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DEL0.1 – 健康人工智能中的通用统一术语
一份包含医疗人工智能领域公认术语的词汇表可以为这一跨学科领域的许多参与者提供巨大帮助。通用的统一术语和定义可以促进不同专业背景的专家之间的对话，例如临床医生、开发人员、机器学习科学家、监管者、伦理学家和公共卫生官员。本文件包含选定术语和定义的初始集合，以后将根据需要进行扩展。该文件采用了科学文献和权威来源中的术语和定义（如有），并在医疗人工智能背景下提供了新的定义。该文件还提供了该领域常见的首字母缩略词和缩写的集合，以及包含所有参考文献的参考书目。
推荐引用推荐引用 Sara Gerke，《健康人工智能是善是恶？人工智能医疗设备需要新的监管框架》，20 Yale J. Health Pol'y L. & Ethics 433 (2021)。
人工智能 (AI)，尤其是其子集机器学习，具有改善医疗保健的巨大潜力。然而，医疗 AI 也带来了新的监管挑战。在本文中，我认为美国需要为基于 AI 的医疗设备建立一个新的监管框架，以确保此类设备在投放市场时是合理安全和有效的，并且在整个生命周期内都将保持这种安全有效。我主张美国食品药品监督管理局 (FDA) 和国会采取行动。我关注的是 FDA 如何——凭借额外的法定权力——监管基于 AI 的医疗设备。我表明 FDA 对基于 AI 的健康产品的监管不完善，这可能会危及患者安全并破坏公众信任。例如，医疗器械定义太窄，几种有风险的基于 AI 的健康产品不受 FDA 监管。此外，我表明美国市场上大多数基于 AI 的医疗设备都已获得 510(k) 批准。然而，510(k) 途径引发了重大的安全性和有效性问题。因此，我提出了一个未来医疗器械（包括基于人工智能的医疗器械）上市前审查的监管框架。此外，我讨论了与特定基于人工智能的医疗器械相关的两个问题，即不透明（“黑盒”）算法和可以不断学习的自适应算法，并就如何解决这些问题提出了建议。最后，我鼓励 FDA 拓宽视野，将基于人工智能的医疗器械视为系统，而不仅仅是设备，并更多地关注它们的部署环境。
健康人类青春期抑郁症相关大脑网络的性别差异发展
人类大脑发育的性别差异可能与青少年时期抑郁症发病率的性别差异有关。我们使用 N = 298 名健康青少年（年龄 14 至 26 岁）的 fMRI 数据测试了正常大脑网络发育参数的性别差异，每个青少年扫描一至三次。功能连接的性别差异发展位于默认模式网络、边缘皮层和皮层下核。女性的发展模式更“破坏性”，14 岁时较弱的功能连接在青春期变得更强。这种由 fMRI 得出的性别差异大脑网络发育图与 i 先前的奖赏相关大脑激活位置 ii 重度抑郁症（MDD）的功能性连接异常图和 iii 成人大脑基因转录模式（富含 X 染色体上的基因、神经发育基因和 MDD 风险基因）紧密相关。我们发现青少年时期皮层-皮层下大脑功能网络的发育存在规范性的性别差异，这与抑郁症有关。
使用经颅交流电刺激 (tACS) 调节大脑疼痛节律 - 一项针对健康人类参与者的假对照研究
摘要：慢性疼痛是一个主要的医疗保健问题。迫切需要更好的机制理解和新的治疗方法。在大脑中，疼痛与 alpha 和 gamma 频率的神经振荡有关，可以使用经颅交流电刺激 (tACS) 来针对这些振荡。因此，我们在 29 名健康参与者的慢性疼痛实验模型中研究了 tACS 调节疼痛和疼痛相关自主活动的潜力。在 6 个记录会话中，参与者完成了强直热痛模式，并同时在前额叶或躯体感觉皮质上接受 alpha 或 gamma 频率的 tACS 或假 tACS。同时，收集疼痛评级和自主反应。使用目前的设置，tACS 不会调节疼痛或自主反应。贝叶斯统计数据证实在大多数情况下缺乏 tACS 效应。唯一的例外是躯体感觉皮质上的 alpha tACS，但证据尚无定论。综合起来，我们未发现 tACS 对健康人类强直性实验疼痛有显著影响。根据我们目前和以前的发现，进一步的研究可能会应用针对体感 alpha 振荡的改进刺激方案。试验注册：研究方案已在 ClinicalTrials.gov 上预先注册（NCT03805854）。观点：调节脑振荡是一种很有前途的疼痛治疗方法。因此，我们应用经颅交流电刺激 (tACS) 来调节健康参与者的实验疼痛。然而，tACS 不会调节疼痛、自主反应或 EEG 振荡。这些发现有助于塑造未来 tACS 治疗疼痛的研究。
使用经颅交流电刺激 (tACS) 调节大脑疼痛节律 - 一项针对健康人类参与者的假对照研究
