انفورماتیک در زیست شناسی، بهداشت و غذا

انفورماتیک در زیست شناسی، بهداشت و غذا

هوش مصنوعی چندوجهی در انفورماتیک زیست‌پزشکی: ادغام داده‌های چنداُمیکس، تصویربرداری و داده‌های بالینی برای پزشکی دقیق

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان
دانشگاه علوم پزشکی آزاد اسلامی تهران
10.22034/ibhf.2026.599192.1063
چکیده
پزشکی دقیق به‌طور فزاینده‌ای به تفسیر هم‌زمان اطلاعات مولکولی، تصویربرداری و داده‌های بالینی طولی وابسته است. هوش مصنوعی چندوجهی (AI) چارچوبی محاسباتی برای یکپارچه‌سازی داده‌های ناهمگون زیست‌پزشکی فراهم می‌کند؛ بااین‌حال، بهبود عملکرد در ارزیابی‌های گذشته‌نگر لزوماً به منفعت بالینی منجر نمی‌شود. این مرور روایتی جامع و ساختاریافته، با بهره‌گیری از اصول گزارش‌دهی PRISMA و PRISMA-S، کاربردهای هوش مصنوعی چندوجهی را در ادغام داده‌های چنداُمیکس، رادیولوژی و آسیب‌شناسی محاسباتی، پرونده‌های الکترونیک سلامت، مدل‌های پایه و هوش مصنوعی مولد به‌صورت انتقادی بررسی می‌کند. راهبردهای ادغام اولیه، میانی، نهایی و مبتنی بر توجه از نظر تعامل بین‌وجهی، تاب‌آوری در برابر فقدان برخی وجه‌ها، تفسیرپذیری، نیازمندی‌های داده‌ای و امکان‌پذیری استقرار مقایسه می‌شوند. همچنین، شواهد کمی مطالعات ۲۰۲۳ تا ۲۰۲۶ برای تمایز میان عملکرد در ارزیابی‌های گذشته‌نگر، اعتبارسنجی خارجی و ارزیابی آینده‌نگر تحلیل شده‌اند. چالش‌های تغییر دامنه، سوگیری الگوریتمی، ناقص‌بودن وجه‌ها، اتکای بیش‌ازحد به یک وجه، کالیبراسیون، حریم خصوصی و انتقال رگولاتوری همراه با راهکارهای عملی کاهش خطر بررسی شده‌اند. شواهد نشان می‌دهند که مدل‌های چندوجهی، زمانی که وجه‌های مکمل واقعاً اطلاعات افزوده داشته باشند، می‌توانند لایه‌بندی خطر و پیش‌بینی پاسخ به درمان را بهبود دهند؛ بااین‌حال، تعمیم‌پذیری ممکن است میان مؤسسات، اسکنرها، جمعیت‌ها و الگوهای دسترسی به داده کاهش یابد. پیشرفت آینده مستلزم اعتبارسنجی خارجی و آینده‌نگر، گزارش‌دهی شفاف، تحلیل زیرگروه‌ها، نقاط پایانی معنادار بالینی، برآورد عدم‌قطعیت و پایش چرخه عمر در چارچوب مقررات در حال تحول است. در پایان، چارچوبی انتقالی پیشنهاد می‌شود که در آن ارتباط زیستی، اعتبارسنجی خارجی، تبیین‌پذیری، عدالت، ادغام در جریان کار بالینی و سودمندی بالینی به‌عنوان اهداف هم‌ارز طراحی برای پزشکی دقیق قابل‌اعتماد در نظر گرفته می‌شوند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Multimodal Artificial Intelligence in Biomedical Informatics: Integrating Multi-Omics, Imaging, and Clinical Data for Precision Medicine

نویسندگان English

Mahdi Yousefian
maryam baharmast
Islamic Azad University of Tehran Medical Science
چکیده English

Precision medicine increasingly depends on the joint interpretation of molecular, imaging, and longitudinal clinical information. Multimodal artificial intelligence (AI) offers a computational framework for integrating heterogeneous biomedical data, but performance gains reported in retrospective benchmarks do not automatically translate into clinical benefit. This comprehensive, PRISMA-informed narrative review critically synthesizes multimodal AI across multi-omics integration, radiology and computational pathology, electronic health records, foundation models, and generative AI. We compare early, intermediate, late, and attention-based fusion with respect to cross-modal interaction, robustness to missing modalities, interpretability, data requirements, and deployment feasibility. Recent quantitative studies are examined to distinguish internal benchmark performance from external and prospective validation. We further analyze domain shift, algorithmic bias, incomplete modalities, calibration, privacy, and regulatory translation, and summarize practical mitigation strategies. The emerging evidence indicates that multimodal models can improve risk stratification and treatment-response prediction when complementary modalities are genuinely informative; however, generalizability frequently declines across institutions, scanners, populations, and data-availability patterns. Future progress requires prospective evaluation, transparent reporting, subgroup analysis, clinically meaningful endpoints, uncertainty estimation, and lifecycle monitoring under evolving regulatory frameworks. A translational framework is proposed in which biological relevance, external validation, explainability, fairness, workflow integration, and clinical utility are treated as co-equal design objectives for trustworthy precision medicine.

کلیدواژه‌ها English

Multimodal artificial intelligence
Biomedical informatics
Precision medicine
Multi-omics
Foundation models
Generative AI
Clinical validation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 19 مهر 1405

  • تاریخ دریافت 03 شهریور 1405
  • تاریخ بازنگری 14 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 19 مهر 1405