以巨量资料和人工智能驱动全龄精准健康.pdf

1Big Data,AI and Precision Health以巨量資料和人工智慧驅動全齡精準健康以巨量資料和人工智慧驅動全齡精準健康楊楊 泮泮 池池國立臺灣大學醫學院國立臺灣大學醫學院中央研究院生醫所中央研究院生醫所國家生技醫療產業策進會國家生技醫療產業策進會以巨量資料和人工智慧驅動全齡精準健康以巨量資料和人工智慧驅動全齡精準健康2n臺灣為何需要發展全龄健康n從精準醫療到精準健康n智慧醫療 大數據是王道“Big data is King”n布局全齡精準健康，促進產業發展n建構精準健康大數據永續平台Tim CookApples work in health and wellness is an area that I believe,if you zoom out into the future,and you look back,and you ask the question,“What was Apples greatest contribution to mankind,it will be about health”342020年2050年男女男女61.4%49.5%9.1%17.2%n老人(65 歲)是在1890年代德國俾詩麥所提出n臺灣 2018邁入高齡社會(14%),2026 成超高齢社會(20%)n初老(young-old,65-74歲),中老(75-84歲),老老(85歲)n新思維新定義:新老人(75歲);從長照到不長照勞動人口初老人口國家發展委員會人口推估 2020臺灣為何需要發展全臺灣為何需要發展全龄龄精準健康精準健康5上醫應醫未病之病上醫應醫未病之病從從精準醫學精準醫學到到精準健康精準健康與與全齡健康全齡健康Modified from Snyderman R et al.NEJM Catalyst 2017TimeDisease burden and Cost 醫療資源耗費Baseline Risk疾病風險Earliest MolecularDetection分子診斷Earliest ClinicalDetection最早臨床診斷CurrentIntervention精準治療!#$%!#$%IncurabilityRisk assessment Health promotion Early detectionPrevent progressionPrecision managementSmart healthcarePrevention預防和健康促進Early diagnosis早期診斷Precision Therapy 精準治療Precision Health 精準健康!#$%&()Healthy健康Sub-Healthy亞健康Disease罹病010002000300040005000600070002007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020健康福祉應用生技醫療器材製藥產業生醫產業整體營運規模2053億元1875億元1085億元898億元67788智慧醫療智慧醫療 大數據是王道大數據是王道Big Data is King9連結在地連結國際連結未來2017-2020生醫產業創新推動方案2021-2025臺灣精準健康方案布局下世代臺灣精準健康布局下世代臺灣精準健康10Office of Science and Technology|Executive Yuan|TAIWAN5+2產業創新AI、5G共通基礎環境(人才、法規、資金等)6大核心戰略打基礎優環境接軌全球的生物和醫療科技產業Taiwan Can Help 完善生態系 扶植產業鏈2020 BTC2030展望臺灣新未來全齡精準健康2019 BTC 完善產業生態系建構國際競爭力2018 BTC 聚焦生醫新智慧共創產業新格局生技產業策略諮議委員會議BTC推動產業涵蓋保健、預防、診斷、治療、照護全齡健康願景奠定我國朝向涵蓋精準醫療、再生醫療、數位健康之精準健康產業發展的基礎增進全民健康降低醫療照護成本加速生醫創新提升產業競爭力臺灣精準健康戰略 完善生態體系 整合創新聚落 連結國際市場資源 推動特色重點產業全齡健康願景全齡健康願景保健保健預測預測照護照護預防預防檢測檢測診斷診斷預後預後治療治療個人群體X數據推動全齡精準健康推動全齡精準健康 促進產業發展促進產業發展11CloudIoTCyber Security5GAIBlockchain健康大數據永續平台Biobank整合平台健保資料就醫紀錄檢驗數據影像資料健康存摺臨床試驗資訊長照資料個人生理監測數據電子健康紀錄(EHR)統計資料癌症登記罕見疾病出生/死因環境資料行為&調查資料警政社福內政資料基因體資料精準健康醫材/防疫營養保健智慧醫療生醫製藥再生醫療健康管理智慧醫院智慧診所智慧藥局智慧中醫藥CMO/CDMOCRO新藥開發公司檢測設備醫療影像分析檢測分析服務LDTsIVDCDx精準藥物開發生物標記開發臨床決策支援組織工程細胞/基因療法健康管理心靈健康運動健身管理智慧照護醫療服務樂活休閒基因/細胞/組織供應鏈個人化保健食品飲食營養分析飲食/水/空氣檢測診斷影像骨科/植入物輔助器具小分子藥生物藥中草藥/植物藥手術/治療器具1213客製化智慧型居家自我健康監控Sanjiv S.G.etc.,Toward achieving precision health,Science Translational Medicine 201814個人化醫療Personalized Medicine遠距醫療/照護Telemedicine醫療健康資訊科技 Health IT穿戴式裝置 Wearable Devices行動健康醫療 mHealthn 行動平台/行動載具n 行動健康應用程式n 行動醫療應用程式n 受管制的醫療器材n 醫療管理類功能系統/軟體n 健康管理類功能系統/軟體n 醫療裝置類功能軟體/Solutionn 一般健康類應用產品n 醫療監測裝置n 即時視訊問診n 電子健康紀錄資料傳輸n 遠距記錄/監測個人健康和醫療數據n 透過行動設備提供醫療健康資訊n 個人化用藥/治療n 