基于ClinicalTrials.gov的中美医疗人工智能临床试验注册现状比较研究

卢岩，陆安静，陈娟，张婷，欧阳昭连

1.中国医学科学院/北京协和医学院 医学信息研究所/图书馆，北京 100020 2.中国电子信息产业发展研究院 消费品工业研究所，北京 100846

引言

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学[1-2]。经过60多年的演变发展，特别是在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新理论、新技术以及经济社会发展强烈需求的共同驱动下，人工智能发展进入新阶段，呈现出深度学习、跨界融合、人机协同、群智开放、自主操控等新特征，广泛应用于包括医疗在内的众多领域，成为国际竞争的新焦点[3]。人工智能应用于医疗行业，深入洞察医学知识和医学数据，将助力解决疾病监测或健康管理、医学影像辅助诊断、疾病预测和治疗等医疗健康领域的多重难题，对解决医疗资源短缺和分配不均及医患关系紧张等众多民生问题具有重要的现实意义。

目前，中国和美国的人工智能技术处于世界领先地位，且两国均致力于将人工智能技术应用于医疗领域，但侧重点并不相同[4-5]。在医疗人工智能领域，美国反应尤为迅速，于2016年连续出台了《为人工智能的未来做好准备 》（Preparing for the Future of Artificial Intelligence）[6]、《国家人工智能研究和发展战略计划》（The National Artifcial Intelligence Research and Development Strategic Plan）[7]等多项国家人工智能政策，利用人工智能对医疗大数据进行分析挖掘、发展电子化病历、对并发症进行预测及预防等，并利用AI系统自动执行决策和医疗诊断。中国于2016至2017年先后发布了《“十三五”国家科技创新规划》[8]、《“十三五”卫生与健康科技创新专项规划》[9]和《新一代人工智能发展规划》[10]等多份国家科技战略规划文件，将人工智能在医疗中的应用列为前沿技术，提出发展智能治疗模式、智能医疗体系、智能医疗机器人、智能可穿戴设备、智能诊断、智能多学科会诊、智能基因识别、智能医药监管、智能疾病预测等[3]。

针对中美两国医疗人工智能发展的比较研究，国内外学者主要集中于战略布局及政策[5,11-14]、资金投入[15]、科技论文[4,16-17]、专利信息[18-19]和应用现状[20-22]五个方面，缺少对两国临床转化情况的对比分析。本文将通过检索ClinicalTrials.gov注册平台中中国和美国的医疗人工智能临床试验数据，从注册数量、申办者、疾病分类和研究类型及分期等角度，对中美两国的医疗人工智能临床试验的注册现状进行比较研究，探讨两国该领域临床试验方面的差异，为我国加速医疗人工智能临床转化提供参考和依据。

1 数据来源与方法

选择ClinicalTrials.gov为临床试验注册平台，其由美国国立医学图书馆和美国食品药品监督管理局于1997年共同开发，于2000年2月向公众开放，是国际上使用最普遍、影响范围最广的临床试验注册平台，已涵盖美国50个州和另外209个国家/地区，数据更新及时且具有完备的检索系统[23]。

以“artificial intelligence”及其缩略词“AI”和“machine learning”“artificial neural network”“deeplearning”“random-forest”“vector-machine”“rough set”“genetic-algorithm”“learning-algorithm”“data mining”和“smart health care”等为检索词，在ClinicalTrials.gov注册平台进行全字段检索，检所时限为从建库至2019年5月8日，检索范围为中国和美国。

本文将采用文献计量学及对比研究的方法，从注册数量、申办者、疾病分类和研究类型及分期等角度，进行中美两国医疗人工智能临床试验注册现状的比较研究。

2 结果

2.1 临床试验注册数量

截至2019年5月8日，中国（包括港澳台地区）已在ClinicalTrials.gov注册医疗人工智能临床试验68项，始于2009年，2018年增至27项；美国有271项，约为中国总数的4倍，始于1999年，2018年增至64项，详见图1。

图1 中国和美国的医疗人工智能临床试验注册数量年度分布

相较中国，美国在医疗人工智能领域开展基础研究较早，且资助项目和资助金额均远超中国（仅2018 年，美国国立卫生研究院资助的医疗人工智能项目数量达到847项，资助金额达4.4亿美元）[4,12]，因此美国在医疗人工智能临床试验方面表现更突出，临床试验注册时间更早且数量更多。除此之外，中美两国的医疗人工智能临床试验注册数量均表现出逐年增长的趋势，可能与两国政府及社会各层对医疗人工智能的日益重视有关。

2.2 临床试验申办者

2.2.1 中国临床试验申办者

中国在医疗人工智能领域的临床试验申办者共38个，超过八成的是高校、科研院所及医疗机构（32个，占84.2%），个人和企业分别有4个和2个，详见图2。中国医疗人工智能领域临床试验注册数量不少于2项的申办者详见表1，其中前三位分别为中山大学（9项）、台湾大学医学院附设医院（8项）和山东大学（5项）。

表1 中国医疗人工智能领域临床实验申办者（注册数量≥2项）

图2 中国医疗人工智能领域临床试验申办者类别分布

中山大学的医疗人工智能临床试验数量较多，主要开展于中山大学中山眼科中心，依托该中心在眼科疾病诊断及发病机制研究等方面的坚实基础，临床试验多为人工智能在青光眼、白内障等眼病筛查中的应用。台湾大学医学院附设医院的医疗人工智能临床试验注册数量仅少于中山大学，临床试验主要开展于本院，涉及人工智能健康管理、疾病预测和疾病治疗等多方面。山东大学的医疗人工智能临床试验全部开展于山东大学齐鲁医院，借助该医院在消化内科方面累积的优势，临床试验均为结直肠息肉/结直肠肿瘤等疾病诊断。

