Artificial intelligence is set to be deployed in operating rooms to improve surgical care. This early-stage clinical evaluation shows the feasibility of concurrently attaining real-time, high-quality predictions from several deep neural networks for endoscopic video analysis deployed for assistance during three laparoscopic cholecystectomies.
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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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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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The SNMMI Artificial Intelligence (SNMMI-AI) Summit, organized by the SNMMI AI Task Force, took place in Bethesda, MD on March 21-22, 2022. It brought together various community members and stakeholders from academia, healthcare, industry, patient representatives, and government (NIH, FDA), and considered various key themes to envision and facilitate a bright future for routine, trustworthy use of AI in nuclear medicine. In what follows, essential issues, challenges, controversies and findings emphasized in the meeting are summarized.
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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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期望与成功采用AI来创新和改善业务之间仍然存在很大的差距。由于深度学习的出现,AI的采用率更为复杂,因为它经常结合大数据和物联网,从而影响数据隐私。现有的框架已经确定需要专注于以人为中心的设计,结合技术和业务/组织的观点。但是,信任仍然是一个关键问题,需要从一开始就设计。拟议的框架从以人为本的设计方法扩展,强调和维持基于该过程的信任。本文提出了负责人工智能(AI)实施的理论框架。拟议的框架强调了敏捷共同创造过程的协同业务技术方法。目的是简化AI的采用过程来通过在整个项目中参与所有利益相关者来创新和改善业务,以便AI技术的设计,开发和部署与人合作而不是孤立。该框架对基于分析文献综述,概念框架设计和从业者的中介专业知识的负责人AI实施提出了新的观点。该框架强调在以人为以人为中心的设计和敏捷发展中建立和维持信任。这种以人为中心的方式与设计原则的隐私相符和启用。该技术和最终用户的创建者正在共同努力,为业务需求和人类特征定制AI解决方案。关于采用AI来协助医院计划的说明性案例研究将证明该拟议框架适用于现实生活中的应用。
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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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尽管对临床机器学习研究有强烈的关注和相当大的投资,但在现实世界的临床环境中,在大规模的应用中已经部署了相对较少的应用。虽然研究在推进最先进的情况下很重要,但翻译同样重要的是,使这些技术和技术能够最终影响医疗保健。我们认为对几个考虑缺乏升值是在期望和现实之间这种差异的主要原因。为了更好地描述研究人员和从业者之间的整体视角,我们调查了几个从业人员在开发CML中进行临床部署的商业经验。使用这些洞察力,我们确定了几个主要类别的挑战,以便更好地设计和开发临床机学习应用。
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本文介绍了一种使用旨在解决现实世界应用中CDSS的低适用性和可扩展性问题的数据驱动的预测模型来构建一致和适用的临床决策支持系统(CDSS)的方法。该方法基于域特定和数据驱动的支持程序的三种特定于域和数据驱动的支持程序,该程序将被纳入临床业务流程,具有更高的信任和预测结果和建议的解释性。在考虑的三个阶段,监管策略,数据驱动模式和解释程序被集成,以实现与决策者的自然域特定的互动,具有智能决策支持焦点的连续缩小。该提出的方法能够实现更高水平的自动化,可扩展性和CDSS的语义解释性。该方法是在软件解决方案中实现的,并在T2DM预测中进行了测试,使我们能够改善已知的临床尺度(例如FindRisk),同时保持与现有应用程序类似的特定问题的推理界面。这种继承与三分阶段的方法一起提供了更高的解决方案兼容性,并导致数据驱动的解决方案在现实案件中的信任,有效和解释应用。
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We present a Machine Learning (ML) study case to illustrate the challenges of clinical translation for a real-time AI-empowered echocardiography system with data of ICU patients in LMICs. Such ML case study includes data preparation, curation and labelling from 2D Ultrasound videos of 31 ICU patients in LMICs and model selection, validation and deployment of three thinner neural networks to classify apical four-chamber view. Results of the ML heuristics showed the promising implementation, validation and application of thinner networks to classify 4CV with limited datasets. We conclude this work mentioning the need for (a) datasets to improve diversity of demographics, diseases, and (b) the need of further investigations of thinner models to be run and implemented in low-cost hardware to be clinically translated in the ICU in LMICs. The code and other resources to reproduce this work are available at https://github.com/vital-ultrasound/ai-assisted-echocardiography-for-low-resource-countries.
