ヘルスケアにおける生成AI：患者のケアと診断に革命をもたらす

2024年のワシントン大学医学部と技術系スタートアップ企業 Whiterabbit.ai の研究によると、AIが 乳がんの早期発見や擬陽性の低減を可能にする可能性があるといいます。

この研究では、12,248枚の2Dデジタルマンモグラム（6,161枚が癌を表示）でAIモデルを訓練をし、このモデルを実際のマンモグラフィと比較テストしました。研究の結果、マンモグラフィを受けた1万人のうち、260人以上が診断検査を、10人以上が生体検査を回避できた可能性があり、AIシステムを使ってがんの有無を診断できることが分かりました。

生成AIと大規模言語モデル（LLM）は、長年の課題に対する革新的なソリューションを提供し、私たちが知っている ヘルスケアの状況を急速に変えつつあります。 この パラダイムシフト技術は、患者ケアに革命をもたらし、業務を合理化し、医学研究を改善する可能性を秘めています。

これは医療システムの未来であり、始まりに過ぎません。

この包括的な記事では、この新しくエキサイティングなフロンティアを深く掘り下げ、倫理的な生成AIの統合が質の高い医療提供と患者ケアをどのように支援できるかを探ります。

GPT-4（一般的なチャット・インターフェイスであるChatGPTでよく知られている）が世界中の業界をいかに混乱させたかを、見たことでしょう。 Flux や Midjourney のような生成AIモデルが、実際の写真とほとんど見分けがつかない AIポートレートを作成するのを知っているかもしれません。

しかし、このテクノロジーは、芸術作品の制作や、企業のチャットボット向けにインテリジェントなテキスト応答を生成するためだけのものではありません。

ヘルスケアにおける生成AI は、管理業務を自動化し、臨床アプリケーションを改善し、最終的に患者の転帰を改善することが可能です。

ヘルスケアのリーダーたちは、生成AIツールの導入を積極的に追求または計画しています。

ヘルスケア業界が生成 人工知能を取り入れるにつれ、機会と課題の両方に直面しています。 この技術は多くの分野で 効率と精度の向上を約束する一方で、データのプライバシー、 倫理的配慮、規制遵守に関する懸念に対処しなけれなりません。

大規模言語モデル（LLM）は何十年も前から存在していましたが、主流に躍り出たのはごく最近のことです。 このようなポピュラリティの連鎖反応は、2022年後半にOpenAIが画期的なChatGPTをリリースしたことで火がついたことは間違いありません。

つまり、これらのテクノロジーが医療に及ぼしうる影響は、まだ十分に理解されていない、あるいは見当違いだということです。

従来、医療業界は放射線科のような特定の分野を除き、AIの導入が比較的遅れていました。

医療は生死に関わる決断を伴う規制産業であるため、変化は慎重かつ慎重な方法で行われるのが適切です。

医療は、 危機レベルの労働力不足に見舞われています。 医師、看護師、スタッフは慢性的な過労状態にあり、パンデミックからの回復途上で、法律で定められた管理業務や書類作成の多さにストレスを感じています。

臨床医はよく「パジャマタイム」について語ります。勤務時間外にカルテを更新したり、患者のEメールに対応したり、管理業務に追われたりする時間です。 医療におけるこれらの面倒な（しかし必要な）作業は、特に生成AI技術に適しています。

そのため、高いレベルの規制があるにもかかわらず、この業界は生成AIのトップアダプターの1つであり、倫理的、安全かつ持続可能な形で実装される限り、さらなるAIの応用を熱望しています。

生成AIは、何もないところから新しい情報を作り出す「gohst in the machine （機械の中の幽霊）」ではありません。 むしろ、 膨大なデータセットを利用して、新しいコンテンツを生み出し、診断に役立て、 よりよい治療計画を作成します。

