4.1【LLaMA-Factory 实战】医疗领域大模型：从数据到部署的全流程实践

news2025/5/10 16:55:10

【LLaMA-Factory实战】医疗领域大模型：从数据到部署的全流程实践

一、引言

在医疗AI领域，构建专业的疾病诊断助手需要解决数据稀缺、知识专业性强、安全合规等多重挑战。本文基于LLaMA-Factory框架，详细介绍如何从0到1打造一个垂直领域的医疗大模型，包含数据准备、训练配置、效果验证的完整流程，并附代码与命令行实现。

二、医疗大模型构建架构图

三、数据准备：构建医疗专业数据集

1. 医学论文爬取与处理

使用PubMed API获取医学文献：

from Bio import Entrez
import json

# 设置邮箱（NCBI要求）
Entrez.email = "your_email@example.com"

def fetch_pubmed_abstracts(query, max_results=1000):
    # 搜索文献
    handle = Entrez.esearch(db="pubmed", term=query, retmax=max_results)
    record = Entrez.read(handle)
    id_list = record["IdList"]
    
    # 获取摘要
    handle = Entrez.efetch(db="pubmed", id=id_list, rettype="abstract", retmode="text")
    abstracts = handle.read()
    
    return abstracts

# 爬取糖尿病相关文献
diabetes_abstracts = fetch_pubmed_abstracts("diabetes treatment", max_results=5000)

# 保存数据
with open("diabetes_abstracts.json", "w") as f:
    json.dump(diabetes_abstracts, f)

2. 医学问答对生成

将文献转换为问答对格式：

from llamafactory.data.medical import MedicalQAGenerator

generator = MedicalQAGenerator(model_name="medalpaca/medalpaca-7b")

# 从摘要生成问答对
qa_pairs = generator.generate_from_abstracts("diabetes_abstracts.json")

# 保存为Alpaca格式
with open("medical_qa_alpaca.json", "w") as f:
    json.dump(qa_pairs, f, indent=2)

3. 罕见病数据合成

使用GraphGen生成罕见病案例：

from graphgen import MedicalKGGenerator

# 加载医学知识图谱
generator = MedicalKGGenerator(knowledge_graph="medical_knowledge_graph.json")

# 生成1000条罕见病案例
rare_disease_data = generator.generate(
    disease_types=["渐冻症", "亨廷顿舞蹈症"],
    num_samples=1000
)

# 合并数据集
with open("medical_qa_alpaca.json", "r") as f:
    existing_data = json.load(f)

merged_data = existing_data + rare_disease_data

# 保存最终数据集
with open("medical_dataset_merged.json", "w") as f:
    json.dump(merged_data, f)

四、训练配置：定制医疗对话模板

1. 定义医疗专用模板

from llamafactory.templates import register_template

# 注册医疗问诊模板
register_template(
    name="medical_inquiry",
    prompt_format="""
    患者信息：{patient_info}
    症状描述：{symptoms}
    检查结果：{test_results}
    
    诊断建议：""",
    response_key="diagnosis"
)

2. 训练配置文件（YAML）

# config/medical_lora.yaml
model:
  name_or_path: mistral/Mistral-7B-Instruct-v0.1
  finetuning_type: lora
  lora_rank: 64
  lora_alpha: 128
  target_modules: ["q_proj", "v_proj", "k_proj", "o_proj"]

data:
  dataset: medical_dataset_merged
  template: medical_inquiry  # 使用自定义医疗模板
  max_length: 2048

train:
  learning_rate: 2e-4
  num_train_epochs: 5
  gradient_accumulation_steps: 4
  fp16: true

evaluation:
  eval_steps: 500
  metric_for_best_model: accuracy

3. 多GPU训练命令

# 使用2卡RTX 4090训练
torchrun --nproc_per_node=2 llamafactory-cli train config/medical_lora.yaml

五、效果验证：对比GPT-4o与开源模型

1. 评估指标与测试集

from llamafactory.evaluation import MedicalEvaluator

# 加载测试集
evaluator = MedicalEvaluator(
    test_dataset="medical_test_set.json",
    metrics=["accuracy", "f1_score", "bleu"]
)

# 评估模型
results = evaluator.evaluate_model(
    model_path="output/medical_model_checkpoint",
    template="medical_inquiry"
)

print(f"诊断准确率: {results['accuracy']:.4f}")
print(f"F1分数: {results['f1_score']:.4f}")

2. 与GPT-4o对比

# 对比评估
comparison_results = evaluator.compare_models(
    model_paths={
        "ours": "output/medical_model_checkpoint",
        "gpt4o": "openai/gpt-4o"
    },
    num_samples=100
)

# 绘制对比图
evaluator.plot_comparison(comparison_results, output_path="comparison.png")

3. 响应速度测试

# 测试响应时间
llamafactory-cli benchmark --model output/medical_model_checkpoint --batch_size 1 --seq_len 1024

六、部署实战：构建医疗诊断API

1. FastAPI服务部署

# app.py
from fastapi import FastAPI
from pydantic import BaseModel
from llamafactory.inference import MedicalInferenceEngine

app = FastAPI(title="医疗诊断助手API")
engine = MedicalInferenceEngine("output/medical_model_checkpoint")

class DiagnosisRequest(BaseModel):
    patient_info: str
    symptoms: str
    test_results: str

@app.post("/diagnose")
def diagnose(request: DiagnosisRequest):
    # 构建输入
    input_text = f"""
    患者信息：{request.patient_info}
    症状描述：{request.symptoms}
    检查结果：{request.test_results}
    
    诊断建议："""
    
    # 生成诊断
    diagnosis = engine.generate(input_text, max_length=512)
    
    return {"diagnosis": diagnosis}

2. 启动服务

# 启动API服务
uvicorn app:app --host 0.0.0.0 --port 8000 --workers 4

3. 调用示例

import requests

# 构建请求
data = {
    "patient_info": "65岁男性，有高血压史",
    "symptoms": "胸痛持续2小时，放射至左臂",
    "test_results": "ECG显示ST段抬高，心肌酶升高"
}

# 发送请求
response = requests.post("http://localhost:8000/diagnose", json=data)

# 获取诊断结果
print(response.json()["diagnosis"])