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我们在历史上有一个独特的时刻,在那里有一个技术的融合,这将在一起将转化为改变神经外科的做法。这些技术转型将是全包的,包括改进的工具和方法,包括用于神经外科,异步神经外科训练和仿真的可扩展解决方案的改进的工具和方法,以及可操作数据的广泛聚合,允许质量评估,计费,结果措施的基本变化,以及传播手术最佳实践。能够更安全,更有效地进行手术,同时捕获操作细节并解析操作的每个组件,将开放完全新的时期推进我们的领域和所有手术特生。手术室内所有组件的数字化将使我们利用计算机和计算科学中的各种领域,以获得新的见解,以提高最高质量的神经外科,无论位置如何。神经外科的民主化是在手上的,并将受到我们的发展,提取和采用现代世界的这些工具的推动。虚拟现实提供了面向消费者的技术在工业和医学中发现明确作用的良好示例,并作为各种计算机科学技术汇合创造新的范式以扩大人类能力和相互作用的显着例子。作者描述了已经到来的技术生态系统,并突出了一个无数的计算和数据科学,以便在不久的将来能够进行操作室。
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医疗AI通过支持基于证据的医学实践,个性化患者治疗,降低成本以及改善提供者和患者体验,推进医疗保健的巨大潜力。我们认为解锁此潜力需要一种系统的方法来衡量在大规模异构数据上的医疗AI模型的性能。为了满足这种需求,我们正在建立Medperf,这是一个开放的框架,用于在医疗领域的基准测试机器学习。 Medperf将使联合评估能够将模型安全地分配给不同的评估设施,从而赋予医疗组织在高效和人类监督过程中评估和验证AI模型的性能,同时优先考虑隐私。我们描述了当前的挑战医疗保健和AI社区面临,需要开放平台,Medperf的设计理念,其目前的实施状态和我们的路线图。我们呼吁研究人员和组织加入我们创建Medperf开放基准平台。
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Datathon是一项涉及应用于特定问题的数据科学的时间限制的竞争。在过去的十年中,DATATHON已被证明是领域和专业知识之间的宝贵桥梁。生物医学数据分析是一个具有挑战性的领域,需要工程师,生物学家和医生之间的合作,以更好地了解患者生理学以及指导诊断,预后和治疗干预措施以改善护理实践的指导决策过程。在这里,我们反思了我们在2022年3月底在MIT关键数据组,Rambam Health Care Campus(Rambam)和Haifa技术以色列技术研究所(Technion Institute of Haifa)在以色列组织的活动的结果。要求参与者完成有关他们的技能和兴趣的调查,这使我们能够确定机器学习培训对医疗问题应用的最新需求。这项工作描述了以色列背景下医学数据科学的机会和局限性。
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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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本文介绍了一种采用新方法,防止运输事故和监控驾驶员行为的使用保健AI系统,该系统融入公平和道德。检测到危险的医疗情况和司机的不寻常行为。接近公平算法,以改善决策和解决隐私问题等道德问题,并考虑在医疗保健和驾驶中AI内野外出现的挑战。提供医疗保健专业人员对任何异常活动以及驾驶员的位置,以便使医疗保健专业人员能够立即帮助不稳定的驾驶员。因此,使用医疗保健AI系统允许预测的事故,因此可以基于与ER系统相互作用的车辆内的内置AI系统来保存和生存。
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Hololens(Microsoft Corp.,WA Redmond,WA)是一款头饰,光学透明的增强现实展示,是最近提高医学增强现实研究的主要参与者。在医疗环境中,HoloLens使医生能够立即了解患者信息,直接与他们对临床方案的看法,医学生,可以更好地了解复杂的解剖学或程序,甚至可以通过执行治疗任务。改进,沉浸式指导。在这篇系统的综述中,我们提供了有关医疗领域第一代霍洛伦斯在2016年3月发布到2021年的全面使用的全面概述,一直关注其继任者霍洛伦斯2号。通过系统搜索PubMed和Scopus数据库确定了171个相关出版物。我们分析了这些出版物的预期用例,注册和跟踪的技术方法,数据源,可视化以及验证和评估。我们发现,尽管已经显示出在各种医学场景中使用Hololens的可行性,但在精确,可靠性,可用性,工作流程和感知方面的努力增加了在临床实践中建立AR。
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作为史上史上的医学历史之一,放射学,目睹了巨大的技术进步,并彻底改变了我们今天练习医学的方式。在过去的几十年中,医学成像方式产生了地震量的医疗数据。使用此数据的人工智能(AI)应用程序的开发和采用将导致放射学中的下一阶段进化。它将包括自动化诸如注释,报告 - 生成等的费力的手动任务,以及初始放射学评估案件的援助放射科学家在评估工作流程中。我们为放射学自动化进展提出了一项级别的分类,解释了每个级别的AI援助,具有相应的挑战和解决方案。我们希望这样的讨论可以帮助我们以结构化的方式解决挑战,并采取必要的步骤,以确保在放射学中顺利采用新技术。
