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微米三维断层扫描仪搭载AI 提升医疗预判效率与诊断品质

2020-05-22 13:34:59 来源 : 每日访谈 点击 : 443

科技部第一季AI投资潜力奖第二名 台大AI中心黄升龙教授团队

肿瘤是威胁台湾人民健康的头号杀手,一开始在产生时,由于体积过小、检测不易,早期发现并不容易,若有技术能及早察觉并揪出病灶,将会是医学界的一大变革。

黄升龙教授研究团队

领先全球的高亮度晶纤宽频光源

随着摄影成像技术和电脑演算技术的不断进步,生物影像分析已成为医学研究和疾病诊断一个不可或缺的工具,台大电机工程系暨光电工程学研究所教授黄升龙,便以此技术领域为基础,带领研究团队研发非侵入式的「高速次微米三微断层扫描仪」,替台湾医学界带来创新的预判与诊断技术。

黄升龙教授解释,「以往恶性肿瘤尺寸要到一毫米才能发现,但透过仪器,不用切片检测,只需以光照皮肤表皮层,癌细胞即使小到零点零一毫米也能验出。」让皮肤癌早期诊断可有高达90%的準确率,而这一重大突破背后最大功臣,就是高亮度晶纤宽频光源。

不必切片检测,透过「高速次微米三微断层扫描仪」光照皮肤表皮层,癌细胞也能检验出来

「原创高亮度晶纤宽频光源是我们的独门绝活。」为什幺亮度会特别高呢?黄升龙教授指出「一般玻璃纤维的原子是乱数排列,我们则是把晶体拉成丝,再用另外一层玻璃把晶体光纤包覆起来,再做抛光研磨,因为原子呈周期性排列,这种材料特别强壮,可有效散热并大幅提昇宽频光源效率,放到成像系统,可以做各种高速、高解析应用,包括高功率雷射。」

技转安盟生技拓展更多应用可能性

当然如今的技术突破并非一蹴可几,可是长时间累积下来的成果,尤其这些硬体早在20多年前就已进行开发,直到科技部推动AI创新研究计画,让黄升龙教授研究团队直呼「太棒了!」可以藉由「对具细胞解析度之三维光学断层影像做深度学习」计画,让断层扫描仪器导入AI学习,认识细胞核的分布及形貌,进而协助医生看懂医疗影像,提高皮肤癌、红斑性狼疮等疾病的诊断正确率。

「高亮度晶纤宽频光源」是黄升龙教授研究团队的独门绝活

这项为期四年的计画,黄升龙教授指出前两年重心放在软硬整合,第三年将与国内医学中心启动大型临床试验,作为第四年国际临床试验的重要参数。「AI需具备大数据分析与深度学习等技能,否则无法凭影像判断是否为皮肤癌」,但构建大数据不是一件容易的事,一是活体数据量的取得有难度,二是医生行程相当忙碌,没有足够时间在这些数据资料库做精确标记,所以研究团队想到变通方法,先请有医学背景的助理标记,再请医生複查,成功将準确率提升至90%。 

经由「软硬整合」,断层扫描仪器导入AI学习,可以辨识细胞核的分布及形貌

「AI用于生物医学影像的方向是对的,但需要更多科研资源投入」,黄升龙教授认为整合医师和工程师有其必要,因此2014年已将生医光电研究成果,技转出去成立安盟生技,如今打造的光学同调断层扫描OCT技术平台和医疗影像分析系统,正是以晶体光纤宽频光源为技术核心,未来除了用来侦测皮肤癌,也希望藉由深度卷积神经网络及三维细胞成像技术的持续精进,延伸到心血管及肠癌检测,帮助医生能对人体肿瘤暨心血管内斑块做出更準确的风险评估。

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