DOI: https://doi.org/10.7759/cureus.57728
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38711724
تاريخ النشر: 2024-04-06
انتهت المراجعة 04/02/2024
نُشر 04/06/2024
© حقوق الطبع والنشر 2024
إلهداد وآخرون. هذه مقالة مفتوحة الوصول موزعة بموجب شروط ترخيص المشاع الإبداعي CCBY 4.0، الذي يسمح بالاستخدام غير المقيد، والتوزيع، وإعادة الإنتاج في أي وسيلة، بشرط الإشارة إلى المؤلف الأصلي والمصدر.
أنظمة دعم القرار السريري المدفوعة بالذكاء الاصطناعي: سعي مستمر نحو الإمكانيات
الملخص
أنظمة دعم القرار السريري (CDSS) هي أدوات أساسية في الرعاية الصحية المعاصرة، تعزز قرارات الأطباء ونتائج المرضى. إن دمج الذكاء الاصطناعي (AI) يحدث ثورة في CDSS بشكل أكبر. تتناول هذه المراجعة تقنيات الذكاء الاصطناعي التي تحول CDSS، وتطبيقاتها في اتخاذ القرارات الصحية، والتحديات المرتبطة بها، والمسار المحتمل نحو تحقيق الإمكانات الكاملة لـ AI-CDSS. تبدأ المراجعة بوضع الأساس من خلال تعريف CDSS ووظيفته في مجال الرعاية الصحية. ثم تسلط الضوء على الدور المتزايد الأهمية الذي يلعبه الذكاء الاصطناعي في تعزيز فعالية وكفاءة CDSS، مشددة على تزايد أهميته في تشكيل ممارسات الرعاية الصحية. تفحص دمج تقنيات الذكاء الاصطناعي في CDSS، بما في ذلك خوارزميات التعلم الآلي مثل الشبكات العصبية وأشجار القرار، ومعالجة اللغة الطبيعية، والتعلم العميق. كما تتناول التحديات المرتبطة بدمج الذكاء الاصطناعي، مثل القابلية للتفسير والتحيز. ثم ننتقل إلى تطبيقات الذكاء الاصطناعي ضمن CDSS، مع أمثلة حقيقية على التشخيص المدفوع بالذكاء الاصطناعي، وتوصيات العلاج الشخصية، وتوقع المخاطر، والتدخل المبكر، والتوثيق السريري المدعوم بالذكاء الاصطناعي. تؤكد المراجعة على تصميم موجه نحو المستخدم في دمج AI-CDSS، مع معالجة القابلية للاستخدام، والثقة، وسير العمل، والاعتبارات الأخلاقية والقانونية. تعترف بالعقبات السائدة وتقترح استراتيجيات لاعتماد AI-CDSS الناجح، مشددة على الحاجة إلى توافق سير العمل والتعاون بين التخصصات. تختتم المراجعة بتلخيص النتائج الرئيسية، مؤكدة على الإمكانات التحويلية للذكاء الاصطناعي في CDSS، وداعية إلى استمرار البحث والابتكار. تؤكد على الحاجة إلى جهود تعاونية لتحقيق مستقبل حيث تعمل أنظمة CDSS المدفوعة بالذكاء الاصطناعي على تحسين تقديم الرعاية الصحية وتحسين نتائج المرضى.
