人工智慧醫療新突破!DeepMind 開發了一款醫學影像診斷 AI 可精準診斷常見眼疾

DeepMind透過處理數以千計的視網膜掃描圖像,訓練出了一種人工智慧算法,該算法可以比人類醫生更加高效準確地檢查出眼疾病。包括青光眼、糖尿病性視網膜病變和老年黃斑變性。
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本篇來自合作媒體 雷鋒網 ,INSIDE 經授權轉載。

Google 旗下的 DeepMind 公司開發出了一種透過分析醫學影像診斷疾病的人工智慧產品,這是人工智慧技術在醫療健康領域的一次重要試水。

總部位於倫敦的 DeepMind 公司透過處理數以千計的視網膜掃描圖像,訓練出了一種人工智慧算法,該算法可以比人類醫生更加高效準確地檢查出眼疾病。

DeepMind 公司與 NHS 和全球最好的眼科醫院之一—倫敦 Moorfields 眼科醫院,進行了長達兩年的合作,驗證這項算法的有效性。在得到積極的資訊後,DeepMind 公司向醫學雜誌提交了這項研究成果。如果這項結果通過了學者們的同行評議,就能在幾年內進入臨床實驗階段。

DeepMind Health 的臨床主管 Dominic King 告訴英國《金融時報》:「你將在未來數年間,看到我們藉助人工智慧技術在醫學影像這樣的專業領域取得重大突破。未來我們在診斷疾病方面將變得更加敏感、精準,而機器學習將扮演非常重要的角色。」

DeepMind 的算法使用了 Moorfields 眼科醫院提供的、經過眼科醫生嚴格標記的匿名數據進行訓練。目前,它正在和包括 Moorfields 在內的醫院商談,合作進行臨床實驗。

醫學影像的數百萬像素裡隱藏著非常豐富的資訊,機器學習算法可以透過學習和分析這些資訊,診斷三種最嚴重的眼科疾病:青光眼、糖尿病性視網膜病變和老年黃斑變性。

Moorfields 研發總監 Peng Tee Khaw 表示:「我們對這項研究成果非常看好,相信它能幫助世界各地的人們避免不必要的視力損傷。我們希望明年能在同行評議的期刊上發表我們的研究成果。」

Dominic King 介紹,人工智慧是一項通用技術,這意味著它可以應用到其他各種類型的圖像中。DeepMind 表示,接下來他們將分別與倫敦大學醫院和倫敦帝國理工學院合作,訓練分析放射影像和乳腺 X 光的算法。

Google 辦公室的一位數據標記顧問表示:「標記頭頸部癌症的圖像每天需要耗費五六個小時,醫生們通常會在下班後做這件事情。NHS 現在承受著非常巨大的醫療壓力,於是人工智慧應運而生。」

隨著世界人口日益增長和人口老齡化加劇,醫療衛生系統已經不堪重負。世界各地的醫院開始討論,是否可以用人工智慧來減少一些重複性的工作。在此背景下,DeepMind 的健康衛生團隊迅速擴充到了 100 人,而三年前這個團隊只有區區 10 人。

大型科技公司和醫院之間的關係非常微妙。去年,英國數據保護監督機構做出了一項裁決,指責 NHS 的一家信託公司向 DeepMind 提供 160 萬患者的醫療記錄的行為觸犯了法律。

據了解,這項裁決涉及到 DeepMind 的醫療診斷 APP Streams 的一次實驗。Streams 雖然沒有用到人工智慧技術,但它可以分析大數據,並在患者的儀器讀數異常時,向護士和醫生發送送警報。

那項裁決之後,Deepmind 專門成立了一個研究機構,專門分析 AI 所帶來的道德和社會影響。

Dominic King 表示:「嚴格來說,AI 作為一種新的醫療手段,必須經過實驗和評估,有了充分的證據證明其有效後,才能夠推廣到整個醫療衛生系統中。」


人機合一新型態微創手術,外科醫師的第3隻手——精準持鏡機器手臂,穩定內視鏡影像提升手術品質

隨著科技進步,微創手術已成為一般外科治療的趨勢,「精準微創」更是現階段的目標。新型的「內視鏡持鏡機器手臂」彷彿是外科醫師的第3隻手,可以模擬人手多角度操作持鏡,提供穩定的影像畫面,輔助主刀醫師精準切割、縫合患部,提升手術品質、縮短術後恢復時間。
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談到開刀房、手術室,你腦中浮現的第一個畫面是什麼?小小的手術台旁擠滿多名醫護人員,手上持著不同的器械各自忙碌?

沒錯,一台成功的手術是由一整個醫療團隊,每個人各司其職,並保持良好的節奏與共同合作的默契,才能確保病人獲得妥善治療。

看懂傳統腹腔鏡/內視鏡手術,開刀房人員配置

以傳統腹腔鏡/內視鏡手術來說,手術房內會有主刀醫師與第一助手來完成主要的手術內容,同時還會有兩位分別協助操作內視鏡的「扶鏡助手」與協助遞交手術器械的「第一助手」。

▲手術房內除了主刀醫師與第一助手完成主要的手術內容之外,還有協助操作內視鏡的「扶鏡助手」,以及遞交手術器械的「第一助手」。

扶鏡助手扮演了手術過程中相當重要的「眼睛」角色,因為扶鏡助手操作的內視鏡,便是將極細長內含光纖、鏡片的鏡頭放入體內,再利用影像傳輸,將體內畫面傳導至螢幕上。由於內視鏡可以深入腹腔,傳回人眼無法透視皮膚所看到的手術部位,加上具有影像放大的作用,協助醫師更仔細觀察病兆、找對下刀位置。

