【AI浪潮席捲醫療業】透視5大類醫療影像辨識的AI應用場景

常見的醫療影像包括了X光、超音波、CT、MRI，以及近年興起的數位病理。由於拍攝技術不同，決定了影像性質和張數多寡，更影響了AI模型訓練的難易度和應用場景

文/王若樸 | 2019-04-16發表

醫療影像一直是窺視人體內部結構與組成的方法，其種類包括了X光攝影、超音波影像、電腦斷層掃描（Computed Tomography，CT）、核磁共振造影（Magnetic Resonance Imaging，MRI）、心血管造影和伽瑪射線等等。

其中，X光攝影、超音波攝影、CT、MRI，以及近來興起的數位病理，都是目前用來打造醫療影像AI常見的類型。這幾種影像因為拍攝技術不同，決定了影像性質和張數多寡，也影響了打造AI模型的難易度和應用場景。

就影像性質來說，臺北榮總放射線部主任郭萬祐表示，X光片、CT、MRI等影像的切片厚度（即每隔多少身體厚度拍攝1張斷層影像的距離）分別是0.16毫米、0.625毫米以及1～2毫米，與數位病理切片的0.11微米相比，解析度相對低，因此從硬體需求角度來看，是醫療影像AI的入門首選。

常見醫療影像AI的類型與應用場景

在這些醫學影像中，「X光和超音波屬於初階檢查，」中國附醫人工智慧醫學診斷中心主任黃宗祺表示，這兩類檢查的拍攝門檻不高，因此累積出大量、各式各樣的影像資料，滿足訓練AI模型的先決條件。

X光攝影是利用X光對不同密度物質的穿透性來成像，密度越高，X光穿透性就越低，在底片上的成像就越白，反之越黑。不過，臺大生醫電資研究所所長張瑞峰指出，「X光攝影將原本立體的多張橫切面影像疊壓為一張平面影像，」因此，一張X光影像中涵蓋了龐雜的訊息，不僅病灶可能會被組織、器官重疊處擋住，小於1公分的腫瘤也難以檢測出，得靠CT進一步檢查才行。

而超音波攝影，則是利用超高頻率的聲波來穿透人體，將不同組織反射回來的聲波轉換為畫面，來呈現體內組織或器官構造。超音波的好處是沒有輻射，但黃宗祺指出，超音波影像雜訊高，難以偵測初期病徵。就乳房腫瘤檢測來說，需要不斷追蹤，才能確定疾病狀況，但也可能因此錯過即早治療的時機。

因此，就X光和超音波來說，AI的應用場景，主要是協助醫生快速從訊息含量大的影像中，找出肉眼難以發現或容易忽略的初期病徵。在2年前，AI權威吳恩達的團隊所設計的CheXNet模型，以121層卷積神經網路（CNN）架構和美國國衛院釋出的胸腔X光資料集訓練而成，就可以做到早期偵測來輔助醫生診斷。

或像中國附醫所開發的乳癌超音波AI輔助分類系統，利用4萬多筆超音波影像和深度學習Xception架構打造而成，能在人眼難以判斷的初期階段，就偵測出腫瘤，「甚至早3、5年就發現了。」黃宗祺強調。

至於CT和MRI，「屬於進階檢查。」黃宗祺表示，兩者專門用來檢查腦、心、肺、腹部臟器等重要器官，門檻較X光和超音波高，成像也較清晰、細緻。但有別於X光片和超音波影像，CT屬於3D影像，透過X光來掃描人體，經電腦重組，以多張橫切面影像來呈現立體的檢查部位，並根據每張橫切面影像的間隔，分為厚切與細切，間隔越小，越能呈現完整的器官。單一次CT掃描可產生數百張影像，也才有機會能夠發現1公分以下的小型腫瘤。

MRI同樣也是一種3D影像，其原理是利用強大的磁場與人體內的氫質子產生共振，再透過電腦處理共振訊號後成像，可以清楚呈現出軟組織和重要器官的結構，像是腦、心、腹部臟器和骨骼關節等部位。MRI掃描一次可產生數百甚至數千張影像，畫質比CT更好。

要進行CT影像和MRI的影像辨識時，雖然醫生容易從清晰的影像中找到病灶，但這兩者每次掃描動輒就產生數百張影像，要從中尋找病灶，不管是標註還是診斷病情，都相當耗時。

臺北醫學大學副校長暨北醫附醫影像部主任陳震宇以肺結節CT掃描來說明，一次拍攝會產生500張影像，而醫生至少得花20分鐘，才能找出肺結節的位置。病人數量一多，醫生不僅要花更多時間來檢驗，準確率也會因長時間作業而下降。

不過，也因為人工判別CT和MRI相當費時，正是醫療影像AI擅長的的應用場景。這也是為何北醫附醫正計畫建置一套肺結節AI輔助偵測系統的緣故，就是為了縮短看片時間，讓醫生有更多時間在病人身上。