摘要：慢性疼痛是一个主要的医疗保健问题。迫切需要更好的机制理解和新的治疗方法。在大脑中，疼痛与 alpha 和 gamma 频率的神经振荡有关，可以使用经颅交流电刺激 (tACS) 来针对这些振荡。因此，我们在 29 名健康参与者的慢性疼痛实验模型中研究了 tACS 调节疼痛和疼痛相关自主活动的潜力。在 6 个记录会话中，参与者完成了强直热痛范例，并同时在前额叶或躯体感觉皮质上接受 alpha 或 gamma 频率的 tACS 或假 tACS。同时，收集疼痛评级和自主反应。使用目前的设置，tACS 不会调节疼痛或自主反应。贝叶斯统计数据证实在大多数情况下缺乏 tACS 效应。唯一的例外是躯体感觉皮质上的 alpha tACS，但证据尚无定论。综合起来，我们未发现 tACS 对健康人类强直性实验疼痛有显著影响。根据我们目前和以前的发现，进一步的研究可能会应用针对体感 alpha 振荡的改进刺激方案。试验注册：研究方案已在 ClinicalTrials.gov 上预先注册（NCT03805854）。观点：调节脑振荡是一种很有前途的疼痛治疗方法。因此，我们应用经颅交流电刺激 (tACS) 来调节健康参与者的实验性疼痛。然而，tACS 不会调节疼痛、自主反应或 EEG 振荡。这些发现有助于塑造未来 tACS 治疗疼痛的研究。
电子健康人工智能特刊
近年来，人工智能得到了广泛的发展，并从多个角度改变了医疗保健行业：临床诊断、治疗建议和后续跟进。临床决策支持 (CDS) 是医学领域人工智能的一个主要课题，用于协助临床医生进行护理。用于处理健康数据的现有技术大致可分为两类：(a) 非人工智能 (AI) 系统和 (b) 人工智能系统。尽管非人工智能技术本质上不太复杂，但大多数系统都存在不准确和缺乏收敛性的缺点。因此，这些系统通常被比传统系统优越得多的基于人工智能的系统所取代。人工智能技术本质上大多是混合的，包括人工神经网络 (ANN)、模糊理论和进化算法。虽然大多数技术在理论上是合理的，但这些技术在实际应用中的潜力尚未得到充分挖掘。许多计算应用仍然依赖于非人工智能系统，这限制了它们的实际用途。 CDS 可以基于人工智能，其中涉及的 AI 领域是推理和逻辑，也可以基于非人工智能，其中使用机器学习。CDS 可以支持临床任务的所有方面，但为了有效，它必须正确地集成到临床工作流程以及健康记录中。CDS 的典型应用是计算机辅助诊断 (CAD)，以协助医生解释医学图像。CAD 不仅涉及 AI，还涉及计算机视觉、信号处理和特定的医学方面。CAD 可用于乳腺癌、肺癌、结肠癌、冠状动脉疾病、阿尔茨海默病等许多疾病。本期特刊讨论了 AI 在电子健康、生物医学、健康信息学和医学图像分析方面的理论和应用方面的广泛挑战。从提交给本期特刊的总共 25 篇论文中，根据评论选出了 5 篇论文。每篇论文都经过至少三名审稿人的审阅，并经过至少两轮审阅。下面讨论这些论文的简要贡献。 Abhinav Juneja 等人撰写的第一篇论文提出了使用支持向量机进行监督学习以对心脏疾病进行分类。为了提高模型的预测准确性，使用了超参数调整的概念。此外，它将使用超参数调整获得的预测结果与传统的 SVM 分类器进行了比较，并观察到使用所提出的方法，预测分数有显著提高。
葡萄糖和蔗糖对健康人类认知的影响
上下文：证据表明，血浆葡萄糖水平可能影响认知能力，但这尚未系统地审查和量化。目的：本综述的目的是研究葡萄糖和蔗糖与安慰剂相比对健康人类认知的潜在影响。数据来源：截至2019年12月，搜索了电子数据库和网络科学。手动检查选定文章的参考列表。研究选择：比较葡萄糖或蔗糖与安慰剂的随机对照试验或对认知作用的跨越试验。数据提取：2位作者独立选择了潜在的合格文章。通过Cochrane协作工具评估了偏见的风险。标准化的平均差异（SMD）是从随机效应的荟萃分析中获得的，用于报告相同结果的研究子样本。结果：确定了37次试验，其中35个研究了与安慰剂对认知有关的葡萄糖消耗的影响。两项研究发现葡萄糖对认知没有影响，而其他研究则发现结果不同。37项研究中只有3项研究了蔗糖摄入的影响，报告结果混合了。荟萃分析显示，与对照组相比，葡萄糖的显着积极作用，但仅当在平行设计研究中使用语言表达测试（直接单词召回）（SMD¼0.61; 95％CI，0.20-1.02; i2¼0％）。二十四个研究被归类为在选择程序中具有高偏见的高风险。结论：有限的证据表明，葡萄糖对执行口头任务的个体的有益作用。需要进行标准化认知测量值的高质量试验，以更好地确定葡萄糖或蔗糖对认知的影响。系统审查注册：Prospero注册号CRD42019122939。
