综述:医学中可解释人工智能的挑战——将XAI整合到未来临床实践中的困境

【字体: 时间:2025年08月06日 来源:Frontiers in Radiology 2.3

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  这篇前瞻性综述探讨了可解释人工智能(XAI)在医疗场景落地的三大挑战:需实现情境化(context-dependent)与用户自适应的解释输出、构建具备真实对话能力(genuine dialogue)的人机交互系统,以及发展社会情境感知(social capability)技术。通过脑卒中救治案例,揭示了当前XAI在临床工作流中的局限性,并为未来智能医疗系统设计提供了哲学与工程学融合的路线图。

  

医学中可解释人工智能的挑战

未来医疗人工智能(AI)系统需要向临床医生提供预测和决策的合理解释。尽管当前可解释人工智能(XAI)方法在原则上满足这一需求,但其僵化的解释模式与临床实际需求仍存在显著差距。本文通过虚构的脑卒中救治场景,勾勒出XAI融入未来医疗实践的三大进阶目标。

情境与用户自适应的解释系统

在急诊场景中,神经科住院医师面对庞大的电子健康记录(EHR)时,XAI系统应能自动筛选与当前诊断相关的关键数据。例如对于疑似脑卒中患者,系统需即时呈现既往神经系统病史而非全部病历,避免认知过载(cognitive overload)。研究显示,不同临床场景对解释深度需求各异——急诊需要简明扼要的结论,而康复阶段则需要多维度分析。实现这一目标面临核心矛盾:是预先设定有限场景参数,还是开发能自主识别动态临床情境的智能系统?近期基于检索增强生成(RAG)技术的大型语言模型(LLM)展现出潜力,可通过临床BERT等多模态编码器,自动切换"急诊模式"与"康复模式"的解释风格。

真实对话能力的构建

在神经放射科医师解读CT灌注成像时,理想XAI应能参与专业对话:质疑"为何将灌注不匹配区界定为半暗带(penumbra)",或鉴别卒中模拟症(stroke mimic)。当前ChatGPT等对话模型虽具自然语言交互能力,但缺乏真实对话三要素:对对话者的持续表征、目标导向的交流策略以及稳定的自我参照能力。例如,系统应能根据医师资历调整解释深度——对住院医师采用教学式对话,对主任医师则提供决策要点。通过链式思维提示(chain-of-thought prompting)和人类反馈强化学习(RLHF),未来系统或可实现动态调整解释深度的对话机制。

社会情境感知的突破

当多学科团队讨论血栓切除术(thrombectomy)适应症时,XAI需具备"读懂会议室"的能力:识别资浅医师的沉默可能源于层级压力,而非认同治疗方案。这种社会能力(social capability)的构建面临双重挑战:一方面,情感计算(affective computing)技术对非语言线索的识别尚不成熟,存在"AI蛇油"(AI snake oil)风险;另一方面,系统的介入可能改变原有医疗团队动力学(team dynamics),产生反效果。建议采用参与式设计(participatory design)方法,优先开发风险预警等有限社会功能,逐步验证其临床接受度。

临床整合路线图

实现XAI的临床转化需要三阶段推进:首先提高医务人员对XAI价值的认知,其次建立类似Quantus的临床评估框架,最终推动医疗器械企业参与技术认证。特别在神经血管领域,需开发能协调NIH卒中量表(NIHSS)评分、影像学特征和实验室数据的多模态解释系统。当前技术离真正融入临床工作流尚有距离,但通过哲学、临床医学与计算机科学的跨界合作,有望构建出既能解释决策、又能适应医疗社会生态的智能系统。

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