医療におけるAI技術は、幅広い用途に使われます。ここでは、可能性の一部を紹介します：

• 機械学習アルゴリズムは、患者の記録を分析して病気のリスクを予測し、個人に合った治療を勧めることができます。
• コンピュータ・ビジョン・システムは医療画像を解釈し、放射線科医が異常を検出するのを支援します。
• 自然言語処理（NLP）は、臨床記録や医学文献から貴重な情報を抽出します。
• ロボット工学とAIを組み合わせることで、手術の精度を向上させ、反復作業を自動化します。
• AIを活用した仮想現実や拡張現実は、医学生や専門家に没入型のトレーニング体験を提供します。
• AIを活用したチャットボットやバーチャルアシスタントは、患者とのエンゲージメントを向上させ、基本的な健康に関する問い合わせを24時間体制でサポートします。
• AIを搭載したエージェントやアプリケーションは、臨床医の記録管理や患者対応などのルーチンワークの多くを自動化し、

そして、さらにより沢山のことをもたらします。 これらのアプリケーションのいくつかをさらに深く掘り下げてみましょう。

あるヘルスケアイベントで実施した調査によると、多くの企業が、 生成AIは強力ですが、ユースケースはほぼ無限にあり、困難な技術だと考えています。

ユースケースには、診断、治療、個別化ケア、医薬品開発における革新的なアプリケーションが含まれます。

生成AIモデルが 医療画像解析に革命を起こし診断精度とスピードを向上させます。 人の目では見逃してしまうような X線、MRI、CTスキャンの微妙な異常を、AIアルゴリズムは検出することが可能です。

放射線科では、AIががんや心血管疾患などの病気の初期兆候の特定を支援します。 これは早期介入と患者の予後改善につながります。

自然言語処理機能により、AIは膨大な量の医学文献や患者記録を分析することが可能です。 これは、医療従事者が最新の研究や類似の症例に基づいて、より多くの情報に基づいた治療を決定するのに役立ちます。

AIを搭載したシステムは、個々の患者に合わせた治療計画を作成することもできる。 これらの計画は、遺伝的体質、病歴、ライフスタイルなどの要素を考慮し、治療アプローチを最適化するものです。

生成AIは 個別化治療を強化患者データを分析して健康リスクを予測し、予防措置を推奨することで、個別化医療を強化しています。 AIモデルは、遺伝子情報を含む多様なデータタイプを処理し、個別の健康プロファイルを作成することができます。

生成型AIを搭載したチャットボットやバーチャルアシスタントは、24時間365日体制で患者を支援します。 質問に答えたり、服薬の注意を促したり、一般的な健康アドバイスを提供したりします。

AIアルゴリズムは、患者の健康状態、目標、嗜好に基づいて、パーソナライズされた栄養計画や運動計画を生成することが可能です。 このテーラーメイドのアプローチにより、健康的な生活習慣の推奨の遵守が向上します。

メンタルヘルスケアでは、AIを搭載したツールが音声パターンやテキストを分析し、うつ病や不安症などの症状の初期兆候を検出することができます。 これにより、タイムリーな介入とサポートが可能になります。

生成AIは、潜在的な薬剤候補と生物学的標的との相互作用を予測することによって、 創薬プロセスを加速しています。 AIモデルは何百万もの分子構造を生成し、スクリーニングすることができるため、初期段階の医薬品開発にかかる時間とコストを大幅に削減することが可能です。

機械学習アルゴリズムは、化合物、生物学的経路、臨床試験結果の膨大なデータセットを分析します。 これは、研究者が有望な薬剤候補を特定し、その有効性と潜在的な副作用を予測するのに役立ちます。

AIを活用したシミュレーションでは、人体内での薬物相互作用をモデル化できるため、研究者は臨床試験を開始する前に投与量や製剤を最適化できます。 これにより、医薬品開発の成功率が向上し、試験参加者のリスクが軽減されます。

臨床試験において、ジェネレーティブAIは患者の選択とモニタリングを支援します。 特定の基準に基づいて適切な候補者を特定し、潜在的な副作用を予測することで、試験の安全性と効率を高めることができます。