الكلمات الرئيسية: تحيز الذكاء الاصطناعي، القابلية للتفسير، واجهة موجهة نحو المستخدم، نماذج التعلم العميق، معالجة اللغة الطبيعية (NLP)، الشبكات العصبية التلافيفية (CNN)، الشبكات العصبية المتكررة، خوارزميات التعلم الآلي، الذكاء الاصطناعي (AI)، أنظمة دعم القرار السريري (CDSS)
المقدمة والخلفية
من البيانات إلى القرارات: تأثير CDSS في الممارسة السريرية
تمكين CDSS: الدور المتزايد للذكاء الاصطناعي
برمجتها بشكل صريح، مثل الشبكات العصبية وأشجار القرار، CDSS من تمييز الأنماط، والتعرف على العلاقات، واستخراج الرؤى من مجموعات البيانات المعقدة [3]. تتعلم هذه الخوارزميات باستمرار من مدخلات البيانات الجديدة، مما يحسن قدراتها التنبؤية ويتكيف مع السيناريوهات السريرية المتطورة. وبالتالي، يمكن أن تقدم CDSS المدعومة بالتعلم الآلي توصيات مخصصة مصممة لتلبية احتياجات المرضى الفردية، مما يعزز اتخاذ القرار السريري ونتائج المرضى [4]. وبالمثل، فإن معالجة اللغة الطبيعية، وهي مجموعة فرعية أخرى من الذكاء الاصطناعي تركز على تمكين الكمبيوتر من فهم وتفسير وتوليد اللغة البشرية بطريقة ذات معنى ومفيدة، قد ظهرت كركيزة أساسية لـ CDSS المدفوعة بالذكاء الاصطناعي، مما يمكّن استخراج وتحليل المعلومات القيمة من النصوص السريرية غير المنظمة، بما في ذلك السجلات الصحية الإلكترونية (EHRs)، والملاحظات الطبية، والأدبيات البحثية. من خلال تحويل بيانات النص الحر إلى تنسيقات منظمة، تسهل معالجة اللغة الطبيعية الفهم الدلالي، واسترجاع المعلومات، واستخراج المعرفة، مما يمكّن CDSS من استخراج رؤى قابلة للتنفيذ من مصادر متنوعة من المعلومات السريرية. تمثل تقنية الذكاء الاصطناعي الأخرى التي تمثل تقدمًا في هذا السياق نماذج التعلم العميق، وهي مجموعة فرعية من التعلم الآلي تتضمن الشبكات العصبية متعددة الطبقات، ومن هنا جاءت التسمية “العميق”. لقد وسعت نماذج التعلم العميق، التي تتميز بهياكلها العصبية متعددة الطبقات، من قدرات CDSS المدفوعة بالذكاء الاصطناعي، لا سيما في تحليل الصور، والتعرف على الأنماط، والنمذجة التنبؤية [3،5]. في أبحاثهم التي تركزت على تصنيف سرطان الجلد بمستوى طبيب الأمراض الجلدية، أظهر إستيڤا وآخرون أن الشبكات العصبية التلافيفية العميقة (CNNs) تحقق أداءً يعادل جميع الخبراء المختبرين، مما يظهر ذكاءً اصطناعيًا قادرًا على تصنيف سرطان الجلد بمستوى من الكفاءة يقارن بأطباء الأمراض الجلدية [6].
مراجعة
نظرة عامة على تقنيات الذكاء الاصطناعي ضمن أنظمة دعم اتخاذ القرار السريري
تقنيات الذكاء الاصطناعي ضمن أنظمة دعم اتخاذ القرار السريري: خوارزميات التعلم الآلي
تقنيات الذكاء الاصطناعي ضمن أنظمة دعم اتخاذ القرار السريري: معالجة اللغة الطبيعية
تقنيات الذكاء الاصطناعي ضمن أنظمة دعم اتخاذ القرار السريري: التعلم العميق
نظرة عامة موجزة على التحديات في دمج تقنيات الذكاء الاصطناعي مع أنظمة دعم القرار السريري
وشفافية نماذج الذكاء الاصطناعي. على سبيل المثال، تمثل نماذج التعلم العميق، التي تتميز بهياكلها المعقدة وطبيعتها الغامضة، تحديات للأطباء ومقدمي الرعاية الصحية الذين يسعون لفهم الأسباب وراء التوصيات والتنبؤات المدفوعة بالذكاء الاصطناعي. علاوة على ذلك، تمثل القابلية للتعميم والصلابة للعديد من نماذج الذكاء الاصطناعي عبر مجموعات المرضى المتنوعة، والإعدادات السريرية، وأنماط البيانات تحديات حاسمة في أنظمة دعم القرار السريري. قد تظهر خوارزميات الذكاء الاصطناعي المدربة على مجموعات بيانات متحيزة أو غير تمثيلية تفاوتات في الأداء عبر المجموعات السكانية أو الفئات السريرية الفرعية، مما يؤدي إلى تفاوتات في نتائج الرعاية الصحية وتفاقم الفجوات الصحية الموجودة. في دراستهم التفصيلية حول التحيز العنصري في خوارزمية تستخدم لإدارة صحة السكان، أكد أوبيرماير وآخرون على ضرورة التخفيف من التحيز، وضمان العدالة الخوارزمية، وتعزيز الشمولية في أنظمة دعم القرار السريري المدفوعة بالذكاء الاصطناعي. إن تحقيق هذه الأهداف يعتمد على جمع البيانات بدقة، والتحقق، وعمليات تدقيق الخوارزميات. علاوة على ذلك، تشكل القيود التنظيمية ومخاوف الخصوصية عقبات كبيرة أمام الاعتماد الواسع لأنظمة دعم القرار السريري المدفوعة بالذكاء الاصطناعي في الرعاية الصحية. إن الامتثال للأطر التنظيمية، مثل قانون قابلية نقل ومساءلة التأمين الصحي في الولايات المتحدة أو اللائحة العامة لحماية البيانات في الاتحاد الأوروبي، أمر ضروري لحماية خصوصية المرضى وسرية البيانات وأمانها. بالإضافة إلى ذلك، يمثل التنقل في المشهد التنظيمي الذي يحكم موافقات الأجهزة الطبية، والتحقق من البرمجيات، وأنظمة دعم القرار السريري تحديات للمنظمات الصحية وبائعي التكنولوجيا الذين يسعون لنشر حلول مدفوعة بالذكاء الاصطناعي في الممارسة السريرية.
