題目敘述
(1) 題目背景(含現行自身/同業處理方式)與產業重要性
血液透析機能藉由物聯網收集大量洗腎病患數據,臺灣洗腎率是全球第一,血液透析對於末期腎臟病(ESRD)患是存活必要的剛性需求之一,其診療時間長且相當固定,每週需執行3次。
為了確保透析進行無礙,病患在開始血液透析療程前會先進行自體動靜脈廔管或人工廔管手術。而動靜脈廔管的性能與壽命會受到外科手術併發症與重複穿刺的影響。狹窄通常是導致動靜脈廔管功能性喪失及完全閉塞最常見的原因。根據KDOQI guidelines 建議定期監測透析廔管通路流量,自體血管流量小於 500 ml/min 或人工廔管流量小於600 mL/min或通路流量四個月內降低 25%,須早期介入治療,避免嚴重的狹窄與血栓。
(2) 問題情境與痛點(Pain point)。
目前研究結果顯示血管通路的血流減少是預測未來血管通路阻塞或功能不良的一項極重要指標。偵測血管通路血流量的方法包括超音波、同位素、磁振造影及稀釋法,也有藉由醫生的經驗觸診以及利用聽診器聽診廔管的壓力以及血流量。
然而上述方法可能需要特殊的設備或繁瑣的實驗室檢查才能完成,亦或存在不易克服的誤差而無法得到正確結果,且需耗費大量臨床人員的時間成本進行判讀,導致常規檢查一年只有兩次,因此預估導入AI預測即時監控的功能,預測超音波檢查廔管之通路流量,可以有助提升臨床人員在評估病患的血管通路的效率。
(3) 預期透過AI達到的目的與利益點(Gain)
血液透析可能會有廔管阻塞風險,大部分運用超音波做檢查,而廔管阻塞會影響整體流速,藉由超音波流量大小來判斷廔管阻塞狀況,且血液透析資訊特別是動脈壓與靜脈壓會受影響,因此可運用超音波流速判斷是否有發生廔管阻塞,而特別運用血液透析數據來預測下個月的超音波流速,也代表預測下個月的廔管阻塞程度。故期望開發一套廔管照護的預測系統,協助洗腎病患於廔管失效前,在治療黃金期回診就醫,及早發現及早治療,達到提早照護的效益。再以「動靜脈血管擴張術治療」使得窄化病灶得以擴張,延長廔管壽命。
(4) 技術完成後的使用對象
針對血液透析的護理人員以及腎臟科醫師為主要使用對象。
(5) 成果應用方式及情境等內容
完成廔管照護預測系統建置,臨床人員在透析時可利用本系統預測病人廔管的健康指數,在病人廔管發生異常或進一步惡化前,提醒臨床人員做更詳細的檢驗,避免病人因廔管問題產生併發症導致不可挽回的風險。
資料型態
醫院血液透析資料csv檔,包括血液透析機器資料、病人生理測量資料、實驗室化驗、護理照護記錄資料;超音波檢查結果數據csv檔。
資料集整備度與細節說明
已整理解題相關數據,包含血液透析相關數據325,000筆資料及五年超音波數據5,000筆資料。
備註說明:
1. 325,000筆資料為多位洗腎患者的多筆數據,並非一筆數據對應一位洗腎患者,此些數據中能用於預測通路流速的數據為時間序列片段,每次洗腎有5個時間序列片段可運用,以超音波前一個月透析作為輸入資料,每個月有13次洗腎,故每個月共有65個時間序列片段,再乘上超音波的數量(5,000筆)共325,000筆資料。
2. 5,000筆的超音波數據,也已整理成可以對應血液透析資料的形式。
3. 洗腎患者每半年會定期進行超音波檢查,若醫師有發現有廔管阻塞現象會額外檢查。
期望成果需求
(1)廔管檢查之超音波流速預測為人工廔管流量平均絕對誤差達60 ml/min以下。
(補充說明:本出題運用數值預測模式來更精準預測廔管阻塞狀況,當超音波流速愈低,代表廔管阻塞程度越嚴重,人工廔管流量小於600 mL/min代表廔管有阻塞狀況,平均誤差其代表的是AI數值預測可容忍的範圍,所得到的超音波流速可以判定是否符合廔管阻塞定義。
其數值預測容忍範圍,期望能控制一定的誤差範圍值,也代表對於廔管阻塞預測的準確度。真正臨床判斷的是人工廔管流量小於600 mL/min,數值預測誤差大小可為原有預測值大約10%的數值差異,因此才將廔管檢查之超音波流速預測數值設立為平均絕對誤差達60 ml/min以下,此數值為臨床可初步判斷廔管的阻塞程度之參考依據。)
可提供之解題資源
由翔安生醫公司一位開發經理來擔任窗口,以及相關資料科學家共同討論開發。
額外獎勵誘因
演算法及資訊系統設計與維護、演算法工程師及開發工程師
出題單位
翔安生醫科技股份有限公司
單位(公司)簡介
翔安生醫科技股份有限公司專注於病患安全之智慧監控及預測系統,具有軟硬技術整合開發經驗,包含硬體線路設計、微小化貼片模組設計、醫材安規申請EMI/EMC等,獲得ISO 13485醫材法規認證,已開發完成一套脫針漏血智慧多床監控系統,亦具有生醫訊號處理及預測模型建置經驗及專案,現與成大醫院、安南醫院、高雄榮總台南分院及台南醫院皆有主任級醫師臨床合作,包含腎臟科、急重症科、感染科及血液腫瘤科等可共同開發生醫演算預測模型,現行具有歐美市場通路合作夥伴,能將產品推向國際化。
其他備註
需一周1-2次線上或到公司進行進度報告,Data 由醫院所控管,故非解題人員資料不能外傳。