生成AIの大きな利点は、多くのデータを処理し、人間が見つけられないような解決策を見つけることができることです。 医療データと生成AIモデルの統合は、患者ケアを改善し、ワークフローを合理化し、複雑なデータセットから貴重な洞察を発見するための鍵となります。

EHRは、医療におけるAI統合の礎石です。 これらのデジタル記録には、病歴、検査結果、治療計画を含む包括的な患者情報が含まれています。

AIアルゴリズムは、EHRを見て、人間の医師にはすぐにはわからないようなパターンや傾向（テキストや画像データを含む）を見つけることが可能です。 この分析により、潜在的な健康リスクを予測し、個人に合った治療法を提案することができます。

医療機関は、非構造化EHRデータから有意義な情報を抽出するために、AIを搭載したツールの採用を増やしています。 これらのツールは、臨床メモを自動的に分類・要約し、医療従事者が関連する患者情報に素早くアクセスすることを容易にします。

現在のAIゴールドラッシュの重要性に気づいたほとんどのEHRベンダーは、急いで自社システムにGen-AIを搭載した機能を追加しています。 これらにより、以下のようなメリットが得られます：

• より簡単なナビゲーション
• ハンズフリーのやり取り（患者との対話を録音した音声から内容を抽出し、フォーマット化する）
• 臨床的意思決定におけるより良い洞察

ヘルスケア分野のスタートアップ企業は、2024年のスタートアップ資金調達のトップカテゴリーの一つでもあります。

AIは大量の医療データを処理してパターンを発見し、予測を立てることに長けています。
先進の分析技術は、様々な健康要因の相関関係を特定することができ、診断や治療戦略の改善につながります。 機械学習アルゴリズムは、以下のような多様なデータセットを分析することができます：

• 患者の属性
• 病歴
• 検査結果
• 画像診断
• 遺伝子情報

これらのデータセットを調べることで、AIシステムは、病気の初期兆候を示したり、患者の転帰を予測したりする微妙なパターンを検出することができます。 この機能により、医療提供者は事前介入と個別化された治療計画を実施することが可能です。
AI主導の予測分析は、医療機関がリソース配分を最適化し、業務効率を改善するのにも役立ちます。 これらのツールは、患者の入院を予測し、リスクの高い患者を特定し、病院の再入院を減らすための予防策を提案することが可能です。

ヘルスケアにおける生成AIは、公平性、 データ保護、ガバナンスをめぐる重大な懸念を提起しています。 これらの問題に対処することは、責任ある実装を保証し、AIを活用した医療技術に対する 市民の信頼を維持するために不可欠です。

AIシステムは、医療データや診療における既存のバイアスを永続させる可能性があります。 これを軽減するために、開発者は多様で代表的なトレーニングデータセットを使用する必要があります。 AI出力の定期的な監査は、バイアスの特定と修正に役立ちます。

倫理的なAI開発には、倫理学者、臨床医、患者擁護者を含む学際的なチームが必要です。 これにより、AIツールは多様な視点とニーズを考慮することができます。

AIへのアクセスにおける公平性は極めて重要です。 医療従事者は、最もリソースのある患者集団だけでなく、多様な患者集団に対応するAIソリューションを導入すべきでです。

患者のプライバシー保護は、AIを医療に活用する際に最も重要なことです。 厳密なデータの匿名化と暗号化プロトコルを実施する必要がります。

AIシステムは多くの場合、訓練と運用のために 大規模なデータセットが必要です。 医療機関はデータ漏洩を防ぐために強固なサイバーセキュリティ対策を実施しなければなりません。AI利用を考慮した インフォームド・コンセント・プロセスの更新が必要です。 患者は、自分のデータがAIシステムでどのように使用されるかを理解し、オプトアウトする権利を持つべきです。

世界各国の政府は、AIをどのように規制するのがベストなのかに頭を悩ませています。 FDAはAIベースの医療機器を評価・管理するためのフレームワークを開発しています。 これには、AIアルゴリズムの継続的な監視と更新のためのガイドラインも含まれます。

