Large Language Models Illuminate a Progressive Pathway to Artificial Healthcare Assistant: A Review

要約

人工知能の急速な発展に伴い、大規模言語モデル（LLM）は人間レベルの言語理解と推論を模倣する有望な能力を示している。このため、医学教育から臨床判断支援に至るまで、医療の様々な側面を強化するためにLLMを応用することに大きな関心が集まっている。しかし、医療には多面的なデータモダリティと微妙な推論スキルが含まれるため、LLMの統合には課題がある。本稿では、医療におけるLLMの応用と意味について包括的なレビューを行う。まず、汎用的なLLMと特殊なLLMの基本的なアプリケーションを検証し、知識検索、研究支援、臨床ワークフローの自動化、診断支援におけるLLMの有用性を示す。次に、医療に内在するマルチモダリティを認識し、マルチモーダルLLMに焦点を当て、医療画像やEHRのような多様なデータタイプを処理し、診断精度を向上させるLLMの能力を調査する。パーソナライゼーションと複雑な臨床推論に関するLLMの限界に対処するため、本稿ではLLMを搭載した医療用自律エージェントの新たな開発について検討する。さらに、医療現場におけるLLMの信頼性と安全性を評価するための方法論についてもまとめている。全体として、本総説は現代医療におけるLLMの変革の可能性について広範な分析を提供している。また、これらのモデルが臨床に効果的に統合されるまでには、継続的な最適化と倫理的監視が極めて重要であることも強調している。最新の論文を含むGitHubリポジトリはhttps://github.com/mingze-yuan/Awesome-LLM-Healthcare。

要約(オリジナル)

With the rapid development of artificial intelligence, large language models (LLMs) have shown promising capabilities in mimicking human-level language comprehension and reasoning. This has sparked significant interest in applying LLMs to enhance various aspects of healthcare, ranging from medical education to clinical decision support. However, medicine involves multifaceted data modalities and nuanced reasoning skills, presenting challenges for integrating LLMs. This paper provides a comprehensive review on the applications and implications of LLMs in medicine. It begins by examining the fundamental applications of general-purpose and specialized LLMs, demonstrating their utilities in knowledge retrieval, research support, clinical workflow automation, and diagnostic assistance. Recognizing the inherent multimodality of medicine, the review then focuses on multimodal LLMs, investigating their ability to process diverse data types like medical imaging and EHRs to augment diagnostic accuracy. To address LLMs’ limitations regarding personalization and complex clinical reasoning, the paper explores the emerging development of LLM-powered autonomous agents for healthcare. Furthermore, it summarizes the evaluation methodologies for assessing LLMs’ reliability and safety in medical contexts. Overall, this review offers an extensive analysis on the transformative potential of LLMs in modern medicine. It also highlights the pivotal need for continuous optimizations and ethical oversight before these models can be effectively integrated into clinical practice. Visit https://github.com/mingze-yuan/Awesome-LLM-Healthcare for an accompanying GitHub repository containing latest papers.

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