نظرة عامة على تطبيقات الذكاء الاصطناعي ضمن أنظمة دعم القرار السريري
تطبيقات الذكاء الاصطناعي ضمن أنظمة دعم القرار السريري: الدعم التشخيصي
تطبيقات الذكاء الاصطناعي ضمن أنظمة دعم القرار السريري: الرعاية الصحية الشخصية والاستباقية
تطبيقات الذكاء الاصطناعي ضمن أنظمة دعم اتخاذ القرار السريري: توقع المخاطر والتدخل المبكر
تدخلات في الوقت المناسب لمنع النتائج السلبية. وبالمثل، يمكن أن تسهل أنظمة دعم القرار السريري المدفوعة بالذكاء الاصطناعي الكشف المبكر عن الأمراض من خلال التعرف على الأنماط الدقيقة التي تشير إلى العمليات المرضية. طور ريو وآخرون نموذج CNN قادر على التنبؤ باعتلال الشبكية السكري من صور OCTA بدقة
ما وراء التكنولوجيا: استكشاف التفاعل بين الإنسان والذكاء الاصطناعي في أنظمة دعم القرار السريري
نظام دعم اتخاذ القرار السريري المعتمد على الذكاء الاصطناعي الموجه نحو المستخدم: تجارب الأطباء مع نظام دعم اتخاذ القرار السريري المعتمد على الذكاء الاصطناعي
يمكن أن يوفر التعاون مع المتخصصين في الرعاية الصحية رؤى قيمة حول تجاربهم وتحدياتهم وتوقعاتهم بشأن اعتماد أنظمة دعم القرار السريري المعتمدة على الذكاء الاصطناعي. تختلف تجارب الأطباء مع أنظمة دعم القرار السريري المعتمدة على الذكاء الاصطناعي بشكل كبير، متأثرة بعوامل مثل سهولة استخدام النظام، وفائدته المدركة، وتوافقه مع سير العمل السريري. من خلال طلب الملاحظات من المستخدمين النهائيين، يمكننا تحديد مجالات التحسين وتعزيز تجربة المستخدم [20]. يمكن أن تُعلم ملاحظات الأطباء التحسينات التكرارية لواجهات أنظمة دعم القرار السريري المعتمدة على الذكاء الاصطناعي، والخوارزميات، ووظائف دعم القرار، مما يضمن تلبيتها للاحتياجات والتفضيلات المتنوعة لمقدمي الرعاية الصحية عبر تخصصات وإعدادات رعاية مختلفة. علاوة على ذلك، فإن تعزيز ثقافة التعاون والت co-creation بين المطورين والمستخدمين النهائيين يسهل تطوير أنظمة دعم القرار السريري المعتمدة على الذكاء الاصطناعي التي لا تكون قوية من الناحية التكنولوجية فحسب، بل أيضًا ذات صلة سريرية ومركزة على المستخدم.
الرحلة القادمة: التحديات والفرص في أنظمة دعم القرار السريري المعتمدة على الذكاء الاصطناعي
الرعاية الصحية المدفوعة بالذكاء الاصطناعي. من خلال تعزيز التآزر عبر مجالات متنوعة – من علوم الكمبيوتر إلى الممارسة السريرية، ومن الأخلاق إلى الهندسة – يمكننا تمهيد الطريق لمستقبل حيث لا تعزز أنظمة دعم القرار السريري المعتمدة على الذكاء الاصطناعي اتخاذ القرار السريري فحسب، بل تتجاوز أيضًا الحدود، مما يثري جودة الرعاية المقدمة للمرضى في جميع أنحاء العالم.
