A digital health twin can be defined as a virtual model of a physical person, in this specific case, a patient. This virtual model is constituted by multidimensional data that can host from clinical, molecular and therapeutic parameters to sensor data and living conditions. Given that in computational pathology, it is very important to have the information from image donors to create computational models, the integration of digital twins in this field could be crucial. However, since these virtual entities collect sensitive data from physical people, privacy safeguards must also be considered and implemented. With these data safeguards in place, health digital twins could integrate digital clinical trials and be necessary participants in the generation of real-world evidence, which could positively change both fields.
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数字化和自动化方面的快速进步导致医疗保健的加速增长,从而产生了新型模型,这些模型正在创造新的渠道,以降低成本。 Metaverse是一项在数字空间中的新兴技术,在医疗保健方面具有巨大的潜力,为患者和医生带来了现实的经验。荟萃分析是多种促成技术的汇合,例如人工智能,虚拟现实,增强现实,医疗设备,机器人技术,量子计算等。通过哪些方向可以探索提供优质医疗保健治疗和服务的新方向。这些技术的合并确保了身临其境,亲密和个性化的患者护理。它还提供自适应智能解决方案,以消除医疗保健提供者和接收器之间的障碍。本文对医疗保健的荟萃分析提供了全面的综述,强调了最新技术的状态,即采用医疗保健元元的能力技术,潜在的应用程序和相关项目。还确定了用于医疗保健应用的元元改编的问题,并强调了合理的解决方案作为未来研究方向的一部分。
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随着物联网,AI和ML/DL算法的出现,数据驱动的医疗应用已成为一种有前途的工具,用于从医学数据设计可靠且可扩展的诊断和预后模型。近年来,这引起了从学术界到工业的广泛关注。这无疑改善了医疗保健提供的质量。但是,由于这些基于AI的医疗应用程序在满足严格的安全性,隐私和服务标准(例如低延迟)方面的困难,因此仍然采用较差。此外,医疗数据通常是分散的和私人的,这使得在人群之间产生强大的结果具有挑战性。联邦学习(FL)的最新发展使得以分布式方式训练复杂的机器学习模型成为可能。因此,FL已成为一个积极的研究领域,尤其是以分散的方式处理网络边缘的医疗数据,以保护隐私和安全问题。为此,本次调查论文重点介绍了数据共享是重大负担的医疗应用中FL技术的当前和未来。它还审查并讨论了当前的研究趋势及其设计可靠和可扩展模型的结果。我们概述了FL将军的统计问题,设备挑战,安全性,隐私问题及其在医疗领域的潜力。此外,我们的研究还集中在医疗应用上,我们重点介绍了全球癌症的负担以及有效利用FL来开发计算机辅助诊断工具来解决这些诊断工具。我们希望这篇评论是一个检查站,以彻底的方式阐明现有的最新最新作品,并为该领域提供开放的问题和未来的研究指示。
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抗微生物抗性(AMR)是日益增长的公共卫生威胁,估计每年造成超过1000万人死亡,在现状预测下,到2050年,全球经济损失了100万亿美元。这些损失主要是由于治疗失败的发病率和死亡率增加,医疗程序中的AMR感染以及归因于AMR的生活质量损失所致。已经提出了许多干预措施来控制AMR的发展并减轻其传播带来的风险。本文回顾了细菌AMR管理和控制的关键方面,这些方面可以利用人工智能,机器学习以及数学和统计建模等数据技术,这些领域在本世纪已经快速发展。尽管数据技术已成为生物医学研究的组成部分,但它们对AMR管理的影响仍然很小。我们概述了使用数据技术来打击AMR,详细介绍了四个互补类别的最新进展:监视,预防,诊断和治疗。我们在生物医学研究,临床实践和“一个健康”背景下使用数据技术提供了有关当前AMR控制方法的概述。我们讨论了数据技术的潜在影响和挑战在高收入和中等收入国家中面临的实施,并建议将这些技术更容易地整合到医疗保健和公共卫生中所需的具体行动,并建议使用具体的行动部门。
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近年来,全球医学事物(IOMT)行业已经以极大的速度发展。由于IOMT网络的庞大规模和部署,安全和隐私是IOMT的关键问题。机器学习(ML)和区块链(BC)技术已大大提高了Healthcare 5.0的功能和设施,并产生了一个名为“ Smart Healthcare”的新领域。通过早期确定问题,智能医疗保健系统可以帮助避免长期损害。这将提高患者的生活质量,同时减少压力和医疗保健费用。 IOMT在信息技术领域中启用了一系列功能,其中之一是智能和互动的医疗保健。但是,将医疗数据合并到单个存储位置以训练强大的机器学习模型,这引起了人们对隐私,所有权和更加集中的遵守的担忧。联合学习(FL)通过利用集中式聚合服务器来传播全球学习模型,从而克服了前面的困难。同时,本地参与者可以控制患者信息,从而确保数据机密性和安全性。本文对与医疗保健中联邦学习纠缠的区块链技术的发现进行了全面分析。 5.0。这项研究的目的是利用区块链技术和入侵检测系统(IDS)在医疗保健5.0中构建安全的健康监测系统,以检测医疗保健网络中的任何恶意活动,并使医生能够通过医疗传感器监控患者并采取必要的措施。定期通过预测疾病。
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医学事物互联网(IOMT)允许使用传感器收集生理数据,然后将其传输到远程服务器,这使医生和卫生专业人员可以连续,永久地分析这些数据,并在早期阶段检测疾病。但是,使用无线通信传输数据将其暴露于网络攻击中,并且该数据的敏感和私人性质可能代表了攻击者的主要兴趣。在存储和计算能力有限的设备上使用传统的安全方法无效。另一方面,使用机器学习进行入侵检测可以对IOMT系统的要求提供适应性的安全响应。在这种情况下,对基于机器学习(ML)的入侵检测系统如何解决IOMT系统中的安全性和隐私问题的全面调查。为此,提供了IOMT的通用三层体系结构以及IOMT系统的安全要求。然后,出现了可能影响IOMT安全性的各种威胁,并确定基于ML的每个解决方案中使用的优势,缺点,方法和数据集。最后,讨论了在IOMT的每一层中应用ML的一些挑战和局限性,这些挑战和局限性可以用作未来的研究方向。