吳恩達研究團隊利用美國國衛院釋出的胸部X光資料集，打造出CheXNet模型，可辨別肺部14種疾病，並以熱成像圖來顯示病灶位置。

醫療影像AI新挑戰：數位病理切片

數位病理是醫界近幾年的新浪潮，可以將原本只能在顯微鏡下察看的病理切片，改成直接在電腦上進行。它的出現，是醫療影像AI的新方向，卻也是一個高難度的挑戰，因為數位病理的製作複雜，需經過組織處理、染色切片，以顯微鏡觀察、再掃描至電腦儲存，仰賴醫生專業經驗與時間。

不只如此，數位病理的檔案容量還相當大。與CT、MRI不同，數位病理和X光片一樣都是平面影像，但單一張影像的解析度卻比X光片、CT和MRI高上1,000倍，可達1GB至2GB。因此要拿來訓練AI，不只資料儲存是一大挑戰，訓練模型的時間也需要更久。以數位病理起家的臺灣AI醫療影像新創雲象科技就提到，曾有一次要用一個100層的殘差網路ResNet來訓練每張解析度高達1萬×1萬的影像，得靠GPU搭配600GB系統記憶體才能運算。

不過，臺灣在數位病理的AI應用已經起步了，林口長庚醫院就找來雲象科技開發了一套準確率高達97％的鼻咽癌偵測模組。北醫附醫已經開始將上千片肺癌數位病理交由放射科醫生，要展開部分標註的工作。臺北榮總今年也計畫投資數位病理。

然而，不管是哪種影像類型，在打造AI系統時，都會面臨資料收集的挑戰。也因此，科技部2年前特別發起醫療影像計畫，聯合國內3家大型醫學中心，要利用國人的醫療影像資料，來建置一個大型AI醫療影像資料庫，推動醫療影像AI的發展。

臺北醫學大學附設醫院自去年起，找來了10名擁有2年經驗以上的主治醫生，著手建置肺結節AI醫療影像資料庫，目前已完成1,500例的影像標註和語意標註，今年還要再新增2,000例。

附圖：【超音波影像AI實例】中國附醫旗下子公司長佳智能，開發一套乳癌超音波AI輔助分類系統，可以辨識乳房腫瘤及其良、惡性程度。目前，腫瘤辨識率達9成以上，而腫瘤良、惡性辨識率則約7成左右。（攝影／李宗翰）
X光影像AI實例
MR影像AI實例
臺北榮總與臺灣人工智慧實驗室以6個月的時間，打造出一套能在30秒內就揪出腦轉移瘤的AI系統DeepMets。今年4月份最新結果顯示，DeepMets準確率已達95％。　（攝影／洪政偉）
CT影像AI實例
數位病理影像AI實例
林口長庚醫院與雲象科技共同打造一套鼻咽癌AI偵測系統，由醫院提供數位病理切片資料，雲象負責進行模型訓練，經過2年優化，目前準確率達97％。　（圖片來源／雲象科技）

資料來源：https://ithome.com.tw/news/129973…

《璐璐手札》
—子宮肌瘤與內視鏡
（文中有較直白血腥描述，慎入）

個人親身經驗分享，我覺得不管對女生或是男生來說，都是一個不可以忽視的議題。

開始飛行生涯之後一段時間，原本經期來從沒吃過止痛藥的我，開始了每次來都必須依靠止痛的經期人生，那種難以忍受的痛從一天變成了三天，甚至一次經期可以吃到五天的止痛藥，原本應該要一個禮拜結束的，卻都要拖到十天或是更久，經血量也是不正常的多。

今年二月我回了台灣做檢查，超音波發現我長了一顆莫約兩公分的子宮肌瘤，旁邊還有幾顆很小很小的。當時醫生說，只要好好保持，肌瘤若是沒有長大都沒關係，等到要準備生育的時候再將它拿掉就好了（肌瘤有可能會影響受孕）。於是，醫生開了口服避孕藥給我，希望能控制肌瘤的生長。

應該有人有印象我接下來三月初去了一趟宿霧，拜訪了森林裡的美麗瀑布，那一次事件就是讓我下定決心要將肌瘤拿掉的原因。

從二月二十號開始，我的經期開始了，依然痛的天數很長，經血雖然正常但也不算少，到三月初覺得應該要結束了，只有些微出血，畢竟就算是些微，也持續了兩個禮拜。於是，我「以為」自己經期要結束了，就簡單塞了以防萬一的棉條，快樂的和組員凌晨三點一起搭車衝去瀑布。

誰知道，搭了兩個小時顛頗的車程後，我們中途在一個地方下車購買零食，我去借了洗手間，才發現棉條早就已經滿了，連自己穿的短褲也被血跡浸濕。慌張之下，換上了新的棉條，加上墊了衛生棉，擦乾短褲，穿著我帶著的長罩衫遮住屁股，繼續往瀑布前進。

