伴隨著醫(yī)療行業(yè)的飛速發(fā)展，如何能針對每位患者的病情和個體差異，快速、精確地選擇適合的診療方案，成為了人們關(guān)注的新焦點(diǎn)。在臨床實(shí)踐中，如何最大化病患問診效率和利益，具備個性定制化的“精準(zhǔn)醫(yī)療”已然成為了行業(yè)發(fā)展的重大趨勢。在不斷涌現(xiàn)的大數(shù)據(jù)、AI人工智能等先進(jìn)技術(shù)的幫助下，醫(yī)療領(lǐng)域也迎來了優(yōu)化革新的大好機(jī)遇。

　　例如在心衰致死風(fēng)險較大的腎透析領(lǐng)域，過去對于醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)的過度依賴，讓越來越多患者就醫(yī)的利益難以得到最佳保障。為了提前預(yù)測病人心衰竭的風(fēng)險，高效、精準(zhǔn)地完成透析前的干體重預(yù)測工作，臺北榮民總醫(yī)院選擇了可靠的PISystem作為實(shí)時數(shù)據(jù)庫，并在前沿AI算法的幫助下，讓院內(nèi)的醫(yī)護(hù)人員通過大屏幕，一眼就能識別高風(fēng)險病患和風(fēng)險因子，真正做到運(yùn)籌毫秒之中，決勝千里之外，大幅推進(jìn)了“精準(zhǔn)醫(yī)療”的建設(shè)進(jìn)程。

　　精準(zhǔn)醫(yī)療破解傳統(tǒng)腎透析高風(fēng)險難題

　　腎臟作為人體的重要器官，承擔(dān)著過濾血液、排除代謝廢物、平衡水分電解質(zhì)等關(guān)鍵功能。對于腎功能不足以維持生存的病患而言，腎透析是除了腎移植外唯一的保命手段。然而，突發(fā)心衰竭現(xiàn)已成為腎透析的“頭號”風(fēng)險：據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年，全球約有350萬慢性腎功能衰竭患者接受腎透析治療，其中，僅臺灣地區(qū)每年就有超過9萬人洗腎，洗腎人口密度居世界首位，而這其中有半數(shù)病患是因心血管疾病而死亡，心衰竭系腎透析病患重要死因之一。

　　為何腎透析會引發(fā)心衰竭?這與透析對于干體重設(shè)定的高準(zhǔn)確性要求有關(guān)。在透析過程中，病患水分脫太少或者洗太干，都可能會出現(xiàn)肺積水、耳鳴、抽筋以及血壓忽低忽高等并發(fā)癥，長期以往則可能導(dǎo)致心臟擴(kuò)大、心衰竭。一般來說，患者每次透析時長約為4小時，每月平均洗13次之多，干體重估算不準(zhǔn)確，除了給患者多添一重痛苦外，有時還可能帶來致命的風(fēng)險。

　　而值得注意的是，干體重預(yù)測和調(diào)整并不簡單，一般約為病人體重的5%，由于患者體重的動態(tài)變化，每次透析前都需要微調(diào)脫水量。且每當(dāng)患者出現(xiàn)腎透析的并發(fā)癥時，都需要靠醫(yī)生依據(jù)當(dāng)下病況和儀器判斷，再進(jìn)行針對性的治療。

　　在沒有更優(yōu)解決方案替代的情況下，一直以來，腎透析長期高度依賴于醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)積累。然而，即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生，也需要至少3個月到半年的反復(fù)試驗(yàn)，才能抓取到該病患準(zhǔn)確的干體重建議值。這些年，伴隨著腎透析病患數(shù)量與日俱增，醫(yī)療資源日漸緊張，對擺脫這一領(lǐng)域高風(fēng)險現(xiàn)狀的緊迫需求，將個性化、定制化的“精準(zhǔn)腎透析”推上了時代的風(fēng)口浪尖。

　　AI實(shí)時預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)腎透析

　　可喜的是，近年來大數(shù)據(jù)、AI人工智能技術(shù)應(yīng)用的曙光，開拓了人們解決棘手問題的視野，越來越多的醫(yī)療機(jī)構(gòu)都洞察到了挖掘數(shù)據(jù)價值的重要性。前幾年，臺北榮民總醫(yī)院就建立過一個血液透析的無紙化系統(tǒng)，該系統(tǒng)雖然能記錄治療過程的部分信息，但仍需護(hù)理人員每隔半小時手抄參數(shù)，除效率低下外，該系統(tǒng)只能做到歷史查詢，難以實(shí)時應(yīng)對突發(fā)狀況。