الرحلة القادمة: التغلب على التحديات
الاعتراف بالقيود التقنية، ومعالجة توافق سير العمل والحواجز السلوكية، وتنفيذ استراتيجيات للاعتماد الناجح، واحتضان التعاون بين التخصصات، يمكننا التنقل في تعقيدات أنظمة دعم القرار السريري المدعومة بالذكاء الاصطناعي وإطلاق إمكاناتها الكاملة في ثورة تقديم الرعاية الصحية.
الاستنتاجات
معلومات إضافية
مساهمات المؤلفين
مراجعة نقدية للمخطوطة من حيث المحتوى الفكري الهام: مالك الحداد، سارة حمام
الإفصاحات
References
- Berner ES: Clinical Decision Support Systems: State of the Art. Agency for Healthcare Research and Quality, Rockville, MD; 2009.
- Chen Z, Liang N, Zhang H, et al.: Harnessing the power of clinical decision support systems: challenges and opportunities. Open Heart. 2023, 10:002432. 10.1136/openhrt-2023-002432
- Shickel B, Tighe PJ, Bihorac A, Rashidi P: Deep EHR: A survey of recent advances in deep learning techniques for electronic health record (EHR) analysis. IEEE J Biomed Health Inform. 2018, 22:1589-604. 10.1109/JBHI.2017.2767063
- Rajkomar A, Dean J, Kohane I: Machine learning in medicine. N Engl J Med. 2019, 380:1347-58. 10.1056/NEJMra1814259
- Litjens G, Kooi T, Bejnordi BE, et al.: A survey on deep learning in medical image analysis . Med Image Anal. 2017, 42:60-88. 10.1016/j.media.2017.07.005
- Esteva A, Kuprel B, Novoa RA, Ko J, Swetter SM, Blau HM, Thrun S: Dermatologist-level classification of skin cancer with deep neural networks. Nature. 2017, 542:115-8. 10.1038/nature21056
- Papadopoulos P, Soflano M, Chaudy Y, et al.: A systematic review of technologies and standards used in the development of rule-based clinical decision support systems. Springer Nature. 2022, 12:713-27. 10.1007/s12553-022-00672-9
- Moazemi S, Vahdati S, Li J, et al.: Artificial intelligence for clinical decision support for monitoring patients in cardiovascular ICUs: a systematic review. Front Med (Lausanne). 2023, 10:1109411. 10.3389/fmed.2023.1109411
- Collobert R, Weston J, Bottou L, et al.: Natural language processing (almost) from scratch. J Machine Learn
10. Miotto R, Wang F, Wang S, Jiang X, Dudley JT: Deep learning for healthcare: review, opportunities and challenges. Brief Bioinform. 2018, 19:1236-46. 10.1093/bib/bbx044
11. Choi E, Bahadori MT, Schuetz A, et al.: Doctor Ai: Predicting clinical events via recurrent neural networks . JMLR Workshop Conf Proc. 2016, 56:301-18.
12. Lakhani P, Sundaram B: Deep learning at chest radiography: automated classification of pulmonary tuberculosis by using convolutional neural networks. Radiology. 2017, 284:574-82. 10.1148/radiol. 2017162326
13. Obermeyer Z, Powers B, Vogeli C, Mullainathan S: Dissecting racial bias in an algorithm used to manage the health of populations. Science. 2019, 366:447-53. 10.1126/science.aax2342
14. Understanding HIPAA & AI: compliance risks & possibilities . (2023). Accessed: March 18, 2024: https://aihc-assn.org/ai-and-hipaa-privacy-concerns/.
15. Gholipour M, Khajouei R, Amiri P, Hajesmaeel Gohari S, Ahmadian L: Extracting cancer concepts from clinical notes using natural language processing: a systematic review. BMC Bioinformatics. 2023, 24:405. 10.1186/s12859-023-05480-0
16. Komorowski M, Celi LA, Badawi O, Gordon AC, Faisal AA: The Artificial Intelligence Clinician learns optimal treatment strategies for sepsis in intensive care. Nat Med. 2018, 24:1716-20. 10.1038/s41591-018-0213-5
17. Ryu G, Lee K, Park D, Park SH, Sagong M: A deep learning model for identifying diabetic retinopathy using optical coherence tomography angiography. Sci Rep. 2021, 11:23024. 10.1038/s41598-021-02479-6
18. Natural language processing of MIMIC-III clinical notes for identifying diagnosis and procedures with neural networks. (2019). Accessed: December 28, 2019: https://arxiv.org/abs/1912.12397.