EUのAI法は、医療分野を含むリスクの高いAIの応用に対する厳格な規則を提案しています。 透明性、人間による監視、説明責任を重視しています。

AIが支援する医療判断における責任問題は依然として複雑です。 AIが医療過誤の一因となった場合の責任を判断するためには、明確なガイドラインが必要です。

AI規制の調和を図るためには、国際協力が不可欠です。 これにより、一貫した基準が確保され、ヘルスケアAIのグローバルな開発と展開が容易になります。

政府の規制だけでなく、CHAI (Coalition for Health AI) やTRAIN (Trustworthy & Responsible AI Network) など、ヘルスケアにおけるAIの適切な利用に焦点を当てた複数の業界コンソーシアムも存在します。

医療機関は急速にAIを規則やポリシーに追加しています。 その多くは、AI最高責任者の役割を設けたり、最高データ責任者の職務に追加したりしています。

ヘルスケアにおける生成AIは、 技術的な能力や市場の受容性において大きなハードルに直面しています これらの課題は、技術の有効性と医療現場での採用の両方に影響を与えます。

GPT-4やその他のようなジェネレーティブAIモデルを導入することを躊躇してきたのは、ある明確な理由があるからです。 AIハルシネーションは、モデルが誤ったデータや無意味なデータを生成するときに起こり、医療の文脈では明らかに深刻なリスクをもたらします。

モデルの改良が進めば、このような幻覚はますます少なくなり ハルシネーションを軽減する方法があります：

• ファクトチェックの仕組み：AIが生成した情報を検証済みの医療データベースと相互参照するシステムを導入します。 これらは「グラウンディング」メカニズムと呼ばれることもあります。
• ヒューマン・イン・ザ・ループ・アプローチ：AIが患者ケアに使用される前に、医療従事者によるレビューが行われるようにします。
• コンフィデンス・スレッシュホールド：モデルの信頼度が所定のしきい値を超えた場合にのみ、AIが生成したコンテンツを受け入れます。
• マルチモデルコンセンサス：複数のAIモデルを使用し、それらの間で一致した出力のみを受け入れます。

このような制約を考えると、医療システムにおけるジェネレーティブAIアプリケーションは、以下のようなリスクの低いアプリケーションから「スローロール」するのが理想的かもしれません：

1. 管理業務：AIを使用して予約のスケジューリング、患者記録の管理、請求に関する問い合わせに対応。
2. 患者教育：病態や治療法に関する個別教材を作成します。
3. トリアージ・チャットボット：AIを搭載したチャットボットを導入し、診断を下すことなく患者を適切なケアレベルに導きます。
4. 研究支援：AIを使って医学文献を要約し、さらなる研究の可能性のある分野を特定します。
5. 医療請求のためのコーディング：医療費請求目的の正確で効率的なコーディングを支援するためにAIを採用する。

このようなリスクの低いアプリケーションから始めることで、医療システムは以下のことが可能になります：

• AIシステムへの信頼を築く
• AI導入のための強固なプロトコルを開発する
• AIの統合について徐々にスタッフを教育する
• よりリスクの高いアプリケーションに移行する前に、潜在的な問題を特定し、対処する

信頼と能力が高まるにつれて、AIは、患者の安全性と 倫理的配慮を常に強く意識しながら、医療のより重要な分野に段階的に導入することができまます。

このような低リスクのアプリケーションの多くは、医療システムにも大きな利益をもたらしているため、このスローロールアプローチは真の意味での妥協ではあありません。

臨床医のエクスペリエンスを向上させ、「パジャマタイム」を短縮することを目指すことで、組織は低リスクのヒューマン・イン・ザ・ループアプローチを行うことができ、同時に大きな利点をもたらすことが可能です。

医療機関は、 生成AIを 既存のシステムに取り込み際の障壁に直面しています。 導入コストが高く、専門的なインフラが必要なため、多くの組織がこれらのテクノロジーの採用を躊躇しています。

