9.2萬洗腎病患，如何用AI即時預判心臟衰竭救命？

AI在醫療臨床上的應用，從醫療影像腫瘤偵測、生理資料判讀到用藥安全偵測等，持續蓬勃發展。近日更看到被稱為「洗腎王國」的台灣，也發展出用AI「即時」預判洗腎併發症風險的創新案例，讓醫護得以搶先介入處置，杜絕憾事發生。

為何利用AI在洗腎過程做到「即時」預判，是個大突破?

國人慢性腎臟病普遍，併發症死亡風險高

台灣被稱為洗腎王國，光是2020年一整年就有9.2萬人需要洗腎，慢性腎臟疾病也被列為健保最燒錢的十大疾病第一位。這個你我不少人親友可能都曾遭逢的疾病，如果加上併發心血管疾病，死亡率還高達五成（註1）；其中，心臟衰竭正是重要死亡原因之一。

「透過現有日臻成熟的AI技術，如何能把醫療、科技兩邊連結起來，讓病患少受點苦？」成了台北榮民總醫院腎臟科醫療團隊，願意額外費時投入研究的關注重點。

兩年前，北榮團隊針對腎臟治療過程中，併發心衰竭的棘手處置，及試誤（Trial and Error）療程困擾，尋求SAS顧問團隊關於AI技術能做出的改變。

雙方決定投入開發一套「即時血液透析人工智慧（AI）預判系統」，針對「血液透析儀」（俗稱「洗腎機」）內龐大的連續性生理數值，進行即時接收與運算；利用大量且毫秒建立風險評分的資料，評判出不同病患看似相同症狀、但可能不同關鍵的發病因子；進一步建置「預測模型」，來計算出每位腎友「個人化」的心衰竭風險，和腎友每次療程中都難以定義的理想脫水體重—「乾體重」（註2）數值。

如今，這套系統經過一年半的不斷訓練，「預判」心臟衰竭準確度達90%，也成功協助降低80%的適當洗腎體重預估誤差率。

最新趨勢：「及時」救命到「即時」救命

即時、大量的資料運算能力，是這類AI應用的核心價值。

以往，在患者平均每個月洗腎13次、每次約4小時的透析過程中，得靠護理人員每30分鐘走一遍，手抄患者約僅10項的生理參數，洗腎機資料也難以即時接收，更遑論運算，因而無法即時掌握全貌。甚至在出現不適症狀時，像是血壓下降、抽筋、出血等，也只能靠醫生經驗和儀器判斷，再採取治療，往往「慢了好幾步」，影響處置時機。

而延伸的即時示警功能，也大幅縮減第一線護理人員頻繁的巡視及紀錄時間，更有餘力照護病患及其他事項。

可以說，在即時串流與演算法技術精進下，幫助醫護人員爭取時效，大幅降低病患發生併發症的風險，及反覆地再住院率，是透析治療上的一大進展。

當醫生也跨界資料科學，讓診療不再靠「試誤」

而洗腎過程中，「乾體重」的設定向來難以掌控；一旦脫水速度太多或太快，容易使讓病患血壓下降，引發休克，甚至死亡。

偏偏，這個理想體重的數值，又會隨身體狀況一直變動。難以想像，過去通常是仰賴醫師經驗，多次試誤、來回微調，才得以界定；儘管如此，仍有約200公克的誤差。導入系統，以上百組參數進行推算後，可將誤差限縮至40公克內，有效降低80%調整誤差；減少洗不到位、腎友得頻繁到院洗腎的頻率。

AI應用能在醫院場域落地的突破點，在於醫師與技術人員的緊密合作。

以此案為例，前期光是梳理病患大數據，包含病歷、檢驗結果、用藥資訊等的資料，再對接洗腎機每秒產生的上百組參數資料，雙方就花了9個月。醫師與技術顧問也因為深具熱誠，利用看診時間以外，再花費額外時間投入調整模型權重、定義資料驗證邏輯。核心成員醫師甚至還向SAS顧問學習資料科學，以期加速解讀模型結果，讓系統得以嘉惠腎友。

台北榮總內科部唐德成部主任，對這個階段性成相當肯定：「這宣告靠人工抄寫、做資料回溯性分析的時代已然過去！」已能做到「毫秒」級即時監測生命，可謂邁向智慧醫療的重要里程碑。

「群眾智慧」的多樣性最可貴

隨著5G、物聯網環境逐漸成熟，以及晶片與儲存功能提升，AI已可更高效、極致地發揮運算能力。上述血液透析的應用，下一步還可再運用影像辨識技術，比對肺部超音波進行肺積水風險預測；或將即時運算技術拓展至醫療儀器設備故障預測系統，降低失誤風險等，也都是相關運用的一環。

醫療技術全球領導者、西門子醫療設備公司發現，由於設備故障導致客戶（醫院和診所）停工時間增加，面臨失去監測和預防性維護計畫承諾的風險；另一大挑戰，則是需要每天監控一萬5,000台設備（核磁共振、斷層掃描等）和兩萬個事件以及感應器訊息。

西門子醫療最終決定，用機器學習和物聯網來分析其全球系統的即時數據，達成能提前近10天預測設備故障，且誤報率小於20%的進步；讓這些在醫療院所為病患服務的軟硬體設備，能夠最大程度正常運作，使生理資料能正確投入診療。

「即時運算」能帶來的效益驚人，我們鼓勵醫界能加緊部署院內物聯網的環境，對內橫跨科室，對外連結各設備與ICT廠商建立起生態圈，為醫院累積「相似病患（Patients Like You）」的珍貴數據庫，真正加速實踐個人化疾病風險預測，化被動為主動，讓《黃帝內經》所提及的「治未病」願景得以實現。

註1：美國腎臟資料系統（USRDS, US Renal Data System）2008年統計資料
註2：「乾體重」是指透析後的體重，透析病人在透析治療清楚液體後，身上沒有發生水腫或脫水過多的情形，且血壓正常無不適現象，此體重稱為乾體重。乾體重會隨身體狀況而有所增減，所以需要不斷地評估並持續進行監測。