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Artificial Intelligence (AI) has become commonplace to solve routine everyday tasks. Because of the exponential growth in medical imaging data volume and complexity, the workload on radiologists is steadily increasing. We project that the gap between the number of imaging exams and the number of expert radiologist readers required to cover this increase will continue to expand, consequently introducing a demand for AI-based tools that improve the efficiency with which radiologists can comfortably interpret these exams. AI has been shown to improve efficiency in medical-image generation, processing, and interpretation, and a variety of such AI models have been developed across research labs worldwide. However, very few of these, if any, find their way into routine clinical use, a discrepancy that reflects the divide between AI research and successful AI translation. To address the barrier to clinical deployment, we have formed MONAI Consortium, an open-source community which is building standards for AI deployment in healthcare institutions, and developing tools and infrastructure to facilitate their implementation. This report represents several years of weekly discussions and hands-on problem solving experience by groups of industry experts and clinicians in the MONAI Consortium. We identify barriers between AI-model development in research labs and subsequent clinical deployment and propose solutions. Our report provides guidance on processes which take an imaging AI model from development to clinical implementation in a healthcare institution. We discuss various AI integration points in a clinical Radiology workflow. We also present a taxonomy of Radiology AI use-cases. Through this report, we intend to educate the stakeholders in healthcare and AI (AI researchers, radiologists, imaging informaticists, and regulators) about cross-disciplinary challenges and possible solutions.
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癌症是全球死亡的主要原因之一。快速安全的早期,术中和术中诊断可以显着有助于成功的癌症识别和治疗。在过去的15年中,人工智能在增强癌症诊断技术方面发挥了越来越多的作用。这篇评论涵盖了在MRI和CT等良好技术中人工智能应用的进步。此外,它显示出高潜力以及基于光谱的方法,这些方法正在开发用于移动,超快速和低侵入性诊断的方法。我将展示基于光谱的方法如何通过使薄薄或甲莫妥蛋白和欧洲蛋白染色过时来减少组织制备进行病理分析的时间。我将介绍用于快速和低侵入性前和体内组织分类的光谱工具的例子,以确定肿瘤及其边界。另外,我将讨论与MRI和CT相反,光谱测量不需要化学剂来提高癌症成像的质量,这有助于开发更安全的诊断方法。总体而言,我们将看到,光谱和人工智能的结合构成了一个非常有前途且快速发展的医疗技术领域,它将很快增加可用的癌症诊断方法。
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计算机辅助方法为诊断和预测脑疾病显示了附加的价值,因此可以支持临床护理和治疗计划中的决策。本章将洞悉方法的类型,其工作,输入数据(例如认知测试,成像和遗传数据)及其提供的输出类型。我们将专注于诊断的特定用例,即估计患者的当前“状况”,例如痴呆症的早期检测和诊断,对脑肿瘤的鉴别诊断以及中风的决策。关于预测,即对患者的未来“状况”的估计,我们将缩小用例,例如预测多发性硬化症中的疾病病程,并预测脑癌治疗后患者的结局。此外,根据这些用例,我们将评估当前的最新方法,并强调当前对这些方法进行基准测试的努力以及其中的开放科学的重要性。最后,我们评估了计算机辅助方法的当前临床影响,并讨论了增加临床影响所需的下一步。
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通信技术和互联网的最新进展与人工智能(AI)启用了智能医疗保健。传统上,由于现代医疗保健网络的高性性和日益增长的数据隐私问题,AI技术需要集中式数据收集和处理,这可能在现实的医疗环境中可能是不可行的。作为一个新兴的分布式协作AI范例,通过协调多个客户(例如,医院)来执行AI培训而不共享原始数据,对智能医疗保健特别有吸引力。因此,我们对智能医疗保健的使用提供了全面的调查。首先,我们在智能医疗保健中展示了近期进程,动机和使用FL的要求。然后讨论了近期智能医疗保健的FL设计,从资源感知FL,安全和隐私感知到激励FL和个性化FL。随后,我们对关键医疗领域的FL新兴应用提供了最先进的综述,包括健康数据管理,远程健康监测,医学成像和Covid-19检测。分析了几个最近基于智能医疗保健项目,并突出了从调查中学到的关键经验教训。最后,我们讨论了智能医疗保健未来研究的有趣研究挑战和可能的指示。
