AI 医院：可用于医疗智能体进化的模拟医院
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中文标题：医院智能体：可用于医疗智能体进化的模拟医院

英文标题：Agent Hospital: A Simulacrum of Hospital with Evolvable Medical Agents

发布平台：预印本

发布日期：2025-01-17

引用量（非实时）：109

DOI：10.48550/arXiv.2405.02957

作者：Junkai Li, Yunghwei Lai, Weitao Li, Jingyi Ren, Meng Zhang, Xinhui Kang, Siyu Wang, Peng Li, Ya-Qin Zhang, Weizhi Ma, Yang Liu

关键字： #Agent

文章类型：preprint

品读时间：2025-02-21 17:14

1 文章萃取

1.1 核心观点

本文基于 LLMs 驱动构建了患者、护士和医生的智能体，并引入了一种名为 Agent Hospital 的医院模拟系统，它模拟了治疗疾病的整个过程；随着模拟医院的运行，医生智能体积累了了数万名患者的治疗经验，并实现了医疗水平的进化，并最终在真实世界中的 MedQA 基准中实现 SOTA

1.2 综合评价

  • 验证了 Agent 在模拟医院下的经验与进化，适用于现实问题
  • 文章存在版本改动，部分图表与文字描述存在细节上的不符
  • 模拟医院的经验与近乎在真实世界的适用性分析可以更深入

1.3 主观评分：⭐⭐⭐⭐

2 精读笔记

AI 医院的概览：

  • 患者、护士和医生都是由大型语言模型驱动的自主 Agent
  • AI 医院模拟了治疗患者疾病的整个闭环：发病、分诊、登记、咨询、体检、诊断、配药、康复和出院随访
  • 医生 Agent 可以通过阅读医学教科书和治疗患者代理来不断提高治疗效果，并且其在虚拟世界中获得的专业知识适用于解决现实世界的医疗保健问题

本文主要基于地图编辑器 Tiled 和网页游戏开发框架 Phaser 设计了一个医院沙盒模拟环境，医院沙盒包含分诊站、登记台、等候区、诊疗室、检查室、药房、随访室等 16 个功能区域

基于模拟的 Agent 进化学习（SEAL）包含两部分：Agent 及其过程模拟，Agent 进化

Agent 模拟：

  1. 患者 Agent：大型语言模型与医学知识库相结合，自动生成患者 Agent，其生成内容主要包括（按照生成顺序）：疾病、患者的基本信息、病史、症状和体检报告
  2. 医护 Agent（4 名护士和 42 名医生）：基本信息与附加信息，比如医生相关的技能和职责

患者 Agent 示例：Kenneth Morgan 是一位 5​​5 岁的男性患者，患有高血压 医护 Agent 示例：Robert Thompson 是一位 46 岁的男性皮肤科医生代理。他擅长进行皮肤手术，他的职责是诊断和治疗患有各种皮肤病的成年患者

过程模拟：

  1. 发病，患者 A 醒来后发现皮肤变红，疼痛，有水泡，并决定就医
  2. 分诊，护士长在分诊站根据患者 A 的描述，让其登记到皮肤科
  3. 登记，患者 A 在护士长的帮助下，于登记柜台完成登记
  4. 咨询，患者 A 在咨询皮肤科医生 B 后，确定需要进行体检
  5. 体检，患者 A 在检查室完成体检，护士长向其提供检验结果报告
  6. 诊断，医生 B 根据检查结果，给出患者 A 的诊断并开药
  7. 药房，患者 A 将处方交给护士 C，并完成取药
  8. 康复，患者 A 回家并康复，给出健康状况的反馈或更新

Agent 进化：

  • 医疗案例库：包含历史的诊断记录，给定新的患者 A，医护 Agent 会在案例库中搜索与患者 A 病史、症状和体检报告相似的历史患者，并作为患者 A 诊断的重要参考
  • 经验库：包含适用于当前患者的相关规则，例如规则表明 50 岁以上的人容易感染带状疱疹
  • 给定患者的基本信息、病史和症状，医护 Agent 需要对体检、诊断和开药等行为进行决策
  • 医护 Agent 根据医疗数据诊断患者 Agent，治疗成功后则更新其医疗案例库或经验库

实验设计：每个科室的训练集 2w 患者，测试集 200 患者

最终结果： （a）医护 Agent 进化后，显著提高了六个科室的诊断准确率（蓝/红：进化前/后）；假如以 GPT-3.5 为基准模型，风湿性心脏病的诊断准确率从 9% 提高到了 73%（原文写的是 82%，但看图上是 73%） （b）随着模拟诊治患者数的增加，医护 Agent 的诊断准确率稳步提升（蓝/红：模拟/真实） （c）以 GPT-4o 为基准模型时，本文的医护 Agent 在 MedQA 数据集上优于现有方法

后记（20250408）：

  • Agent Hospital 首批AI医生上线内测，支持游客，患者和医生三种模式
  • 目前已经扩展到21个科室的300多种疾病，覆盖了绝大多数常见病和重大疾病
  • 游客模式无须注册和登录，但点进去后只是一些 PPT 和简单的内容介绍
  • 患者模式则处于内测阶段，需要申请或邀请码；医生模式则暂未开发

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