傳統腹腔鏡/內視鏡手術,「人工持鏡」考驗醫護體力、耐力

然而,內視鏡的操作,並非想像中的簡單。除了操作過程十分考驗「扶鏡助手」和主刀醫師之間的默契外,一場腹腔鏡手術動輒三、四個小時以上,要保持長時間穩定地「人工持鏡」,相當考驗醫護的體力與耐力。

大千醫院一般外科劉信誠主任坦言,「對於長時間的腹腔鏡手術來說,鏡頭畫面的穩定度非常重要。但是,當手術時間超過一個小時以上或步驟、位置較複雜,持鏡助手就容易感到疲憊、集中度下降,開始跟不上醫師的手術工作速度。」

再者,持鏡助手長時間維持持鏡姿勢,也容易因疲勞而產生手持內視鏡影像晃動,造成手術畫面模糊,增加主刀醫師及開刀團隊產生視覺暈眩的可能性,進而拉長手術時間,提升手術困難度。

▲大千醫院一般外科劉信誠主任。

外科醫師的第3隻手:內視鏡持鏡機器手臂CP值高

為了滿足不斷上升的內視鏡手術需求,醫界也追尋更佳的手術方式。於是,內視鏡結合機器手臂的「內視鏡持鏡機器手臂」由此產生。

其中最知名的「機器手臂」就是大名鼎鼎的「達文西機器手臂」,但達文西手臂的體積龐大、造價昂貴、維修費驚人,每次使用的開機與耗材費高達20-30萬。對於一般民眾來說,是一筆相當高額的支出,不是人人都負擔得起。

為解決醫師臨床手術的多元與便捷需求,友信醫療集團代理引進由德國開發的「新型內視鏡持鏡機器手臂」,有兩種不同型號,滿足不同的臨床需求,打破對機器手臂的既定印象,不僅體積輕巧、操作容易,關節活動角度靈活,更可直接架於開刀床邊軌上,手臂移動範圍能完全涵蓋整個病人,彷彿是外科醫師的第3隻手;且大部分的配件可以重複滅菌使用,每次開機約1-2萬元,導入成本低、CP值高,對於醫院及病人來說負擔降低許多。

除了費用門檻較低,劉信誠主任分享到,與傳統人工持鏡相比,機器手臂持鏡的畫面較穩定,還可以由醫師主動控制畫面,提升手術的流暢度。

另外,在執行微創手術的縫合等精細動作時,穩定、不晃動的畫面也能讓主刀醫師在視覺上較舒適且不易感到疲倦,增加手術的準確度,達到「精準微創」的目的。

▲持鏡助手長時間維持持鏡姿勢,容易因疲勞而產生手持內視鏡影像晃動,「新型內視鏡持鏡機器手臂」則可以提供流暢且穩定的影像。

胸腔鏡手術應用範疇多!日本研究揭「人手持鏡」與「機器手臂持鏡」的差異

劉信誠主任指出,近年來微創手術已是目前臨床上的主流。根據統計,在醫院開刀房所進行的手術中,傳統開腹手術對比腹腔鏡微創手術的比例,已經將近1:9。

如同微創手術的主要目的,在於縮小患者的手術傷口、降低出血量及術後疼痛的發生,因此在進行手術時間較長的微創手術,機器手臂持鏡更顯重要。

根據日本研究發現,機器手臂相較於傳統人手持鏡,不會增加手術準備時間,熟悉持鏡手臂操作的醫師更可以降低18%的腹腔鏡手術時間;且因內視鏡影像穩定,手術下刀、縫合位置更精準,在減少內視鏡穿刺套管拉扯傷口下,患者的出血量也會降低、術後恢復速度也更快,大幅降低住院天數。

以新型持鏡機器手臂來說,便是針對消化系統、婦產、泌尿等外科手術需求所設計。透過內視鏡穿刺套管(Trocar)註冊點作為移動與旋轉的中心點,記憶套管虛擬位置,讓持鏡手臂以定位點為軸心進行移動,並自動運算最佳移動方式,在術中提供穩定內視鏡影像的同時,也能避免內視鏡拉扯擴大手術傷口,對外科醫師提升微創手術精準度,保有穩定支撐和靈活定位能力有所助益。

▲新型持鏡機器手臂,透過電腦登記Trocar穿刺套管作為移動/旋轉的中心點,記憶腹腔鏡套管虛擬位置,讓持鏡手臂以定位點為軸心進行移動,並自動運算最佳移動方式,避免拉扯手術傷口擴大。

小腔室也能輕鬆進入,新型持鏡機器手臂體積更輕巧、角度更靈活

相較腹腔、胸腔等部位,對於耳鼻喉科與顱底手術,醫師要面對更小的腔室,為避免觸碰重要的神經組織及血管,更需要仰賴內視鏡精準的移動與角度。另一款新型持鏡機器手臂具有6個關節的機器手臂、模擬人手進行多角度移動,可以提供360度橫向移動視角,及垂直90度的視覺角度,輔助醫師更精準深入手術部位,穩定提供內視鏡影像輔助醫師進行手術。 

▲具有6個關節的另一款新型機器持鏡手臂,能夠模擬人手進行多角度移動,輔助醫師更精準深入手術部位。

除了上述提到的持鏡機器手臂與傳統人工持鏡之間的差異,對醫院及醫師來說,持鏡機器手臂在人力調度上更有彈性,可以減輕醫護的視覺疲勞與持鏡姿勢疲勞。

對患者而言,持鏡機器手臂提供的穩定手術影像畫面,有助於提升手術品質,減少手術時間及併發症,讓患者安全快速地回到工作崗位或生活上。

資訊來源:友信醫療集團、大千醫院一般外科劉信誠主任;文:關鍵評論網媒體集團廣編企劃。