幫助醫師輔助診斷/檢測不穿戴監測151617臺灣產業掌握翻轉精準健康關鍵技術臺灣產業掌握翻轉精準健康關鍵技術1819Medical Applications of Wearable Device in Health CareEnd-to-end lung cancer screening with3-dimensional deep learning on LDCTArdila D et al.Nature Medicine 20182021Deep Learning for Cancer Risk Estimation of Pulmonary Nodules by LDCTVenkadesh KV et al,Radiology 2021,Data Acquisition and Machine Learning22遠距醫療/照護 Telemedicine23https:/ mHealthhttps:/nova- Personalized MedicinePrescription Digital Therapeuticshttps:/ SWX et al,JAMA 2020防疫和社交距離變成常態WHO承認 新型冠狀病毒可經空氣傳播26Air Filter Can Kill 99.8%SARS-CoV-2Nickel Foam Filter Catches,Heats and Kills the Virus and other Pathogen-University of Houston多進一次隔離室就增加一倍感染風險隔離病房內到處是病毒n快速大量的篩檢n隔離病房遠距健康評估和醫療n環境、人員和群眾的精準監控n有效防疫策略、疫苗和治療n其他COVID-19需要穿戴及不穿戴裝置做遠程監測和評估27Seshadri D et al.2020心率體溫血氧呼吸心律恢復心率變異生理參數族群健康個體健康AI穿戴及不穿戴式裝置Wearable/nonwearable Devices不穿戴監測https:/ Display:Wide Range of Medical Applications智慧顯示器在精準醫學/精準健康可能應用29Non-invasive wearable MEMS sensor for vital sign monitoringKaisti M et al,Digital Medicine 201930Progress of Wearable Sensor for Vital Sign MonitoringECG,EEG,EMG,SpO2,RR,BP,Biochemicals,Metabolites etc.31Liu H,et al,Sensors 2020Eulerian Video Magnification framework for visualizing the human pulseWu HY et al.ACM Transactions on GraphicsJuly 2012 https:/doi.org/10.1145/2185520.218556132Resources:Pose estimation on a video sequence(Video by sferrario1968 from Pixabay)PoseFlow real-time pose tracking實時多人姿態軌跡跟蹤3334MIT團隊實現可穿牆透視的人體姿態識別Conference on Computer Vision and Pattern Recognition原文網址：https:/kknews.cc/science/ym4llea.htmlFalls Prediction Based on Body Keypoints and Seq2Seq Architecture預測病患跌倒Minjie Hua CloudMinds Technologies IEEE Xplore.3536不穿戴裝置的生理監測37不穿戴裝置的生理監測台灣如何建構精準健康大數據永續平台台灣如何建構精準健康大數據永續平台38臨床藥物療效及副作用臨床研究資料臨床資料庫Taiwan BioBank臺灣精準醫療計劃(TPMI)腫瘤基因資料庫基因變異圖譜基因資料庫健康大數據永續平台前瞻性資料回溯性資料資料標準化與平台介接串聯機制資料安全管理與應用追溯機制臨床收案及檢體收集資料探勘及匯整電子病歷資料庫醫學影像資料庫基因資料庫全民健保全齡健康資料癌登/癌篩等資料庫死亡檔醫院臨床資料庫39科技會報、衞福部、科技部、經濟部40科技會報、衞福部、科技部、經濟部聚焦特定疾病領域規劃聚焦特定疾病領域規劃41n疾病別的選擇以死亡率高、發生率高、disease burden較嚴重 國家重要健康議題，對相關產業有助益n癌症n肺癌、乳癌、大腸直腸癌、肝癌等n具有精準醫療利基者，如：有標靶用藥n感染症n心血管疾病n確定疾病領域n邀集相關專家及產業代表，研議規劃疾病主題 之優先性及使用需求，會納入業界觀點資料來源：衛福部 國衛院/統計處，2021全民健保醫療影像收載量全民健保醫療影像收載量42收載約22.5億筆Image(自107年起開始收載)分類縮寫件數Image數量X光CR8,375,129 13,736,200 DX7,034,407 11,503,720 PX130,704 225,620 心電圖ECG27,410 43,703 EKG57,873 89,665 超音波US8,294,652 222,812,490 內視鏡ES1,360,541 65,938,812 電腦斷層CT17,469,564 1,322,220,030 核磁共振MR11,471,380 618,485,233 口腔X光IO9,602 42,804 眼底攝影OP65,751 440,201 核子醫學NM41,209 142,568 正電子放射斷層攝影PT1,271 416,735 結構化報告SR588,583 967,293 合計54,928,076 2,257,065,074 CTMRI超音波鏡檢光結結 語語43建構精準健康大數據永續平台，布局全齡精準健康，促進產業發展建構精準健康大數據永續平台，布局全齡精準健康，促進產業發展