ヘルスケアにおける AIを取り巻く不確実性　が潜在的な導入者にためらいを生み、 AI導入の意思決定に対する責任と説明責任に関する懸念が市場の成長を鈍らせます。

医療従事者は、職を奪われる恐れや意思決定における自律性の喪失を理由にAIの導入に抵抗する可能性があります。 このような抵抗は、 臨床ワークフローへの生成AIの統合を著しく阻害する可能性があります。

患者の信頼もまた、重要な要素です。 多くの人々は、AIが医療に関与することに懐疑的であり、機械が生成する洞察よりも人間との対話と判断を好みます。

人工知能は、予測モデリングと 戦略的コラボレーションを通じて医療に革命を起こす用意ができています。 これらの開発は、患者ケアの向上、業務の合理化、医学研究の加速化を約束するものです。

AIを活用した予測モデルは、医療の意思決定を一変させます。 これらのツールは、 膨大な量の患者データを分析して健康状態を予測し、潜在的なリスクを特定します。 例えば、AIプラットフォームは、病院の再入院や病気の進行の可能性を予測することができます。

機械学習アルゴリズムは改良され続け、より正確な診断や個人に合わせた治療計画が可能になるでしょう。 AIツールは医療画像の解釈に役立ち、人間の臨床医よりも早く病気を発見できる可能性があります。

医療機関は、AIの専門知識を活用するためにハイテク企業と 戦略的パートナーシップを結んでいます。 これらの提携は、医療のニーズに合わせた革新的なAIソリューションの開発を目的としています。

OpenAIや同様の組織は医療機関と協力し、ヘルスケア用途に特化したAIモデルを作成しています。 これらのパートナーシップは、複雑な医療用語を理解し、臨床上の意思決定を支援するAIの開発に焦点を当てています。

患者と医療専門家の両方のために設計されたAI搭載のモバイルアプリを提供する スタートアップ企業が登場しています。 これらのアプリは、症状チェック、服薬リマインダー、バーチャルヘルスアシスタントなどを提供する可能性があります。

大手製薬企業は、創薬・開発プロセスを加速させるためにAI企業と提携しています。 AIツールは、分子構造の解析や薬効の予測に使用され、新しい治療法を市場に投入するまでの時間とコストを削減しています。

生成AIは身体と精神の両方に応用できます。 LLMは、診断、治療、患者支援のための革新的なツールを提供することにより、メンタルヘルスケアに革命をもたらす可能性を秘めています。

この技術は、治療介入を強化し、メンタルヘルス診療を合理化する有望なソリューションを提供します。

生成AIモデルは、メンタルヘルス状態の診断を支援するために開発されています。 これらのモデルは、言葉による反応や行動パターンを含む患者データを分析し、臨床医に貴重な洞察を提供します。

Natureに掲載された研究での重要な洞察のひとつは、AIがパーソナライズされた視覚教材を作成し、患者、特に子供が自分の感情をよりよく認識し、表現できるように支援する可能性を示唆しています。 たとえば、AIがさまざまな感情の状態を表すカスタム画像を生成し、抽象的な概念をより具体的で親しみやすいものにすることができます。

この研究はまた、AIが生成するコンテンツにおける文化的感受性の重要性を強調しており、感情表現は文化によって大きく異なる可能性があることを認識しています。 このことは、メンタルヘルス・アプリケーションで使用されるAIモデルのための、多様で包括的なトレーニングデータの必要性を強調しています。

研究者たちは、GAIが、認知行動療法（CBT）、弁証法的行動療法（DBT）、アクセプタンス＆コミットメント療法（ACT）のような既存のエビデンスに基づくセラピーを、カスタマイズされた視覚的ツールやパーソナライズされたコンテンツを提供することで補強する可能性があると提案しています。

この分野が発展すれば、GAIを仮想現実や拡張現実のような他の技術と統合し、より没入的でパーソナライズされたセラピー体験の可能性を開く可能性があります。

医療における生成AIの統合は、患者のケアと診断の新時代を切り開きつつあります。 InterSystems IRISのようなプラットフォームが、この変革において極めて重要な役割を果たしています。

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