2.2.2 美国临床试验申办者

美国在医疗人工智能领域的临床试验申办者共165个，接近七成是高校、科研院所及医疗机构（112个，占67.9%），超过两成是企业（41个，占24.8%），个人有11个，剩余1个是美国退伍军人事务部（United States Department of Veterans Affairs，VA），详见图3。美国医疗人工智能领域临床试验注册数量排名前10位的申办者详见表2，其中，前三位分别为VA（11项）、梅奥诊所（7项）和杜克大学（6项）。

图3 美国医疗人工智能领域临床试验申办者类别分布

表2 美国医疗人工智能领域临床实验注册数量排名前10位的申办者

VA的医疗人工智能临床试验数量较多，主要开展于各地区的VA医疗中心。由于VA的职责包含为退役军人提供医疗服务，且移动医疗和数字医疗是其投资重点之一（2016年，VA对数字医疗项目的投资达到12亿美元[24]），因此VA申办的人工智能领域临床试验主要涉及应用移动健康工具改善退伍军人体重管理、应用人工智能进行疾病治疗及疾病筛查等方面。梅奥诊所的医疗人工智能临床试验数量少于VA，全部开展于本机构，涉及人工智能健康管理、疾病预测和疾病诊断与治疗等多方面。杜克大学的医疗人工智能临床试验主要开展于杜克大学医学中心，主要涉及医疗人工智能技术及系统在临床应用中的评估。

2.3 临床试验疾病分类

中国的医疗人工智能临床试验共涉及11种疾病类别，主要应用人工智能开展青光眼、糖尿病性视网膜病变和白内障等视觉系统疾病（11项）的筛查，肝癌、乳腺癌等肿瘤（10项）及循环系统疾病（10项）、消化系统疾病（8项）等疾病的诊断或预测，详见表3。

美国的医疗人工智能临床试验共涉及15种疾病类别，主要应用人工智能进行高血压、心血管疾病等循环系统疾病（43项）及糖尿病、肥胖等内分泌、营养或代谢疾病（42项）的疾病监测或健康管理，帕金森病、癫痫等神经系统疾病（22项）及泌尿生殖系统疾病（21项）、某些感染性疾病或寄生虫病（18项）等疾病诊疗，详见表3。

表3 中国和美国不同疾病分类的医疗人工智能临床试验注册数量（项）

2.4 临床试验研究类型及分期

中国的医疗人工智能临床试验中，实验性研究有27项，观察性研究有41项。在27项实验性研究中，26项对应的为“Not Applicable”（主要指设备或行为干预，无分期），剩余1项处于Ⅳ期（NCT02747940）。

美国的医疗人工智能临床试验中，实验性研究有203项，观察性研究有68项。在203项实验性研究中，175项对应的为“Not Applicable”，剩余28项的临床试验分期情况详见图4，处于Ⅱ期、Ⅲ期和Ⅳ期的临床试验注册数量相同。

图4 中国和美国医疗人工智能临床试验分期分布

3 讨论

在医疗人工智能领域，中国和美国的科技论文和专利产出基本处于同步发展阶段，共同引领全球[4,19]。而关于中美两国的医疗人工智能临床试验情况，由于本文分析集包括的临床试验注册数量较少，因此仅进行了描述性分析，未作统计学检验及进一步的差异分析。

由上述分析可知：① 从注册数量来看，虽然中美两国医疗人工智能临床试验注册数量均逐年增多，但中国的注册数量约为美国的1/4，尚存在一定差距； ② 从申办者来看，中美两国在医疗人工智能领域的临床试验申办者均以高校、科研院所及医疗机构为主，但在美国，企业表现也较为突出；③ 从疾病分类来看，中国医疗人工智能临床试验覆盖的疾病范围稍小于美国，且中美两国人工智能在医疗领域上的应用存在一定差异，中国较多应用于疾病诊断与预测，美国则较多应用于疾病监测与健康管理、疾病诊疗；④ 从研究类型来看，中国医疗人工智能临床试验中观察性研究较多，美国则以实验性研究为主。关于中美两国人工智能在医疗领域的临床转化差异，特别是疾病类别及临床试验分期情况应获得持续关注，继续开展相关研究。

基于中美两国在医疗人工智能领域的临床试验注册现状，为加快中国医疗人工智能的临床转化，促进相关产业快速发展，提出以下建议：① 构建良好产业发展环境，加速医疗人工智能产品的临床应用。虽然我国政府对人工智能发展高度重视，并出台了一系列政策文件，但人工智能在医疗领域的应用尚处于早期发展阶段，政策创新、管理体制创新和市场机制创新还有待进一步加强[19]；② 注重产学研结合，加强企业在医疗人工智能临床转化中的作用。鼓励高校及科研院所继续发挥强大的技术支持作用，同时借鉴美国的有益经验，推动企业在临床转化中发挥更大作用，从而加强产品与市场的有效结合，提高产品实用性。

综上所述，通过对中美两国的医疗人工智能临床试验数据进行分析，对其注册现状进行比较研究，可为我国加速医疗人工智能临床转化提供参考和依据。