类还是聊天机器人生成的。
ChatGPT 的总平均得分是 7 分（满分 9 分），被认为比其他聊天机器人的回答更像人类。Bard 的平均得分为 6 分（满分 9 分），比实习医生更“连贯”，但在其他方面，它并不比实习医生更好或更差。Bing 和实习医生的平均得分均为 4 分（满分 9 分）。六位儿科医生能够可靠地识别出 Bing 和 Bard 的回答是非人类生成的。
纳拉亚南说：“据我们所知，我们的研究是首次在反映现实临床实践的情况下测试 LLMs 与实习医生的表现。我们这样做是通过允许实习医生像在现实生活中一样充分访问互联网上的可用资源。这将重点从测试记忆转移开，在记忆方面，LLMs 具有明显的优势。”
纳拉亚南表示，这些模型可以帮助护士、实习医生和初级保健医生快速对患者进行分诊，并通过总结他们的思维过程来协助医疗专业人员的学习。他告诉《Medscape 医学新闻》：“不过，关键词是‘协助’。它们还不能取代传统的医学培训。”
研究人员发现，这三个 LLMs 都没有明显的幻觉——即看似虚构的信息。不过，纳拉亚南说：“我们需要意识到这种可能性并制定缓解措施。”
未参与此项研究的欧洲呼吸学会教育委员会主席、爱丁堡大学初级保健呼吸医学教授希拉里·平诺克（Hilary Pinnock）表示，看到广泛可用的 AI 工具能够为儿童呼吸系统疾病的复杂病例提供解决方案，既令人兴奋又令人担忧。“这无疑指向了一个由 AI 支持护理的勇敢新世界。”
她说：“然而，在我们开始将 AI 用于常规临床实践之前，我们需要确信它不会因为‘幻觉’出虚假信息或因为它是基于不能公平代表我们所服务人群的数据进行训练而产生错误。”
AI 预测早产儿的肺部疾病
识别早产儿的支气管肺发育不良（BPD）仍然是一个挑战。肺功能测试通常需要应要求吹气，这是婴儿无法完成的任务。目前的技术需要复杂的设备来测量婴儿的肺通气特征，因此医生通常通过早产和需要呼吸支持等主要原因来诊断 BPD。
瑞士巴塞尔大学的研究人员训练了一个人工神经网络（ANN）模型来预测早产儿的 BPD。
该团队研究了一组 139 名足月婴儿和 190 名早产儿，他们都接受了 BPD 评估，在他们睡眠时记录了 10 分钟的呼吸。对于每个婴儿，连续的 100 次正常呼吸，经过仔细检查以排除叹气或其他人为因素，被用于训练、验证和测试一个称为长短期记忆模型（LSTM）的 ANN，该模型在分类诸如潮式呼吸等顺序数据方面特别有效。
研究人员使用 60％的数据来教导网络如何识别 BPD，20％用于验证模型，然后将剩余的 20％的数据输入模型，看它是否能够正确识别患有 BPD 的婴儿。
LSTM 模型在未见过的测试数据集中将一系列流量值分类为属于被诊断患有 BPD 或未患 BPD 的患者，准确率为 96％。
德尔加多 - 埃克特说：“直到最近，对大量数据的需求阻碍了为婴儿肺部疾病创建准确模型的努力，因为评估他们的肺功能非常困难。我们的研究首次提供了一种全面分析婴儿呼吸的方法，并使我们能够早在矫正年龄一个月时就检测出哪些婴儿患有 BPD。”
德尔加多 - 埃克特展示的研究得到了瑞士国家科学基金会的资助。纳拉亚南和平诺克报告称没有相关的财务关系。
曼努埃拉·卡拉里（Manuela Callari）是一名专门研究人类和行星健康的自由科学记者。她的作品发表在《医疗共和国》、《罕见疾病顾问》、《卫报》、《麻省理工科技评论》等刊物上。