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机器学习透明度(ML),试图揭示复杂模型的工作机制。透明ML承诺推进人为因素在目标用户中以人为本的人体目标的工程目标。从以人为本的设计视角,透明度不是ML模型的属性,而是一种能力,即算法与用户之间的关系;因此,与用户的迭代原型和评估对于获得提供透明度的充足解决方案至关重要。然而,由于有限的可用性和最终用户,遵循了医疗保健和医学图像分析的人以人为本的设计原则是具有挑战性的。为了调查医学图像分析中透明ML的状态,我们对文献进行了系统审查。我们的评论在医学图像分析应用程序的透明ML的设计和验证方面揭示了多种严重的缺点。我们发现,大多数研究到达迄今为止透明度作为模型本身的属性,类似于任务性能,而不考虑既未开发也不考虑最终用户也不考虑评估。此外,缺乏用户研究以及透明度声明的偶发验证将当代研究透明ML的医学图像分析有可能对用户难以理解的风险,因此临床无关紧要。为了缓解即将到来的研究中的这些缺点,同时承认人以人为中心设计在医疗保健中的挑战,我们介绍了用于医学图像分析中的透明ML系统的系统设计指令。 Intrult指南建议形成的用户研究作为透明模型设计的第一步,以了解用户需求和域要求。在此过程之后,会产生支持设计选择的证据,最终增加了算法提供透明度的可能性。
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The field of artificial intelligence (AI), regarded as one of the most enigmatic areas of science, has witnessed exponential growth in the past decade including a remarkably wide array of applications, having already impacted our everyday lives. Advances in computing power and the design of sophisticated AI algorithms have enabled computers to outperform humans in a variety of tasks, especially in the areas of computer vision and speech recognition. Yet, AI's path has never been smooth, having essentially fallen apart twice in its lifetime ('winters' of AI), both after periods of popular success ('summers' of AI). We provide a brief rundown of AI's evolution over the course of decades, highlighting its crucial moments and major turning points from inception to the present. In doing so, we attempt to learn, anticipate the future, and discuss what steps may be taken to prevent another 'winter'.
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The need for AI systems to provide explanations for their behaviour is now widely recognised as key to their adoption. In this paper, we examine the problem of trustworthy AI and explore what delivering this means in practice, with a focus on healthcare applications. Work in this area typically treats trustworthy AI as a problem of Human-Computer Interaction involving the individual user and an AI system. However, we argue here that this overlooks the important part played by organisational accountability in how people reason about and trust AI in socio-technical settings. To illustrate the importance of organisational accountability, we present findings from ethnographic studies of breast cancer screening and cancer treatment planning in multidisciplinary team meetings to show how participants made themselves accountable both to each other and to the organisations of which they are members. We use these findings to enrich existing understandings of the requirements for trustworthy AI and to outline some candidate solutions to the problems of making AI accountable both to individual users and organisationally. We conclude by outlining the implications of this for future work on the development of trustworthy AI, including ways in which our proposed solutions may be re-used in different application settings.
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