近年来随着深度学习、机器学习算法、硬件水平和数据库的提升，人工智能（AI）技术迎来第三次发展热潮，并为临床工作提供有力辅助。本文回顾整理了国内外AI应用于医学领域的相关经验，并结合最新研究文献及循证医学依据，重点介绍了在AI技术辅助下预检、病情评估、医学诊断、方案决策、外科手术、麻醉、护理、康复治疗、药理研究和医药开发等传统医学模式发生的巨大变革，旨在为国内临床医师全面介绍相关领域的概念与现状，并为AI未来在医学领域中的发展做出参考。

随着当代科技的突飞猛进，以人工智能(AI)、扩展现实、数字孪生、脑机接口等为代表的一系列高新技术与传统医学交叉融合。其中，AI作为20世纪以来的尖端热门技术，经过了曲折漫长的4个阶段的发展：第一阶段(1950年～1956年)——萌芽期；第二阶段(1956年～1982年)——形成期；第三阶段(1982年～1990年)——发展期；第四阶段(1990年～至今)——繁荣期。现今AI已逐步延伸至骨科领域中，打开了骨科人工智能的新时代。目前，在我国骨科领域内，AI技术已被广泛应用在骨科疾病临床诊断、手术治疗方案决策、预后预测、术中智能导航辅助、康复护理以及医药研发等方面，在提高医疗工作效率的同时减轻了临床医生的负担，促进了骨科领域的革新。本文将对AI的发展历程及我国骨科人工智能的发展现状进行介绍，旨在为广大骨科医生阐明这一新兴领域，以启发骨科人工智能的新发展。

近年来大量研究表明Notch通路在支气管哮喘(哮喘)的发生、发展中有十分重要的作用。Notch通路调控肺组织的发生发育，可以决定细胞的分化方向、调控肺泡和肺血管的发育；Notch通路参与T细胞调节，通过改变Th1/Th2平衡，影响Th17、Treg、树突状细胞表达等途径，导致哮喘的发生、发展；Notch通路也通过改变各种炎性细胞如淋巴细胞、嗜酸粒细胞的浸润，促进气道上皮杯状细胞化生与气道黏液分泌等途径，参与了哮喘气道重塑的病理改变。同时针对Notch通路上的靶点，对于哮喘治疗方法、治疗药物的开发也取得了许多新成果，包括γ-分泌酶抑制剂、干细胞、树突状细胞以及我国传统中医药等在不同模型中已被证明对哮喘有效。但对于Notch通路，其各种调控机制并未完全阐明，需要更加深入的研究；其应用于临床治疗的价值仍有待进一步发掘。本文就Notch信号通路与哮喘的相关研究，进行综述如下。

目的:初步分析应用机器人手术系统辅助闭合复位内固定术治疗儿童Delbet Ⅱ型及Ⅲ型股骨颈骨折的临床效果。方法:本研究为回顾性研究，以2018年1月至2022年2月在广州中医药大学附属佛山市中医院小儿骨科住院治疗的54例(54髋)儿童股骨颈骨折患者为研究对象，收集患儿一般资料(包括性别、年龄、患侧、骨折分型、受伤至手术的时间、随访时间等)。根据手术方式将患儿分为观察组和对照组，观察组接受机器人手术系统辅助闭合复位内固定术治疗，对照组接受传统闭合复位内固定术治疗；收集两组患儿手术时长、术中穿针次数、术后第1次X线复查时置入螺钉与股骨颈干角的偏离角度、螺钉间平行度、末次随访时疗效以及随访期间并发症情况。结果:共54例(54髋)患儿纳入本研究并获得随访，其中观察组26例，对照组28例，两组患儿一般资料、平均手术时长差异无统计学意义( P>0.05)。观察组术中穿针次数[(4.15±1.74)次]明显少于对照组[(10.93±2.91)次]，差异有统计学意义( t＝－10.301， P<0.05)；术后第1次X线复查时置入螺钉与股骨颈干角的偏离角度[0.87°(0.51°，1.53°)]优于对照组[3.57°(2.45°，5.57°)]，差异有统计学意义( Z＝－5.523， P<0.05)；观察组螺钉间的平行度[0.93°(0.52°，1.65°)]优于对照组[2.44°(1.50°，3.13°)]，差异有统计学意义( Z＝－4.025， P<0.05)；末次随访时依照Ratliff标准，观察组(优20例，良3例，差3例)与对照组(优17例，良6例，差5例)疗效差异无统计学意义(χ 2＝1.671， P>0.05)；随访期间观察组并发症的发生率[23.1%(6/26)]低于对照组[39.3%(11/28)],但差异无统计学意义(χ 2＝1.642， P>0.05)。 结论:应用机器人手术系统辅助闭合复位内固定术治疗儿童股骨颈骨折可以减少术中穿针次数，提高置钉的准确性，置钉效果更满意，可取得良好的治疗效果。