19. Bazzano AN, Martin J, Hicks E, Faughnan M, Murphy L: Human-centred design in global health: a scoping review of applications and contexts. PLoS One. 2017, 12:e0186744. 10.1371/journal.pone. 0186744
20. Wang L, Zhang Z, Wang D, et al.: Human-centered design and evaluation of AI-empowered clinical decision support systems: a systematic review. Frontiers Comput Sci. 2023, 5. 10.3389/fcomp. 2023. 1187299
21. Heyen NB, Salloch S: The ethics of machine learning-based clinical decision support: an analysis through the lens of professionalisation theory. BMC Med Ethics. 2021, 22:112. 10.1186/s12910-021-00679-3
22. Jones C, Thornton J, Wyatt JC: Artificial intelligence and clinical decision support: clinicians’ perspectives on trust, trustworthiness, and liability. Med Law Rev. 2023, 31:501-20. 10.1093/medlaw/fwad013
23. Lagioia F, Contissa G: The strange case of Dr Watson: liability implications of AI evidence-based decision support systems in health care. Eur J Legal Stud. 2020, 12:245-89.
24. Spector-Bagdady K, Rahimzadeh V, Jaffe K, Moreno J: Promoting ethical deployment of artificial intelligence and machine learning in healthcare. Am J Bioeth. 2022, 22:4-7. 10.1080/15265161.2022.2059206
25. Golden G, Popescu C, Israel S, et al.: Applying artificial intelligence to clinical decision support in mental health: what have we learned?. Health Policy Technol. 2024, 100844. 10.1016/j.hlpt.2024.100844
26. Smith H, Downer J, Ives J: Clinicians and AI use: where is the professional guidance? . J Med Ethics. 2023, 10.1136/jme-2022-108831
27. Mittermaier M, Raza M, Kvedar JC: Collaborative strategies for deploying AI-based physician decision support systems: challenges and deployment approaches. NPJ Digit Med. 2023, 6:137. 10.1038/s41746-023-00889-6
28. Fairness and bias in artificial intelligence: a brief survey of sources, impacts, and mitigation strategies . (2023). Accessed: October 27, 2023: https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4615421.
29. Shamszare H, Choudhury A: Clinicians’ perceptions of artificial intelligence: focus on workload, risk, trust, clinical decision making, and clinical integration. Healthcare (Basel). 2023, 11:2308. 10.3390/healthcare11162308
30. Banerjee M, Chiew D, Patel KT, et al.: The impact of artificial intelligence on clinical education: perceptions of postgraduate trainee doctors in London (UK) and recommendations for trainers. BMC Med Educ. 2021, 21:429. 10.1186/s12909-021-02870-x
31. Sallam M, Barakat M, Sallam M: Pilot testing of a tool to standardize the assessment of the quality of health information generated by artificial intelligence-based models. Cureus. 2023, 15:e49373.
10.7759/cureus. 49373
DOI: https://doi.org/10.7759/cureus.57728
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38711724
Publication Date: 2024-04-06
Review ended 04/02/2024
Published 04/06/2024
© Copyright 2024
Elhaddad et al. This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License CCBY 4.0., which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.
