【电子书】人工智能与医疗设备和数字健康

人工智能（AI）正逐渐成为医疗保健领域的一项变革性技术。从诊断到治疗，再到患者监护，AI 技术的应用正在帮助提高医疗服务的质量和效率。在这一进程中，MATLAB^® 和 Simulink^® 等工具的作用尤为重要，它们为研究人员和开发人员提供了简便易用的强大的资源，以实现这些先进技术的落地应用。

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在医疗数据分析方面，AI 的应用可以显著提高诊断的准确性。例如，Kaiser Permanente 开发的 SureNet 系统利用 AI 技术扫描电子健康记录，识别可能被遗漏的疾病。这种类型的系统可以作为医生的辅助工具，帮助他们在海量数据中发现疾病的早期迹象。

AI 技术在新疗法和医疗设备开发中也发挥着重要作用。例如，Kinesis Health Technologies 开发的 QTUG™ 设备，结合了传感器数据和 AI 算法，用于评估老年人跌倒的风险。这种设备可以在家庭环境中使用，为患者提供实时的健康监测。

在心脏健康监测方面，Corify Care 开发的 Acorys® 设备利用 AI 来提供心脏电活动的实时标测图。这种技术可以帮助医生更准确地监测和诊断心脏病。

在眼科领域，Warren Hill 医生与 MathWorks 团队合作，开发了一个 AI 模型，用于预测人工晶状体植入手术后的光学度数。这种预测模型可以提高手术的成功率，减少患者的复诊次数。

AI 技术在医学成像领域尤为突出，它可以帮助医生快速诊断癌症、骨折等疾病。AI 模型能够处理和分析大量的图像数据，从而加快诊断过程，提高诊断的准确性。

类激活映射 (CAM) 结果的可视化。对不同新冠肺炎病例进行基于人工智能的模型评估，为医生提供了算法决策见解。

在治疗和健康管理方面，AI 系统可以分析大量的临床数据，帮助医生早日发现潜在的健康问题，从而改善治疗质量和患者的健康状况。

AI 技术还可以帮助扩大医疗服务的范围，尤其是在资源有限的地区。AI 可以提供远程诊断和监测服务，改善这些地区的医疗服务可及性。

在开发 AI 模型的过程中，一个重要的挑战是确保这些模型符合监管要求。MATLAB 和 Simulink 支持生成符合国际标准如 IEC 62304 的文档和流程，这对于软件的认证过程至关重要。通过这些工具，开发者可以确保其 AI 模型的可靠性和安全性，从而更容易获得监管机构的批准。

Simulink 提供了一个强大的平台，支持基于模型的设计（MBD）方法。这种方法允许工程师将 AI 模型融入更大规模的系统级设计中，这对于开发复杂的医疗设备尤其重要。使用 Simulink，开发者可以在一个统一的环境中模拟、测试和验证整个系统的性能，包括嵌入的 AI 组件。

开发像手术机器人这类融入人工智能的复杂设备需要进行系统级集成和仿真。

MATLAB 和 Simulink 的综合工作流程覆盖了从数据准备、模型创建、系统设计到模型部署的整个过程。在数据准备阶段，工具提供了强大的功能来清洗、处理和标注数据。在模型创建阶段，MATLAB 提供了多种算法和技术，如深度学习、机器学习和计算统计，用于构建和训练 AI 模型。系统设计阶段，Simulink 的模型基设计方法允许将 AI 模型集成到更广泛的系统中。最后，在模型部署阶段，MATLAB 和 Simulink 支持将 AI 模型部署到各种平台，包括云服务器、嵌入式系统和移动设备。

尽管 AI 在医疗领域的应用提供了巨大的机遇，但这一领域的专业人士也面临着一些挑战。除了监管合规性之外，数据隐私和安全性也是关键的考虑因素。此外，确保 AI 系统的解释性和透明度对于获得医疗专业人员和患者的信任至关重要。

MATLAB 和 Simulink 为医疗保健行业提供了强大的资源，以支持 AI 技术的广泛应用。这些工具不仅提高了医疗服务的质量和效率，还加快了新疗法和设备的开发。通过这些工具，工程师和研究人员能够开发出既符合监管要求又能有效改善患者生活的 AI 模型。随着这些技术的不断发展，我们可以期待医疗保健领域将继续经历深刻的变革，为全世界的患者带来更好的治疗结果和更高质量的医疗服务。

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