高通量测序技术与传统的基因检测技术相比，实现了多样本、多位点、多变异类型的大规模平行检测，在提供临床诊疗信息的同时还能挖掘大量具有研究价值的信息，其在临床的应用范围日益广泛。另一方面，基于基础研究的不断深入，医药产业的转化产出也逐渐加大，靶向治疗、免疫治疗等新型方式将肿瘤带入“个体化精准诊疗”时代，从病种管理逐渐发展到基因管理，以患者基因组大数据为核心，实现疾病的分类、诊断、治疗与预后方案的制定，因此基因检测在整个肿瘤的管理过程中占据了不可替代的重要作用。目前，高通量测序在肿瘤临床应用中涉及了靶向治疗、辅助诊断、评估预后、复发或耐药监测等诸多方面，本文对以上各方面的临床实践现状和进展进行详细介绍。

二十二碳六烯酸(DHA)作为人体必需的多不饱和脂肪酸,在维护心血管健康、抗癌、支持视觉和脑功能等方面至关重要.传统的深海鱼油提取DHA方法存在鱼腥味重、工艺繁琐等问题,迫使研究者寻求更为高效、环保的替代方案.破囊壶菌(Thraustochytrids)凭借其生长迅速、低重金属污染以及高DHA含量的特性,成为工业化生产DHA的潜力微生物之一.当前在破囊壶菌发酵生产DHA的过程中,依然需要解决一系列关键问题,包括提高发酵产量、降低成本等.本文旨在全面阐述破囊壶菌发酵生产DHA的研究现状,包括菌株筛选与改良、DHA生物合成途径、遗传转化及代谢工程、发酵控制策略等方面.首先,总结归纳了对野生型菌株的自然筛选和诱变改良等方法,不断提高破囊壶菌中DHA产油量.其次,详细介绍了破囊壶菌DHA合成途径的研究进展,着重分析了生物合成途径中关键辅助因子在DHA生产中的作用.此外,概述了外源DNA传递到破囊壶菌细胞的遗传转化技术的应用现状,为提高其遗传转化效率和稳定性提供重要参考.在DHA代谢调控方面,探讨了氮限制对DHA合成的促进作用以及温度和氧气供应对生产效率的影响.最后,对利用破囊壶菌生产DHA存在的主要瓶颈问题和未来发展趋势进行了总结,以推动其在医药、保健品和食品等领域的广泛应用,实现工业规模下的高效生产.

目的 观察采用人工智能辅助教学法在经口气管插管教学中的应用效果.方法 以2022-2023年在首都医科大学附属北京中医医院实习的北京中医药大学及首都医科大学中医药学院的医学生为研究对象,将其中2022年度采用传统教学联合普通视频喉镜气管插管模拟人培训教学法的38人为对照组,将2023年度采用传统教学联合人工智能辅助视频喉镜气管插管模拟人培训教学法的42人为实验组.对比分析两组学生的学习成绩及学习满意度.结果 两组学生教学前理论调查比较,差异无统计学意义(P＞0.05);两组学生教学后理论考核成绩均高于教学前,但实验组学生教学后理论考核成绩、识别声门时间、气管插管时间、操作考核得分、理论和操作考核一次通过率、操作成功信心、学习满意度均高于对照组,差异有统计学意义(P＜0.05).结论 与普通视频喉镜相比,人工智能辅助视频喉镜用于经口气管插管教学可以提升医学生操作能力和学习满意度.

