以巨量资料和人工智能驱动全龄精准健康

BigData,AIandPrecisionHealth 以巨量資料和人工智慧驅動全齡精準健康 楊泮池 國立臺灣大學醫學院中央研究院生醫所 國家生技醫療產業策進會 1 以巨量資料和人工智慧驅動全齡精準健康 臺灣為何需要發展全龄健康 從精準醫療到精準健康 智慧醫療大數據是王道“BigdataisKing” 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 2 TimCook Apple'sworki areathatIbelthefuture,anthequestion,“contributiont health” nhealthandwellnessis"anieve,ifyouzoomoutinto dyoulookback,andyouaskWhatwasApple'sgreatestomankind,itwillbeabout 3 臺灣為何需要發展全龄精準健康 老人(>65歲)是在1890年代德國俾詩麥所提出 臺灣2018邁入高齡社會(>14%),2026成超高齢社會(>20%) 初老(young-old,65-74歲),中老(75-84歲),老老(>85歲) 2020年 男 女 2050年 男 新思維新定義:新老人(>75歲);從長照到不長照 9.1% 初老人口 17.2% 61.4% 勞動人口 49.5% 女 4 國家發展委員會人口推估2020 上醫應醫未病之病 DiseaseburdenandCost 醫療資源耗費 !R#$Ń Incurability 從精準醫學到精準健康與全齡健康 BaselineRisk 疾病風險 EarliestMolecularDetection 分子診斷 EarliestClinicalDetection 最早臨床診斷 CurrentIntervention 精準治療` Time !"#$%&'() Sub-Healthy亞健康 Healthy健康 Disease罹病 RiskassessmentHealthpromotion EarlydetectionPreventprogression PrecisionmanagementSmarthealthcare Prevention 預防和健康促進 Earlydiagnosis 早期診斷 PrecisionTherapy PrecisionHealth 精準健康 精準治療 ModifiedfromSnydermanRetal.NEJMCatalyst2017 5 7000 6000 5000 4000 3000 健康福祉應用生技醫療器材 製藥產業 2053億元 1085億元 1875億元 898億元 2000 1000 0 20072008200920102011201220132014201520162017201820192020 生醫產業整體營運規模 6 7 7 8 8 智慧醫療大數據是王道BigDataisKing 9 臺灣精準健康戰略 布局下世代臺灣精準健康 2020BTC2030展望臺灣新未來▪全齡精 BTC 準健康 接軌全球的生物和醫療科技產業 TaiwanCanHelp 6大 核心 生技產業策略諮議委員會議 2019BTC完善產業生態系▪建構國際競爭力 2018BTC聚焦生醫新智慧▪共創產業新格局 2021-2025 5+2 戰略 2017-2020 臺灣精準健康方案 完善生態系 照護 預後 預測 保健 產業創新 打連結在地 AI、5G 礎 基連結國際 連結未來 生醫產業創新推動方案 完善生態體系 整合創新聚落 連結國際市場資源 扶植產業鏈 推動產業涵蓋保健、預防、診斷、治療、照護全齡健康願景 全齡健康願景 預防 治療 共通基礎環境 推動特色重點產業 (人才、法規、資金等) 優環境 增進全民健康 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 降低醫療照護成本 加速生醫創新 提升產業競爭力 個人X群體 數據 10 檢測 診斷 OfficeofScienceandTechnology|ExecutiveYuan|TAIWAN 推動全齡精準健康促進產業發展 BlockchainCloudIoTCyberSecurity5GAI 健康大數據永續平台 營養保健 •個人化保健食品 •飲食營養分析 •飲食/水/空氣檢測 醫材/防疫 個人生理監測數據 電子健康紀錄 (EHR) 健保資料就醫紀錄檢驗數據影像資料健康存摺 環境資料 統計資料癌症登記罕見疾病出生/死因 臨床試驗資訊 長照資料行為&調查資 料 警政社福內政資料 健康管理 •健康管理 •心靈健康 Biobank 整合平台 •運動健身管理 智慧醫療 •智慧照護 •醫療服務 基因體資料 •樂活休閒 •診斷影像 •骨科/植入物 •輔助器具 •手術/治療器具 生醫製藥 •智慧醫院 •智慧診所 •智慧藥局 •小分子藥 •生物藥 •CMO/CDMO •CRO 再生醫療 •組織工程 •智慧中醫藥 •基因/細胞/組織供應鏈 •中草藥/植物藥 •新藥開發公司 •精準藥物開發 精準健康 •LDTs •檢測設備 •細胞/基因療法 •生物標記開發 •臨床決策支援 •IVD •CDx •醫療影像分析 •檢測分析服務 11 12 13 客製化智慧型居家自我健康監控 14 SanjivS.G.etc.,Towardachievingprecisionhealth,ScienceTranslationalMedicine2018 遠距醫療/照護Telemedicine 即時視訊問診 電子健康紀錄資料傳輸 遠距記錄/監測個人健康和醫療數據 透過行動設備提供醫療健康資訊 個人化醫療PersonalizedMedicine 個人化用藥/治療 幫助醫師輔助診斷/檢測 行動健康醫療mHealth 行動平台/行動載具 