近年來醫療AI浪潮席捲全球,不只科技巨頭紛紛投入,許多學術權威機構也進行醫療AI研究,以深厚的研究基礎來發展各種醫療AI應用;在臺灣,學術界也瀰漫這股風氣。

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攝影/王若樸

近年來醫療AI浪潮席捲全球,不只科技巨頭如Google、Nvidia、IBM、臉書紛紛開發不同類型的醫療輔助診斷AI,許多學術權威機構也投入醫療AI研究,比如哈佛大學、麻省理工學院、卡內基美隆大學等,以深厚的研究基礎來發展各種醫療AI應用。

在臺灣,學術界也瀰漫這股風氣,不少學者專家開始將過去多年來的AI研究精髓產業化,整合新興技術、發展成適用於臨床目的的AI應用,像是由臺大清大聯手組成的醫療AI團隊AHEAD,更有些團隊進而成立醫療AI新創公司,比如交大師生組成的數冠科技、成大師生成立的裕晶醫學科技,另外還有成立新婦幼精準醫療聯盟的臺北醫學大學。

AHEAD團隊由臺大醫院血液科醫生、臺大台成幹細胞治療中心和清大電機系組成,以2年時間研發出一套AI血液診斷和預後預測系統,可快速判別流式細胞儀檢驗結果(也就是判別病人是否罹患血癌的指標之一),將原本血液科醫生20分鐘的判讀時間縮短為7秒快篩。

為打造這套系統,AHEAD團隊創辦人王毓棻指出,臺大負責提供資料,清大則提供AI演算法技術。首先,臺大整理了7年來的流式細胞儀檢驗資料給清大成員,雙方經討論後,決定利用5千多筆梳理過的資料,來訓練AI模型,並將AI模型預測結果以視覺化方式呈現(如下圖),方便醫生輕易判別。該系統目前準確率達9成以上,並於臺大院內試用。

另一方面,AHEAD還獲選了科技部價創計畫,也成功進入柏克萊大學的SkyDeck加速器。王毓棻提到,今年團隊將赴美參加該加速器培訓,預計秋季回臺後向臺大提出技轉申請,並於明年第一季成立新創公司,一併將這項智慧血液診斷和預後預測系統送至美國食品藥物管理局(FDA)審核。

為了成功通過審核,1年多前,AHEAD就與美國匹茲堡大學醫院合作,來進行系統臨床驗證。至於未來計畫,王毓棻表示,AHEAD團隊希望將更多判定血癌的指標納入系統中,像是整合數位病理AI新創雲象科技與臺大血液科正打造的骨髓抹片細胞分類AI,「透過骨髓抹片細胞分類AI,可知道樣本是否含有血癌細胞,」她認為,「這套AI的輸出值,也能夠做為智慧血液檢測AI的輸入值,」來更全面地診斷血癌。

另一個學校成立的新創,則是由交大生科系暨研究所所長何信瑩與其資料科學工程師學生半年前組成的數冠科技,專精於大數據研究和精準醫療領域。樹冠科技以10多年來的醫療影像研究基礎,開發出演化學習平臺,可分析醫療影像、基因表現,進而建模或開發系統。目前可分析的醫療影像,包括了數位病理切片、電腦斷層掃描(CT)、核磁共振造影(MRI)、X光片等類型,疾病則涵蓋頭頸癌、肝癌等。


(何信瑩以數十年來演化式計算和系統生物學等經驗,與研究團隊設計出智慧型演化式演算法,來分析醫療大數據。)

數冠科技以自行設計的智慧型演化式演算法(Intelligent Evolutionary Algorithms, IEA)為核心,來解決生醫大數據在數學建模與預測階段面臨的3大挑戰,也就是樣本高維度、標記不確定性,以及非唯一解的欠定(Underdetermined)問題。數冠科技成員解釋,演化式演算法利用半監督式學習和迭代公式,可以透過少量資料開發出準確度高的AI模型,資料量差別甚至可從原本的上萬筆,減少為數千筆、數百筆,與臺北榮總共同開發的腦腫瘤輔助診斷AI,便是一例。

在實務上,數冠科技除了已與臺北榮總共同研發醫療影像判讀AI,還與中國附醫、高醫附醫、臺中榮總等醫院合作,未來還將與桃園醫院、雙和醫院洽談醫療AI應用。

另外一組學研界團體,則是由成大電機系教授李順裕領軍的裕晶醫學科技,近來深耕穿戴裝置檢測心律系統(如下圖)。進一步來說,團隊利用1年多時間開發出一款結合多種感測晶片和模組的裝置,來貼身測量多種生理資訊如心電圖(ECG)、腦電圖(EEG)、光學心率感測(PPG)和呼吸等,並透過無線傳輸技術將資料傳送至遠端裝置,再由自行開發的應用程式來進行AI辨識和分析,比如以AI來辨識使用者的心電圖波形,是否符合特定疾病的心電圖波形。該裝置可24小時監控心律,患者不需進醫院,醫生也能掌握重要資訊。團隊成員提到,這個裝置目前已於成大醫院進行人體試驗。

除了臺、清、交、成,臺北醫學大學也在智慧醫療領域有所著墨,像是由北醫復健部主治醫師賴建宏率領團隊,開發了一套結合擴增實境(AR)的平衡能力訓練系統(如下圖),利用Xbox機臺和螢幕遊戲來幫助患者復健。這些遊戲包括了採蘋果、閃避昆蟲、頂足球和種西瓜等4種,患者只要站離螢幕一段距離,就可透過這些遊戲來分別訓練下肢水平移動、下肢原地跨步和坐下起立等動作。

北醫運動治療師張凡謙指出,該系統目前已經過15位復健患者使用、測試,北醫產學育成營運中心專案副理謝舒琳表示,開發團隊也一邊根據患者使用後的回饋,一邊來調整系統和設備,完成之後將於北醫復健科門診使用。

另一方面,她也提到北醫另一項智慧醫療計畫,也就是婦科達文西手術VR教學平臺。謝舒琳指出,該專案由北醫婦科劉偉民醫師主導,目的是要將自己最拿手的達文西手術經驗,傳承給新醫師。不同於傳統婦科手術、需要將組織層層分離,達文西手術利用達文西機器手臂,只要在組織上「鑽2個小洞,」就可進行進一步的器官修補或摘除等步驟,而且「病人預後效果也比傳統手術高。」

由於劉偉民為達文西婦科手術權威,北醫也希望傳承這份經驗,因此正建置一套VR教學平臺,當醫學生戴上VR眼鏡時,就能看到手術立體影像,包括多種角度的組織、血管等細節影像,以及醫生各項手術步驟。未來,該平臺也計畫建置另一個版本,讓大眾了解手術基本原理。

此外,北醫也於今年成立婦幼精準醫療與人工智慧產學醫研聯盟,要來吸引各醫院加入,將各院手術平臺私有雲化,並透過一款醫療交流平臺,來集結、分享各院提供的特殊案例,讓其他醫師學習。文◎王若樸


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