目的:基于文献计量法评价机器学习算法在药物毒性预测中的应用现状,为相关研究和应用提供参考借鉴,以促进"医药+信息"学科的交叉发展.方法:以"毒性预测"、"定量构效关系(QSAR)"、"计算毒理学"、"机器学习"等为主题词,组合查询发表于中国知网、万方等数据库的相关文献,然后依据"所用算法种类"、"所应用的毒性预测环节"进行归类整理,对机器学习算法在药物毒性预测领域的应用现状进行综述.结果:共检索到相关有效文献122 篇.机器学习已用于药物毒性预测的毒性数据集处理、药物信息表征筛选、预测模型训练等,其中应用于模型训练任务的算法次数与种类相较更多;虽然各种算法在药物毒性预测领域都有研究应用,而以支持向量机算法、随机森林算法与深度学习算法的应用较多;另外,文献多数认为基于深度学习或集成学习的模型预测性能较高.结论:机器学习算法在毒性预测领域中应用种类较多,而选择算法时需考虑的主要问题是数据集规模大小和算法运算速度,对异常数据、冗余数据、噪声数据的适应性以及算法的实现难度等;计算机辅助毒性预测相较传统的体内体外实验有着较多的优势,但仍有部分亟待解决的难题,包括医药数据相关板块的不少空缺、现有数据质量的亟待提升和药物信息表征如何选择等.