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推荐系统已广泛应用于不同的应用领域,包括能量保存,电子商务,医疗保健,社交媒体等。此类应用需要分析和挖掘大量各种类型的用户数据,包括人口统计,偏好,社会互动等,以便开发准确和精确的推荐系统。此类数据集通常包括敏感信息,但大多数推荐系统专注于模型的准确性和忽略与安全性和用户隐私相关的问题。尽管使用不同的风险减少技术克服这些问题,但它们都没有完全成功,确保了对用户的私人信息的密码安全和保护。为了弥合这一差距,区块链技术作为推动推荐系统中的安全和隐私保存的有希望的策略,不仅是因为其安全性和隐私性突出特征,而且由于其恢复力,适应性,容错和信任特性。本文介绍了涵盖挑战,开放问题和解决方案的基于区块链的推荐系统的整体综述。因此,引入了精心设计的分类,以描述安全和隐私挑战,概述现有框架并在使用区块链之前讨论其应用程序和利益,以指示未来的研究机会。
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Explainable Artificial Intelligence (XAI) is transforming the field of Artificial Intelligence (AI) by enhancing the trust of end-users in machines. As the number of connected devices keeps on growing, the Internet of Things (IoT) market needs to be trustworthy for the end-users. However, existing literature still lacks a systematic and comprehensive survey work on the use of XAI for IoT. To bridge this lacking, in this paper, we address the XAI frameworks with a focus on their characteristics and support for IoT. We illustrate the widely-used XAI services for IoT applications, such as security enhancement, Internet of Medical Things (IoMT), Industrial IoT (IIoT), and Internet of City Things (IoCT). We also suggest the implementation choice of XAI models over IoT systems in these applications with appropriate examples and summarize the key inferences for future works. Moreover, we present the cutting-edge development in edge XAI structures and the support of sixth-generation (6G) communication services for IoT applications, along with key inferences. In a nutshell, this paper constitutes the first holistic compilation on the development of XAI-based frameworks tailored for the demands of future IoT use cases.
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计算病理(CPATH)是一种具有关于组织病理研究的新兴领域,通过计算和分析组织载玻片的数字化高分辨率图像的处理算法。CPATH最近的深度学习的发展已经成功地利用了组织学图像中的原始像素数据的纯粹体积,以预测诊断域,预测,治疗敏感性和患者分层中的目标参数 - 覆盖新数据驱动的AI时代的承诺既组织病理学和肿瘤。使用作为燃料和作为发动机的燃料和AI的数据,CPATH算法准备好用于起飞和最终发射到临床和药物轨道中。在本文中,我们讨论了CPATH限制和相关挑战,使读者能够区分HIPE的希望,并为未来的研究提供指示,以克服这个崭露头角领域的一些主要挑战,以使其发射到两个轨道上。
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超越地球轨道的人类空间勘探将涉及大量距离和持续时间的任务。为了有效减轻无数空间健康危害,数据和空间健康系统的范式转移是实现地球独立性的,而不是Earth-Reliance所必需的。有希望在生物学和健康的人工智能和机器学习领域的发展可以解决这些需求。我们提出了一个适当的自主和智能精密空间健康系统,可以监控,汇总和评估生物医学状态;分析和预测个性化不良健康结果;适应并响应新累积的数据;并提供对其船员医务人员的个人深度空间机组人员和迭代决策支持的预防性,可操作和及时的见解。在这里,我们介绍了美国国家航空航天局组织的研讨会的建议摘要,以便在太空生物学和健康中未来的人工智能应用。在未来十年,生物监测技术,生物标志科学,航天器硬件,智能软件和简化的数据管理必须成熟,并编织成精确的空间健康系统,以使人类在深空中茁壮成长。
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Many modern research fields increasingly rely on collecting and analysing massive, often unstructured, and unwieldy datasets. Consequently, there is growing interest in machine learning and artificial intelligence applications that can harness this `data deluge'. This broad nontechnical overview provides a gentle introduction to machine learning with a specific focus on medical and biological applications. We explain the common types of machine learning algorithms and typical tasks that can be solved, illustrating the basics with concrete examples from healthcare. Lastly, we provide an outlook on open challenges, limitations, and potential impacts of machine-learning-powered medicine.