鱼类摄入量可能影响健康人的大脑结构并提高认知能力
随着全球人口老龄化，包括轻度认知障碍 (MCI) 在内的认知障碍的患病率正在上升。10-20% 的 65 岁及以上成年人会出现 MCI，通常被称为正常认知衰老和痴呆之间的中间阶段。为了通过识别生物学因素来制定及时的预防和早期治疗策略，我们研究了认知正常受试者的鱼类饮食、大脑结构和 MCI 之间的关系。大脑结构使用神经影像学衍生的测量方法进行评估，包括“灰质大脑健康商 (GM-BHQ)”和“分数各向异性大脑健康商 (FA-BHQ)”，它们已被国际电信联盟电信标准化部门批准为国际标准 (H.861.1)。鱼类饮食摄入量使用简短的自我管理饮食史问卷 (BDHQ) 计算，MCI 使用 MCI 筛查方法 (MCI 筛查) 的记忆表现指数 (MPI) 进行评估。本研究表明，鱼类摄入量与 FA-BHQ 和 MPI 均呈正相关，且 FA-BHQ 与 MPI 的相关性比鱼类摄入量更强。我们的研究结果与之前的研究结果一致，但我们的研究进一步表明，由 FA-BHQ 测量的全脑完整性状况可能介导健康人群鱼类摄入量与 MCI 预防之间的关系。换句话说，FA-BHQ 可用于识别 MCI 高风险人群，以提供适当的干预措施。
极低频磁场不会影响健康人类的 LTP 类可塑性
已被研究用于治疗不同的神经精神疾病，如中风 (Capone 等人，2009 年) 和抑郁症 (Bagheri Hosseinabadi 等人，2019 年)。根据大多数研究，ELF-MF 是安全且耐受性良好的 (Di Lazzaro 等人，2013 年)。然而，之前的论文表明，动物 (Jadidi 等人，2007 年) 和人类 (Podd 等人，2002 年；Corbacio 等人，2011 年) 暴露于 ELF-MF 后，记忆力和学习过程会恶化。相反，其他研究报告称，长期暴露于 ELF-MF 后，社会认知记忆 (Varró 等人，2009 年) 和空间学习 (Liu 等人，2015 年) 产生积极影响。长期增强 (LTP) 是突触可塑性的一种形式 (Bear and Malenka, 1994)，被认为是学习和记忆最重要的分子机制之一。ELF-MF 会影响体外 (Ahmed and Wieraszko, 2008; Varró et al., 2009; Balassa et al., 2013) 和动物模型 (Komaki et al., 2014) 中的突触可塑性，但这种影响的类型和重要性仍不清楚。事实上，一些研究报告了 LTP 的增加 (Ahmed and Wieraszko, 2008; Komaki et al., 2014)，而其他研究则表明 LTP 减少了 (Balassa et al., 2013)。此外，还没有专门的研究调查过这种对人类的影响。最近，类似于实验性 LTP 模型的重复经颅磁刺激 (rTMS) 方案已被引入。被称为间歇性 θ 爆发刺激 (iTBS) 的 rTMS 范例可使皮质兴奋性长时间增加 ( Huang 等人，2005 )。作用于 N-甲基-D-天冬氨酸 (NMDA) 受体水平的药物会影响 iTBS 的效果 ( Huang 等人，2007 )，这支持了 iTBS 后遗症涉及 LTP 样变化的假设。因此，通过这种技术，可以非侵入性地评估人类的突触可塑性。本研究的目的是通过 iTBS 评估 ELF-MF 暴露是否会影响皮质发生 LTP 样可塑性的倾向。
补充酪氨酸在压力或认知要求下对临床和健康人群的影响 - 审查
食用氨基酸酪氨酸（Tyr），多巴胺（DA）和去甲肾上腺素（NE）的前体，可能会抵消神经递质功能和认知性能的降低。然而，关于Tyr补充的有效性的报道差异很大，有些研究发现了有益的效果，而其他研究则没有。在这里，我们回顾了有关Tyr的可用认知/行为研究，以阐明补充Tyr是否可以对性能有益。使用Tyr补充来治疗临床疾病的潜力似乎有限，其受益可能会因神经递质功能受损和合成的存在和程度而确定。同样，补充剂增强体育锻炼的潜力似乎也很少，也许是因为体育锻炼与儿茶酚胺功能之间的联系是由许多其他因素介导的。相比之下，Tyr似乎确实有效地提高了认知表现，尤其是在短期的压力和/或认知要求的情况下。我们得出结论，Tyr是认知的有效增强子，但只有当神经递质功能完好无损并且DA和/或NE暂时耗尽时。©2015 Elsevier Ltd.保留所有权利。