综述：什么是实施科学：为什么它对于弥合医学成像领域中人工智能创新与应用之间的差距至关重要

《PET Clinics》：What Is Implementation Science: And Why It Matters for Bridging the Artificial Intelligence Innovation-to-Application Gap in Medical Imaging

人工智能在医学影像中的应用潜力巨大，但存在17年临床转化平均延迟、技术验证与实际应用脱节等问题。实施科学（IS）通过跨学科协作、多因素障碍分析（组织、行为、基础设施）和混合设计方法，可系统性缩短证据转化周期，促进AI工具的临床采纳与可持续应用。

　　

艾哈迈德·法亚兹-巴赫什（Ahmad Fayaz-Bakhsh）|珍妮丝·塔尼娅（Janice Tania）|西亚赫拉·勒拜·卢特菲（Syaheerah Lebai Lutfi）|阿比纳夫·K·贾（Abhinav K. Jha）|阿尔曼·拉希米（Arman Rahmim）

伊朗德黑兰医科大学公共卫生学院

章节摘录

关键点

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  人工智能（AI）在医学成像（MI）中的变革潜力已得到广泛认可。然而，尽管研究报告中充满希望，但许多AI工具在实际应用中仍未能得到普及。事实上，从证据产生到技术实施的平均延迟时间为17年。
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  实施科学（Implementation Science, IS）可以提供一个基于证据的实用框架，以弥合AI开发与实际临床应用之间的差距。

什么是实施科学？

想象一下，你开发出了一种救命的血清，它既有效又得到了严格的证据支持。但除非这种血清能够可靠地送达患者手中，否则其潜力就无法发挥。在医疗保健领域，证据就如同这种血清；而实施策略则是将证据转化为实际应用的“输送系统”。实施科学的核心理念就是确保经过验证的工具（如医学成像中的AI技术）能够以可用、可持续且有效的方式到达患者手中。要理解实施科学的起源和重要性，我们必须……

为什么医学成像需要实施科学？

尽管技术发展迅速，但医学领域在创新与临床应用之间仍存在显著差距。新工具往往经过严格开发和验证，却很少能进入常规临床使用。^35,36这种情况在医疗保健领域普遍存在：仅凭高质量的证据并不能确保技术的及时或有效应用。在医学成像领域，这种“证据到实践”的差距尤为明显。复杂的工作流程、专门的基础设施以及监管因素都加剧了这一问题。

实施科学术语

随着实施科学的成熟，描述其各个组成部分的语言也在不断发展。本节提供了在实施科学文献和实践中常见的关键术语的基础概述。

实施科学与知识转化

在健康研究和政策领域，“知识转化（Knowledge Translation, KT）”和“实施科学（Implementation Science, IS）”经常被一起提及，有时甚至被互换使用。虽然它们有共同的目标，但在开发和部署基于证据的工具（如医学成像中的AI应用）时，区分两者的角色是非常有必要的。知识转化指的是将研究成果转化为实践和政策的动态且迭代的过程。⁴⁴它包括知识的整合、传播、交流和应用，以改善健康状况。

医学成像中的人工智能评估与实施科学

人工智能评估（AI evaluations）与实施科学（IS）之间存在关键区别（见图3）。前者通常侧重于使用回顾性或前瞻性数据集开发、测试和验证算法。正如RELAINCE指南所建议的，⁵³这种评估可以有多种类型。医学成像中基于AI的方法的性能评估通常涉及视觉保真度指标（例如均方根误差[RMSE]或结构相似性指数[SSIM]）或技术指标（例如Dice相似性）。

混合有效性-实施设计

传统的临床研究通常遵循线性路径：首先在受控环境中验证有效性，然后在实际场景中验证效果，最后考虑实施。虽然从理论上讲这是合理的，但这种顺序往往过于缓慢，且与AI在医学成像等领域的创新速度不匹配。为了解决这一脱节，实施科学家们开发了混合有效性-实施设计——这种方法允许研究人员同时评估……

人工智能实施的障碍

一系列多层次障碍阻碍了AI工具在现实环境中的大规模应用。美国国家医学院⁸提出的综合框架指出了四个领域和八个维度中的各种障碍，如图4所示。

合作与伙伴关系

AI在医学成像中的成功实施不仅依赖于证据和技术创新，还取决于人员、关系和共同的责任感。实施科学认识到，要产生实际影响，需要多部门、跨学科的合作，涉及广泛的利益相关者。实施科学的一个重要启示是，没有任何一个单一群体——无论是研究人员、开发者还是临床医生——能够单独推动技术的采用。有效的实施需要知识创造者、使用者之间的紧密合作。

结论：弥合医学成像中的创新与效果差距

将AI解决方案整合到医学成像中具有变革潜力。然而，要实现这一目标，我们需要改变评估、采用和维持临床创新的模式。虽然AI工具的开发和技术验证正在迅速进步，但它们的实际临床效用仍受到不完善实施路径的限制。实施科学为弥合这一差距提供了蓝图。

在本文中，我们讨论了各种关键的实施科学术语、模型和……

临床注意事项

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  缩短17年的延迟：从证据产生到临床应用通常存在十多年的时间滞后。实施科学框架可以通过解决组织、行为和基础设施方面的障碍来系统性地缩短这一滞后。
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  从有效性到实际应用：一个经过技术验证的AI工具并不一定能被临床采用。实施科学关注的是如何使这些工具在真实的成像环境中变得可用、可接受且可持续。
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  需要同时评估“它是否有效？”以及“它是否……”

关于写作过程中使用AI和AI辅助技术的声明

在准备本文的过程中，作者使用了ChatGPT进行文本编辑。使用该工具/服务后，作者根据需要对内容进行了审查和修改，并对出版物的内容负全责。

利益冲突披露

作者声明没有相关的利益冲突。