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The internet has had a dramatic effect on the healthcare industry, allowing documents to be saved, shared, and managed digitally. This has made it easier to locate and share important data, improving patient care and providing more opportunities for medical studies. As there is so much data accessible to doctors and patients alike, summarizing it has become increasingly necessary - this has been supported through the introduction of deep learning and transformer-based networks, which have boosted the sector significantly in recent years. This paper gives a comprehensive survey of the current techniques and trends in medical summarization
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近年来,Smart Healthcare取得了重大进展。新兴人工智能(AI)技术可以在各种医疗保健方案中实现各种智能应用程序。作为由AI提供支持的基本技术,自然语言处理(NLP)由于其分析和理解人类语言的能力而在智能医疗保健中起关键作用。在这项工作中,我们回顾了现有的研究,这些研究从技术和应用的角度涉及NLP智能医疗保健。我们首先详细介绍了不同的NLP方法和NLP管道,从技术角度来看。然后,在采用NLP技术的智能医疗保健应用程序的背景下,我们介绍了代表性的智能医疗保健方案,包括临床实践,医院管理,个人护理,公共卫生和药物开发。我们进一步讨论了两个特定的医学问题,即2019年冠状病毒病(COVID-19)大流行和心理健康,其中NLP驱动的智能医疗保健发挥了重要作用。最后,我们讨论当前作品的局限性,并确定未来作品的方向。
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随着医疗保健成本的攀升,我们今天面临着全球医疗危机,但是随着人口老龄化,政府财政收入一直在下降。为了建立更有效和有效的医疗保健系统,立即出现了三个技术挑战:医疗保健访问,医疗保健和医疗保健效率。自主移动诊所通过通过患者的指尖向患者带来医疗服务来解决医疗保健问题。然而,要启用通用自主移动诊所网络,需要实现三阶段的技术路线图:在第一阶段,我们专注于通过结合自动驾驶和远程医疗来解决现有医疗保健系统中的不平等挑战。在第二阶段,我们开发了一位初级保健的AI医生,我们从婴儿期到成年,并使用干净的医疗保健数据培养。使用AI医生,我们可以解决效率低下的问题。在第三阶段,在我们证明自主移动诊所网络可以真正解决目标临床用例之后,我们将为所有医疗垂直行业打开平台,从而通过整个新系统实现普遍的医疗保健。
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数据分析方法的组合,提高计算能力和改进的传感器可以实现定量颗粒状,基于细胞的分析。我们描述了与组织解释和调查AI方法有关的丰富应用挑战集,目前用于应对这些挑战。我们专注于一类针对性的人体组织分析 - 组织病理学 - 旨在定量表征疾病状态,患者结果预测和治疗转向。
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Neglected tropical diseases (NTDs) continue to affect the livelihood of individuals in countries in the Southeast Asia and Western Pacific region. These diseases have been long existing and have caused devastating health problems and economic decline to people in low- and middle-income (developing) countries. An estimated 1.7 billion of the world's population suffer one or more NTDs annually, this puts approximately one in five individuals at risk for NTDs. In addition to health and social impact, NTDs inflict significant financial burden to patients, close relatives, and are responsible for billions of dollars lost in revenue from reduced labor productivity in developing countries alone. There is an urgent need to better improve the control and eradication or elimination efforts towards NTDs. This can be achieved by utilizing machine learning tools to better the surveillance, prediction and detection program, and combat NTDs through the discovery of new therapeutics against these pathogens. This review surveys the current application of machine learning tools for NTDs and the challenges to elevate the state-of-the-art of NTDs surveillance, management, and treatment.
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