中医的现代化以及标准化需要中西医结合的手段来实现.然而,中医研究强调整体观,目前的生物技术却无法有效的整合由分子生物学主导的基因组学、代谢组学以及转录组学等各种分子组学所产生的信息来完整的描述组织生理.与此同时,在单细胞层面,细胞已经完成对不同时空背景的复杂蛋白网络信息的整合,并将其表现在各种细胞行为上.在此,作者提出以细胞行为组学为主的策略并简短的介绍如何运用这种策略来进行针刺启动以及中药方剂的研究.病征和病因不一定有直接可见的连结.但是,病征必定起于病因.病征是身体部分组织产生不正常生理活动的结果,源于身体特定组织的组成细胞(生命的最基本单位)受到组织微环境不正常刺激所表现出来的异常表现.有时,组织内一种细胞的失序就能导致严重的疾病反应.譬如:胰脏内β细胞的损伤造成Ⅰ型糖尿病,或是骨骼肌细胞的凋亡产生肌肉萎缩症.同时,复杂的病理反应也常是部分组织受到特定的刺激后这些组织内多种细胞彼此相互作用的结果.譬如,在肿瘤发生的过程中,微环境刺激癌相关成纤维细胞的生成.而癌相关成纤维细胞又与免疫细胞相串扰,分泌各种细胞因子、生长因子等效应分子形成免疫抑制微环境[1].这样的环境培育了癌细胞免疫逃逸的能力.因此,组织微环境能够左右其内部的细胞行为而产生不同的机体生理与病理.造成不正常生理活动的原因(病因)常是基础医学关注的核心.了解病因后,我们才能试着遏制病因对组织内部细胞所产生的不正常影响,达到治病的目的.从这个角度来看,我们必须同时掌握一个组织内各种细胞的行为,才能以组织内细胞间的互动来描述组织生理与病理.在组织微环境中的各种生物因子(由机体内部各种细胞所产生的生物分子)以及环境因子(由机体外部吸收并出现在组织内的各种物质)都可能对其内的各种细胞产生影响.这些因子有大分子也有小分子,其中,大分子可能凭借自身的构型与相匹配的细胞表面受体产生交互作用,从而影响细胞中的生物信号通路,改变所属信号传输链所调控的细胞行为;另外,小分子还可能直接进入细胞,干扰细胞内蛋白的活性,据此改变细胞行为.因此,这些因子的出现决定了细胞行为.当一个外部刺激改变了组织微环境,组织内部细胞的行为也会随之改变.而这些细胞行为的变化本身又会成为组织微环境中的新刺激源.这些细胞行为的变化有物理性的、化学性的以及生物性的.物理性的包含细胞与细胞间的接触力、细胞对细胞间充质蛋白(细胞分泌到胞体外的蛋白)的粘附力、细胞散发出的热量等.化学性的包含细胞直接或是经由外泌体、微囊泡、以及凋亡小体等分泌出来的各种生物因子.生物性的则是生长、迁移、侵袭、凋亡等.这些变化在组织内成为新的刺激并以级联反应的方式在一段时间内持续改变组织内细胞的行为.组织内的各种细胞都适应了微环境的改变后,最终达成新的稳态,组织生理也就展现出新的样态(图1).如若外部刺激超过了常规水平而致使组织内部的细胞行为发生不正常的改变,组织可能就会处于病理发展的初始状态.以脑组织的生物力学为例,Segel等[2]发现脑组织硬度会随着衰老逐渐增加,进而影响中枢神经系统中少突胶质前体细胞的功能,而改变细胞外基质硬度可以逆转这一衰老表型.此外,脑组织硬度也介导诸如力传导、力敏蛋白的产生、以及细胞骨架重塑等细胞行为,从而诱发或加剧神经退行性疾病[3-4].而机体遭遇这些病理变化时的应变方式常是适应性的改变自身.例如在阿尔兹海默症中,小胶质细胞会感受到脑组织机械性质变化而定向迁移,施行包括对细胞外基质进行重塑、促进突触塑性、调控免疫响应等一系列复杂的细胞行为调适[5-7].由此可知,如若我们能够掌握组织微环境的改变对一个细胞行为的影响,并且在考虑它们的时空顺序后将这些改变叠加起来,我们就能了解组织生理与病理.而研究细胞微环境的改变对各种细胞行为影响的总成就是细胞行为组学[8].值得注意的是:细胞行为组学研究必须把对各种细胞行为的量化分析当成主要的手段,而传统分子生物学或是生物化学所衍生的各种分子组学则为背景知识.原因如下:医学研究的对象是生物体,不是物质.然而,基因或是蛋白都是物质,没有生命.所以它们不应是医学研究的首要对象.同时,从中医科学化的角度来看,中医的研究是整体性的,不能用以还原论为指导原则的分子生物学来主导,必须要从可以掌握整体组织生理活动的研究手段来实现.目前,针灸与方剂是中医施治的两种主要手段,所以在此就以如何运用细胞行为组学来研究针灸与方剂进行论述.在针灸研究方面:针灸经过两千多年的验证,其临床疗效有目共睹.而针刺作为最具影响力的中医外治疗法,被世界范围内认可.同时,近年来针刺的优势病种已经从疼痛类疾病逐渐扩展至消化系统疾病、泌尿系统疾病、妇科病、内分泌疾病、以及神经系统疾病等.