AI-Driven Clinical Decision Support Systems: An Ongoing Pursuit of Potential
Abstract
Clinical Decision Support Systems (CDSS) are essential tools in contemporary healthcare, enhancing clinicians’ decisions and patient outcomes. The integration of artificial intelligence (AI) is now revolutionizing CDSS even further. This review delves into AI technologies transforming CDSS, their applications in healthcare decision-making, associated challenges, and the potential trajectory toward fully realizing AI-CDSS’s potential. The review begins by laying the groundwork with a definition of CDSS and its function within the healthcare field. It then highlights the increasingly significant role that AI is playing in enhancing CDSS effectiveness and efficiency, underlining its evolving prominence in shaping healthcare practices. It examines the integration of AI technologies into CDSS, including machine learning algorithms like neural networks and decision trees, natural language processing, and deep learning. It also addresses the challenges associated with AI integration, such as interpretability and bias. We then shift to AI applications within CDSS, with real-life examples of AI-driven diagnostics, personalized treatment recommendations, risk prediction, early intervention, and AI-assisted clinical documentation. The review emphasizes usercentered design in AI-CDSS integration, addressing usability, trust, workflow, and ethical and legal considerations. It acknowledges prevailing obstacles and suggests strategies for successful AI-CDSS adoption, highlighting the need for workflow alignment and interdisciplinary collaboration. The review concludes by summarizing key findings, underscoring AI’s transformative potential in CDSS, and advocating for continued research and innovation. It emphasizes the need for collaborative efforts to realize a future where AI-powered CDSS optimizes healthcare delivery and improves patient outcomes.
Keywords: ai bias, interpretability, user-centric interface, deep learning models, natural language processing (nlp), convolutional neural networks (cnn), recurrent neural networks, machine learning algorithms, artificial intelligence (ai), clinical decision support systems (cdss)
Introduction And Background
From data to decisions: the influence of CDSS in clinical practice
Empowering CDSS: the growing role of AI
being explicitly programmed, such as neural networks and decision trees, empower CDSS to discern patterns, recognize correlations, and derive insights from complex datasets [3]. These algorithms continuously learn from new data inputs, refining their predictive capabilities and adapting to evolving clinical scenarios. Consequently, CDSS powered by machine learning can offer personalized recommendations tailored to individual patient needs, enhancing clinical decision-making and patient outcomes [4]. Likewise, NLP, another subset of AI that focuses on enabling computers to understand, interpret, and generate human language in a way that is meaningful and useful, has emerged as a cornerstone of AI-driven CDSS, enabling the extraction and analysis of valuable information from unstructured clinical text, including electronic health records (EHRs), medical notes, and research literature. By transforming free-text data into structured formats, NLP facilitates semantic understanding, information retrieval, and knowledge extraction, empowering CDSS to derive actionable insights from diverse sources of clinical information. Another AI technology that represents a move up in this contest is the deep learning models, a subset of machine learning that involves neural networks with multiple layers, hence the term “deep”. Deep learning models, characterized by their multi-layered neural architectures, have further expanded the capabilities of AI-driven CDSS, particularly in image analysis, pattern recognition, and predictive modeling [3,5]. In their research focused on Dermatologist-level classification of skin cancer, Esteva et al. showed that deep convolutional neural networks (CNNs) achieve performance on par with all tested experts, demonstrating an AI capable of classifying skin cancer with a level of competence comparable to dermatologists [6].
Review
An overview of Al technologies within CDSS
AI Technologies Within CDSS: Machine Learning Algorithms
AI Technologies Within CDSS: NLP
AI Technologies Within CDSS: Deep Learning
Brief Overview of Challenges in AI Technologies Integration With CDSS
and transparency of AI models. For example, deep learning models, characterized by their complex architectures and black-box nature, pose challenges for clinicians and healthcare providers seeking to understand the rationale behind AI-driven recommendations and predictions. Moreover, the generalizability and robustness of many AI models across diverse patient populations, clinical settings, and data modalities represent critical challenges in CDSS. AI algorithms trained on biased or unrepresentative datasets may exhibit performance disparities across demographic groups or clinical subpopulations, leading to disparities in healthcare outcomes and exacerbating existing health inequities. In their detailed examination of racial bias in an algorithm used to manage the health of populations, Obermeyer et al. underscored the necessity of mitigating bias, ensuring algorithmic fairness, and promoting inclusivity in AI-driven CDSS [13]. The achievement of these goals is contingent upon rigorous data collection, validation, and algorithmic auditing processes. Furthermore, regulatory constraints and privacy concerns pose significant hurdles to the widespread adoption of AI-driven CDSS in healthcare. Compliance with regulatory frameworks, such as the Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA) in the United States or the General Data Protection Regulation (GDPR) in the European Union, is essential to safeguard patient privacy, confidentiality, and data security. Additionally, navigating the regulatory landscape governing medical device approvals, software validation, and CDSS poses challenges for healthcare organizations and technology vendors seeking to deploy AI-driven solutions in clinical practice [14].