　　在數(shù)據(jù)為王的時代，臺北榮民總醫(yī)院整合院內(nèi)信息系統(tǒng)與儀器物聯(lián)網(wǎng)串流數(shù)據(jù)，并以毫秒級的數(shù)據(jù)采集，完成連續(xù)型醫(yī)療串流數(shù)據(jù)庫，攜手打造領(lǐng)先醫(yī)療界的臨床實(shí)時決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用——腎臟科血液透析。來自臺北榮民總醫(yī)院的腎透析主治醫(yī)生，與PI System和SAS的技術(shù)合作伙伴在一年半內(nèi)歷經(jīng)多輪會談，克服了數(shù)據(jù)甄選、數(shù)據(jù)對齊等重重挑戰(zhàn)，挑選出了最關(guān)鍵的10組指標(biāo)(如左心室射出功率LVEF為主要指標(biāo))，并基于醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心的健保資料(包括病歷、檢驗(yàn)結(jié)果、用藥信息等)，以及血液透析機(jī)每秒產(chǎn)出的上百組實(shí)時參數(shù)，最終訓(xùn)練出了一套腎透析AI預(yù)警系統(tǒng)。

　　這套實(shí)時血液透析AI預(yù)警系統(tǒng)，可以根據(jù)血液透析機(jī)每秒產(chǎn)出的200組實(shí)時參數(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測病人心衰竭風(fēng)險，準(zhǔn)確率高達(dá)90%。此外，臺北榮民總醫(yī)院還在成功訓(xùn)練出心衰竭風(fēng)險預(yù)測AI后，利用這些數(shù)據(jù)訓(xùn)練了干體重預(yù)測AI，成功將誤差值縮小至40克(誤差較過去降低了80%)，為患者帶來了巨大利好的同時，有效解決了院內(nèi)醫(yī)患供需不平衡的痛點(diǎn)。

　　在AI廣泛應(yīng)用的年代，臺北榮民總醫(yī)院結(jié)合大數(shù)據(jù)中心歷史數(shù)據(jù)，在SAS VIYA數(shù)據(jù)分析平臺支持下，利用AutoML技術(shù)構(gòu)建出更精準(zhǔn)的血液透析中病人相關(guān)風(fēng)險實(shí)時預(yù)測模型，并結(jié)合邊緣(Edge)運(yùn)算，提供更實(shí)時、更安全的洗腎作業(yè)環(huán)境。洗腎中心的系統(tǒng)儀表板，能夠清晰地呈現(xiàn)所有透析病人的ID和健康狀況(如上圖)，并以不同顏色來標(biāo)識病患的嚴(yán)重程度和風(fēng)險類別。值得一提的是，專家知識與先進(jìn)AI技術(shù)的結(jié)合，讓該系統(tǒng)不僅具備了實(shí)時預(yù)警功能，更讓其成為了可以代替醫(yī)生做出精確判斷的專家系統(tǒng)。得益于此，醫(yī)護(hù)人員可以一目了然地獲取高風(fēng)險病患的信息和風(fēng)險因子，并做到及時監(jiān)控和響應(yīng)。

　　背后的主角：PI System實(shí)時數(shù)據(jù)庫

　　不難發(fā)現(xiàn)，破局“精準(zhǔn)醫(yī)療”的關(guān)鍵，在于海量醫(yī)療數(shù)據(jù)價值的挖掘。同樣是處理數(shù)據(jù)，和過去的無紙化記錄相比，這套AI預(yù)測系統(tǒng)無疑具有碾壓性的優(yōu)勢。如果僅僅是“新瓶裝老酒”，并不足以實(shí)現(xiàn)預(yù)測精度的質(zhì)變。有別于多數(shù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的AI基于歷史數(shù)據(jù)來預(yù)測的模式，臺北榮民總醫(yī)院的AI預(yù)警系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)毫秒級精準(zhǔn)預(yù)測，離不開背后強(qiáng)大PI System實(shí)時數(shù)據(jù)庫的支持。

　　眾所周知，系統(tǒng)預(yù)測的及時與準(zhǔn)確與否，取決于數(shù)據(jù)采集和處理的密度。對于醫(yī)療行業(yè)來說，系統(tǒng)的秒級響應(yīng)是關(guān)鍵，多一分敏捷，患者就多一分生的希望。以洗腎機(jī)為例，其運(yùn)行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量龐大，對于數(shù)據(jù)庫處理能力的高要求不言而喻。且不論一般數(shù)據(jù)庫無法勝任秒級的AI響應(yīng)速度，這套系統(tǒng)表現(xiàn)出色的關(guān)鍵，在于PI System可以實(shí)時處理海量數(shù)據(jù)，最高每秒可達(dá)上萬筆。不僅如此，PI System還具有強(qiáng)大的資料壓縮能力，它只會記錄有變動的數(shù)據(jù)，因此不會快速消耗硬盤容量，大大降低醫(yī)院系統(tǒng)運(yùn)營的成本。