行動健康應用程式 行動醫療應用程式 受管制的醫療器材 醫療健康資訊科技HealthIT穿戴式裝置WearableDevices 醫療管理類功能系統/軟體 健康管理類功能系統/軟體 醫療裝置類功能軟體 /Solution 不穿戴監測 一般健康類應用產品 醫療監測裝置 15 16 臺灣產業掌握翻轉精準健康關鍵技術 17 18 MedicalApplicationsofWearableDeviceinHealthCare 19 End-to-endlungcancerscreeningwith3-dimensionaldeeplearningonLDCT 2018 20 ArdilaDetal.NatureMedicine DeepLearningforCancerRiskEstimationofPulmonaryNodulesbyLDCT VenkadeshKVetal,Radiology2021,21 DataAcquisitionandMachineLearning 22 遠距醫療/照護Telemedicine 23 https://www.tytocare.com/ 24 行動健康醫療mHealth https://nova-sight.com/ 個人化醫療PersonalizedMedicine PrescriptionDigitalTherapeutics https://www.akiliinteractive.com/ https://peartherapeutics.com/25 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 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 OngSWXetal,JAMA2020 快速大量的篩檢 隔離病房遠距健康評估和醫療 環境、人員和群眾的精準監控 有效防疫策略、疫苗和治療 AirFilterCanKill99.8%SARS-CoV-2 NickelFoamFilterCatches,HeatsandKillstheVirusandotherPathogen-UniversityofHouston 26 其他 COVID-19需要穿戴及不穿戴裝置做遠程監測和評估 心率 體溫心率 變異 血氧恢復 生理參數 呼吸心律 AI 族群健康 個體健康 27 SeshadriDetal.2020 穿戴及不穿戴式裝置Wearable/nonwearableDevices 不穿戴監測 https://brolis.tech/ https://donisihealth.com/28 SmartDisplay:WideRangeofMedicalApplications 智慧顯示器在精準醫學/精準健康可能應用 29 30 Non-invasivewearableMEMSsensorforvitalsignmonitoring KaistiMetal,DigitalMedicine2019 ProgressofWearableSensorforVitalSignMonitoringECG,EEG,EMG,SpO2,RR,BP,Biochemicals,Metabolitesetc. 31 LiuH,etal,Sensors2020 EulerianVideoMagnificationframeworkforvisualizingthehumanpulse WuHYetal.ACMTransactionsonGraphicsJuly2012https://doi.org/10.1145/2185520.2185561 32 PoseFlow—real-timeposetracking實時多人姿態軌跡跟蹤 Resources:Poseestimationonavideosequence(Videobysferrario1968fromPixabay) 33 MIT團隊實現可穿牆透視的人體姿態識別 ConferenceonComputerVisionandPatternRecognition原文網址：https://kknews.cc/science/ym4llea.html 34 FallsPredictionBasedonBodyKeypointsandSeq2SeqArchitecture 預測病患跌倒 35 MinjieHuaCloudMindsTechnologiesIEEEXplore. 不穿戴裝置的生理監測 36 不穿戴裝置的生理監測 37 台灣如何建構精準健康大數據永續平台 回溯性資料 醫院臨床資料庫 基因資料庫醫學影像資料庫電子病歷資料庫 ►臨床收案及檢體收集 ►資料探勘及匯整 健康大數據永續平台 ►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 基因資料庫 TaiwanBioBank 臺灣精準醫療計劃(TPMI)腫瘤基因資料庫 基因變異圖譜 前瞻性資料 臨床資料庫 臨床藥物療效及副作用臨床研究資料 全民健保全齡健康資料 癌登/癌篩等資料庫死亡檔 38 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 疾病別的選擇 以死亡率高、發生率高、diseaseburden較嚴重國家重要健康議題 ，對相關產業有助益 癌症 肺癌、乳癌、大腸直腸癌、肝癌等 具有精準醫療利基者，如：有標靶用藥 感染症 心血管疾病 確定疾病領域 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，202141 全民健保醫療影像收載量 超 音 波 收載約22.5億筆Image(自107年起開始收載) CT MRI 鏡檢 Ｘ光 分類 縮寫 件數 Image數量 X光 CR 8,375,129 13,736,