An overview of AI applications within CDSS
AI Applications Within CDSS: Diagnostic Support
AI Applications Within CDSS: Personalized and Proactive Healthcare
AI Applications Within CDSS: Risk Prediction and Early Intervention
timely interventions to prevent adverse outcomes. Similarly, AI-driven CDSS can facilitate the early detection of diseases through the recognition of subtle patterns indicative of pathological processes. Ryu et al. developed a CNN model capable of predicting diabetic retinopathy from OCTA images with an accuracy of
Beyond technology: exploring human-AI interaction in CDSS
User-Centric AI-CDSS: Clinician Experiences With AI-CDSS
with healthcare professionals can provide valuable insights into their experiences, challenges, and expectations regarding AI-CDSS adoption. Clinicians’ experiences with AI-CDSS vary widely, influenced by factors such as system usability, perceived usefulness, and alignment with clinical workflows. By soliciting feedback from end-users, we can identify areas for improvement and enhance the user experience [20]. Clinician feedback can inform iterative refinements to AI-CDSS interfaces, algorithms, and decision support functionalities, ensuring that they meet the diverse needs and preferences of healthcare providers across different specialties and care settings. Moreover, fostering a culture of collaboration and co-creation between developers and end-users facilitates the development of AI-CDSS that are not only technologically robust but also clinically relevant and user-centric.
The journey ahead: challenges and opportunities in AI-CDSS
trajectory of AI-driven healthcare. By fostering synergies across diverse domains – from computer science to clinical practice, from ethics to engineering – we can pave the way for a future where AI-CDSS not only augments clinical decision-making but also transcends boundaries, enriching the quality of care delivered to patients worldwide.
The Journey Ahead: Overcoming Challenges
acknowledging technical limitations, addressing workflow alignment and attitudinal barriers, implementing strategies for successful adoption, and embracing interdisciplinary collaboration, we can navigate the complexities of AI-CDSS and unlock its full potential in revolutionizing healthcare delivery [27].
Conclusions
Additional Information
Author Contributions
Critical review of the manuscript for important intellectual content: Malek Elhaddad, Sara Hamam
Disclosures
References
- Berner ES: Clinical Decision Support Systems: State of the Art. Agency for Healthcare Research and Quality, Rockville, MD; 2009.
- Chen Z, Liang N, Zhang H, et al.: Harnessing the power of clinical decision support systems: challenges and opportunities. Open Heart. 2023, 10:002432. 10.1136/openhrt-2023-002432
- Shickel B, Tighe PJ, Bihorac A, Rashidi P: Deep EHR: A survey of recent advances in deep learning techniques for electronic health record (EHR) analysis. IEEE J Biomed Health Inform. 2018, 22:1589-604. 10.1109/JBHI.2017.2767063
- Rajkomar A, Dean J, Kohane I: Machine learning in medicine. N Engl J Med. 2019, 380:1347-58. 10.1056/NEJMra1814259
- Litjens G, Kooi T, Bejnordi BE, et al.: A survey on deep learning in medical image analysis . Med Image Anal. 2017, 42:60-88. 10.1016/j.media.2017.07.005
- Esteva A, Kuprel B, Novoa RA, Ko J, Swetter SM, Blau HM, Thrun S: Dermatologist-level classification of skin cancer with deep neural networks. Nature. 2017, 542:115-8. 10.1038/nature21056
- Papadopoulos P, Soflano M, Chaudy Y, et al.: A systematic review of technologies and standards used in the development of rule-based clinical decision support systems. Springer Nature. 2022, 12:713-27. 10.1007/s12553-022-00672-9
- Moazemi S, Vahdati S, Li J, et al.: Artificial intelligence for clinical decision support for monitoring patients in cardiovascular ICUs: a systematic review. Front Med (Lausanne). 2023, 10:1109411. 10.3389/fmed.2023.1109411
- Collobert R, Weston J, Bottou L, et al.: Natural language processing (almost) from scratch. J Machine Learn
10. Miotto R, Wang F, Wang S, Jiang X, Dudley JT: Deep learning for healthcare: review, opportunities and challenges. Brief Bioinform. 2018, 19:1236-46. 10.1093/bib/bbx044
11. Choi E, Bahadori MT, Schuetz A, et al.: Doctor Ai: Predicting clinical events via recurrent neural networks . JMLR Workshop Conf Proc. 2016, 56:301-18.