　　在PI System數(shù)據(jù)庫中，患者每次腎透析采集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，除了會上傳至醫(yī)院大數(shù)據(jù)中心外，還會通過ODBC/WebAPI/AFSDK的連接方式，交由AI算法進(jìn)行快速演算，并在洗腎中心監(jiān)測大屏等HMI設(shè)備上展示。在一年半的時間里，PISystem已經(jīng)處理了1.1億條數(shù)據(jù)，包括靜脈壓、血流量、導(dǎo)電度、脫水速度、脫水量、透析液流速等，為最終心衰風(fēng)險和干體重預(yù)測AI的打造打下了穩(wěn)固的地基。

　　此外，數(shù)據(jù)的安全性和病患的隱私保護(hù)是醫(yī)療行業(yè)的重要考量之一。開源數(shù)據(jù)庫雖然免費(fèi)，但在出現(xiàn)問題時無法追根溯源，其不可靠性會給醫(yī)院帶來求償無門的隱患。而PI System為醫(yī)院建立的專用數(shù)據(jù)庫，不與云端或外網(wǎng)連接，可有效保障著患者隱私，全無后顧之憂，這也是臺北榮民總醫(yī)院選擇PI System的重要原因之一。

　　“數(shù)智”濟(jì)世：AI大數(shù)據(jù)分析大有可為

　　迅捷強(qiáng)大的信息采集和處理能力、可靠的信息安全保障，在臺北榮民總醫(yī)院打造的腎透析AI預(yù)警系統(tǒng)中，PI System的強(qiáng)大性能得到了淋漓盡致的體現(xiàn)?，F(xiàn)如今，臺北榮民總醫(yī)院配備的60臺腎透析設(shè)備，都已全數(shù)接入PI System。未來，隨著AI模型的持續(xù)深度優(yōu)化，該系統(tǒng)的準(zhǔn)確度還有望提升到和人類醫(yī)生一樣的95%。在造福更多被腎衰竭、尿毒癥困擾的病人的同時，大幅降低就診患者突發(fā)心衰竭的風(fēng)險。屆時，病人也將享受到更快捷、更安全、更具個性化的腎透析過程。

　　在醫(yī)療服務(wù)品質(zhì)掛帥的時代，臺北榮民總醫(yī)院將持續(xù)讓實(shí)時AI分析系統(tǒng)在SAS云原生平臺做到發(fā)展與運(yùn)維(DevOps)自動化，并力求在符合臨床診療指引(Clinical PracticeGuideline)下，讓模型從開發(fā)、部署及運(yùn)營，不斷地被驗(yàn)證、管控，以自動化、標(biāo)準(zhǔn)化的流程重復(fù)訓(xùn)練，確保模型效能，以提供更精準(zhǔn)的參考依據(jù)，確保輔助診療的安全性，并朝向臺灣食藥署“軟件即醫(yī)療器材”(Software as MedicalDevice, SaMD)的方向發(fā)展。

　　當(dāng)然，臺北榮民總醫(yī)院的這套AI預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建巧思，不光局限于其“數(shù)與智”的結(jié)合、歷史與實(shí)時數(shù)據(jù)的融合，更在于該解決方案強(qiáng)大的擴(kuò)展性和可復(fù)制性。在腎透析AI實(shí)時預(yù)警系統(tǒng)大獲成功后，臺北榮民總醫(yī)院通過繼續(xù)優(yōu)化模型，進(jìn)一步打造出了肺積水AI預(yù)警系統(tǒng)。放眼未來，醫(yī)院還將采用國際醫(yī)療數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)FHIR，讓模型更容易介接不同廠牌設(shè)備的數(shù)據(jù)，將AI模型商品化，并期望將醫(yī)院ICU內(nèi)的呼吸機(jī)、Artificial Liver Support System(人工肝臟支持系統(tǒng))、ECMO(葉克膜)等重要設(shè)備，全面接入相應(yīng)的AI預(yù)警系統(tǒng)，造福更多的重癥患者。

　　懸壺濟(jì)世，醫(yī)者仁心。醫(yī)療行業(yè)的寶貴精神品質(zhì)，始終與時代的車輪一同前行。近年來，在客制化需求日益高漲的現(xiàn)代醫(yī)療領(lǐng)域，“實(shí)時數(shù)據(jù)庫+AI技術(shù)”的黃金搭檔已與醫(yī)護(hù)工作人員一同承擔(dān)起濟(jì)世的重?fù)?dān)。作為遍布147個國家/地區(qū)的領(lǐng)先的運(yùn)營數(shù)據(jù)管理平臺，PI System也通過與AI大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的結(jié)合，讓數(shù)據(jù)的價值得以最大化，為醫(yī)療行業(yè)貢獻(xiàn)了實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)醫(yī)療”的新思路，為數(shù)以萬計(jì)的患者奏響健康的福音。