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像临床医生一样思考:通过全景式画像与对抗性辩论实现临床诊断的认知型AI智能体

Thinking Like a Clinician: A Cognitive AI Agent for Clinical Diagnosis via Panoramic Profiling and Adversarial Debate

模型推理推理搜索与路径规划

摘要

大语言模型(LLM)在临床决策支持中的应用面临重大挑战:其在处理非结构化电子健康记录(EHR)时存在“隧道视野”与诊断幻觉。为应对这些挑战,我们提出一种新颖的基于链式的临床推理框架DxChain,它通过镜像临床医生由“记忆锚定”(Memory Anchoring)、“导航”(Navigation)与“验证”(Verification)阶段构成的认知轨迹,将诊断工作流转化为一个迭代过程。DxChain引入三项关键方法创新以激发LLM的潜力:(i) Profile-Then-Plan范式,通过建立全景式患者基线来缓解冷启动幻觉;(ii) 医学思维树(Med-ToT)算法,用于前瞻性策略规划与资源感知导航;(iii) 辩证诊断验证流程,利用“天使-魔鬼”对抗性辩论来解决复杂的证据冲突。在两个真实世界基准MIMIC-IV-Ext Cardiac Disease与MIMIC-IV-Ext CDM上进行评估,DxChain在诊断准确率与逻辑一致性上均取得最先进性能,为下一代临床AI提供了模块化且可靠的架构。代码见 https://anonymous.4open.science/r/Dx-Chain。

像临床医生一样思考:通过全景式画像与对抗性辩论实现临床诊断的认知型AI智能体:论文配图
图 1:所提出的临床推理框架概述。第一阶段通过感知提取和患者分析来锚定原始电子病历中的记忆。第二阶段在思想树执行图上执行状态感知导航,集成 RAG、搜索和专业代理。第三阶段通过法官检查和 MAD(多智能体辩论:“天使-魔鬼”)筛选和仲裁候选诊断,以综合最终输出。