从动物实验中表明针刺可以提高血管性痴呆大鼠脑内神经递质5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、去甲肾上腺素、多巴胺和乙酰胆碱的表达,改善血管性痴呆大鼠的学习和记忆能力,抑制神经凋亡[9].此外,针刺还可以调节脑内5-HT、脑源性神经营养因子等神经递质水平,抑制炎症,缓解焦虑、抑郁情绪[10].然而,以手针为例,手针仅通过一枚金属针作用于穴位,便可以调节脑内各种神经递质的作用,可是我们却无法了解手针针刺启动的明确机制.由于从进针、行针和留针,整个针刺过程中穴区所受到的刺激仅仅是由金属针施予的机械力,所以穴区细胞必定具备了由机械力向神经信号转化的能力[11].目前大部分的研究都指向穴区主要是由结缔组织构成的.结缔组织由独立的成纤维细胞、肥大细胞、树突状细胞、巨噬细胞、特洛细胞等及其分泌的胶原纤维蛋白、糖蛋白、蛋白多糖等外基质所组成.在针刺入穴位并施行提插、捻转等手法过程中,针体会与胶原纤维发生交联、并对其进行牵拉.然而胶原纤维自身无法产生生物反应,所以它的作用应仅是将机械力传递给粘附于胶原纤维上的细胞.如此,对于针刺启动的研究首要就在于判定哪种穴区细胞对机械力刺激敏感(力敏细胞),并且能粘附于胶原纤维之上.接着,必须探讨这些力敏细胞在感受到由胶原纤维传来的拉伸力后,能够分泌哪些由拉伸力引发的细胞因子(力敏因子).与此同时,这些力敏因子必须能够成为一种新的刺激源影响穴区周围的其他细胞行为,如肥大细胞脱颗粒、巨噬细胞极化等,并且引发针刺启动效应.如此,我们仅需要从单种细胞对其微环境的简单变化着手,并根据此细胞分泌的力敏因子研究这些因子对穴区非力敏细胞的效应,表明细胞间的级联反应,便可了解针刺启动过程中机械力信号向生物信号的转化的机制,这样的策略是细胞行为组学的完美体现(图2).在中药方剂研究方面:目前药理研究的手段是以分子生物学以及生物化学等技术为核心,这样的方法足以对于单靶点(仅对一种生物分子进行干预)分子药在细胞层面的药理进行研究.然而,中药方剂是以多种生物分子构成的多靶点(复方)药,以目前盛行的生物技术无法把它们的药理解释清楚.尽管近年来以分子组学分析为主的系统生物学逐渐成为中药方剂药理研究的主流,希冀从各种分子浓度的变化来描述受测中药对病理状态细胞干预的效果,但是这种方式产生的结果难以被定量评估,而且结论也仅局限于特定的细胞,难以扩展到组织层面.如前所述,在面对多病因的复杂类疾病时,现有的生命科学技术无法体现系统论的精神,遑论探讨复方中药与生命活动之间的联结讯息.另一方面,细胞最终展现的行为是组织微环境和细胞行为平衡的结果,在微环境中出现中药复方内千百种不同的单体时,不论这些单体如何以不同的时空关系对细胞内的蛋白网络进行干预,细胞最终会将其整合成明确的细胞行为.基于此,中药方剂的药理药效可以从细胞行为的角度有效整合现有的生物多组学体系,来解决系统生物学遭遇的难点.如此,我们可以绕过系统生物学在学术性面临的复杂预测手段,并了解复方分子对细胞的干预后细胞行为的改变结果.基于组织工程学及高通量的显微影像捕捉,细胞行为学运用精细的细胞行为表征快速实现时空连续的单细胞行为定量分析,通过包括卷积神经网络等深度机械学习算法对图像进行优化、切割、特征捕捉及分类.同时,对于方剂内不同药物组成的加减,我们也可以了解被加减药物对细胞行为的偏性,并了解中医用药的思想理论.通过这样的努力,中医药才能建立起一个以系统观为内涵的全新研究体系,以联结多种分子组学与细胞行为学的手段,架设链接微观到宏观的桥梁,辅助中药的创新以及现代化(图3).中医一直认为生命的本质不能仅从物质或能量层面去研究,必须兼顾物质、能量与信息.细胞行为组学基于生命的基本单位为研究核心,由细胞来体现物质与能量的变化.而蛋白网络中信息的传递则由细胞的动态行为来表征.细胞的蛋白网络变化才是生命的表现,而专注于特定蛋白或是特定基因在特殊微环境下的改变无法描述生命.生命科学讲求对生命的了解,中西医结合在于用现代生命科学技术去注解传统中医药的智慧,这两者都必须恪守不离开探索生命的本源.细胞行为组学立于生命科学之内,又能体现中西医结合的精神,是执行中医药现代化、科学化以及标准化进程的一种合适策略.

名老中医经验数字化传承是指采用数字化技术手段对名老中医知识、技能、经验等进行记录、整理、保护、传播、分享和创新,有助于克服传统经验传承方式的低效率问题,实现中医文化传承与发展.数字化传承在可及性、抗佚失性、准确性、创新能力、有效性方面具有一定优势,可以辅助名老中医经验的数字化保存、分析和发掘,是传统跟师学习传承方式的重要补充.数字化传承通常分为构建中医药知识数据库、构建名老中医经验病案资料库、数据挖掘发现规律、借助机器学习辅助临床决策等步骤.名老中医数字化传承不只是经验信息的利用,也是基于经验的创新和产品化过程,可能成为一种新型中医药诊疗服务模式.