12. Lakhani P, Sundaram B: Deep learning at chest radiography: automated classification of pulmonary tuberculosis by using convolutional neural networks. Radiology. 2017, 284:574-82. 10.1148/radiol. 2017162326
13. Obermeyer Z, Powers B, Vogeli C, Mullainathan S: Dissecting racial bias in an algorithm used to manage the health of populations. Science. 2019, 366:447-53. 10.1126/science.aax2342
14. Understanding HIPAA & AI: compliance risks & possibilities . (2023). Accessed: March 18, 2024: https://aihc-assn.org/ai-and-hipaa-privacy-concerns/.
15. Gholipour M, Khajouei R, Amiri P, Hajesmaeel Gohari S, Ahmadian L: Extracting cancer concepts from clinical notes using natural language processing: a systematic review. BMC Bioinformatics. 2023, 24:405. 10.1186/s12859-023-05480-0
16. Komorowski M, Celi LA, Badawi O, Gordon AC, Faisal AA: The Artificial Intelligence Clinician learns optimal treatment strategies for sepsis in intensive care. Nat Med. 2018, 24:1716-20. 10.1038/s41591-018-0213-5
17. Ryu G, Lee K, Park D, Park SH, Sagong M: A deep learning model for identifying diabetic retinopathy using optical coherence tomography angiography. Sci Rep. 2021, 11:23024. 10.1038/s41598-021-02479-6
18. Natural language processing of MIMIC-III clinical notes for identifying diagnosis and procedures with neural networks. (2019). Accessed: December 28, 2019: https://arxiv.org/abs/1912.12397.
19. Bazzano AN, Martin J, Hicks E, Faughnan M, Murphy L: Human-centred design in global health: a scoping review of applications and contexts. PLoS One. 2017, 12:e0186744. 10.1371/journal.pone. 0186744
20. Wang L, Zhang Z, Wang D, et al.: Human-centered design and evaluation of AI-empowered clinical decision support systems: a systematic review. Frontiers Comput Sci. 2023, 5. 10.3389/fcomp. 2023. 1187299
21. Heyen NB, Salloch S: The ethics of machine learning-based clinical decision support: an analysis through the lens of professionalisation theory. BMC Med Ethics. 2021, 22:112. 10.1186/s12910-021-00679-3
22. Jones C, Thornton J, Wyatt JC: Artificial intelligence and clinical decision support: clinicians’ perspectives on trust, trustworthiness, and liability. Med Law Rev. 2023, 31:501-20. 10.1093/medlaw/fwad013
23. Lagioia F, Contissa G: The strange case of Dr Watson: liability implications of AI evidence-based decision support systems in health care. Eur J Legal Stud. 2020, 12:245-89.
24. Spector-Bagdady K, Rahimzadeh V, Jaffe K, Moreno J: Promoting ethical deployment of artificial intelligence and machine learning in healthcare. Am J Bioeth. 2022, 22:4-7. 10.1080/15265161.2022.2059206
25. Golden G, Popescu C, Israel S, et al.: Applying artificial intelligence to clinical decision support in mental health: what have we learned?. Health Policy Technol. 2024, 100844. 10.1016/j.hlpt.2024.100844
26. Smith H, Downer J, Ives J: Clinicians and AI use: where is the professional guidance? . J Med Ethics. 2023, 10.1136/jme-2022-108831
27. Mittermaier M, Raza M, Kvedar JC: Collaborative strategies for deploying AI-based physician decision support systems: challenges and deployment approaches. NPJ Digit Med. 2023, 6:137. 10.1038/s41746-023-00889-6
28. Fairness and bias in artificial intelligence: a brief survey of sources, impacts, and mitigation strategies . (2023). Accessed: October 27, 2023: https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4615421.
29. Shamszare H, Choudhury A: Clinicians’ perceptions of artificial intelligence: focus on workload, risk, trust, clinical decision making, and clinical integration. Healthcare (Basel). 2023, 11:2308. 10.3390/healthcare11162308
30. Banerjee M, Chiew D, Patel KT, et al.: The impact of artificial intelligence on clinical education: perceptions of postgraduate trainee doctors in London (UK) and recommendations for trainers. BMC Med Educ. 2021, 21:429. 10.1186/s12909-021-02870-x
31. Sallam M, Barakat M, Sallam M: Pilot testing of a tool to standardize the assessment of the quality of health information generated by artificial intelligence-based models. Cureus. 2023, 15:e49373.
10.7759/cureus. 49373