此時已經是進退兩難，因為我無法要司機掉頭再開兩個小時浪費大家的時間和金錢回飯店，也無法一個人在凌晨自己搭車回去，只好硬著頭皮前往瀑布。

從那時候開始，我每三十分鐘就要去一次洗手間，每一次去，衛生棉都是滿滿的血到無法再吸收，同時還排出入手掌心一般大的血塊。

這樣大失血的狀況持續了兩天整，我從瀑布返回飯店的三個小時也因為沒有辦法換衛生棉，導致最後我下車走回房間的路上，經血還從腿根處不斷往下流。

於是，整整的兩天，我沒有辦法睡，因為一換完新的衛生棉，剛躺上床，就覺得有一股熱流從雙腿間流出，再回洗手間去看，衛生棉是不換不行的狀態。流的血多到我自己都不敢相信我還有血可以流。

我自己嚇得都快傻了根本不知道該怎麼辦，緊急聯絡爸媽，然後詢問了林口長庚的韓健明醫師，醫生立刻建議我先煮薏仁來吃止血，再安排回台灣做檢查，決定是否要動手術將肌瘤切除。

我跟G討論之後，改掉了我們的地中海郵輪行程，就有了四月的手術行。

先是到了桃園長庚，掛了韓醫生的門診，做了初步的陰道超音波檢測，和上次一樣都有看到肌瘤的蹤影，於是和韓醫生再約了一次到林口長庚，做更仔細清楚的子宮內視鏡檢查。

子宮鏡是一種類似滑鼠線粗細的小鏡頭，先用食鹽水灌入子宮稍微撐開，再將子宮鏡送入，可以直接看到子宮內部的情況，這樣醫生可以清楚的診斷肌瘤生長的位置和情形。

雖然我的子宮肌瘤不是很大，旁邊還有很多肌瘤的小芽，卻因為肌瘤生長的位置，對於子宮和經期的影響大，還是決定做手術將肌瘤拿掉。但是因為肌瘤不大，可以由子宮鏡的手術切除，無須腹腔鏡開刀。子宮內視鏡手術便是直接從陰道進入將肌瘤切除，傷口只有在切除肌瘤的地方，做完手術只需要住院一個晚上，隔天沒問題就可以出院。（有些肌瘤位置是可以直接做手術當天出院）

約了做手術的日子後，前一天先做例行檢查和住院準備，晚上就吃了軟化子宮頸的藥（吃完這個藥，會有類似經痛的感覺，蠻不舒服的），過了午夜後就不能飲食，隔天早上做灌腸，然後就等做手術。

手術期間會全身麻醉，我是在昏睡什麼也感覺不到的狀況之下完成了手術，手術完成之後，我除了還想睡覺之外，並沒有額外的痛感，也沒有子宮痛或腹部疼痛的感覺，身下也沒有大量排血，只有術後正常的微量出血（有可能持續2-3週）。

之後就是養生的休息期間，雖然是過幾天可以正常上班，但考量到我的工作會有高空壓力問題和提重物等等情況，和公司的醫生討論之後，在術後休息了三個禮拜多才開始飛。

術後的經期正常，除了經痛神奇的消失之外，經血量回歸正常，經期也都在七天以內，完全就是人生的大改變。

一個半月之後回來找韓醫生複診，看子宮的復原狀況，之後將就要定期檢查，希望沒有復發的可能。

目前子宮肌瘤生長的確切原因仍然沒有答案，但是雌性激素是激發它生長的必要條件。

經過了這一次之後，我都告訴身邊的朋友，不要輕忽每一個徵兆，都要定期做檢查。

長庚醫院的婦產科韓健明醫師，專長就在於肌瘤切除等等生殖醫學手術，非常謝謝他在這一路過程中給予我建議和指導，負責一切檢查與手術。

希望和大家分享我的經驗，可以讓你們注意這個問題，定期做檢查，也讓初發現自己長了肌瘤的女孩們不要害怕。

📍韓醫師小叮嚀：
➡️肌瘤不能只看大小，生長的位置也是影響判斷非常重要的因素。
➡️除了一般婦產科的腹部或陰道超音波檢查，也可以適度的考慮做子宮內視鏡檢查。
➡️如果有貧血、經血量多、血塊多，都是警訊，不要習以為常，應盡早檢查。

如果想要知道更多關於婦科資訊，也可以追蹤韓醫生的臉書哦
➡️韓健明醫師 公正診療室

《請提前安排暑假中的手術》

希望安排暑期中開刀的婦女朋友們請注意，由於每年選在六月下旬到八月中旬動刀者眾，我的一般手術（包括達文西手術在內）最好提前2-4週到門診安排，海扶刀（HIFU）子宮肌瘤消融手術則因目前已排到七月中到八月初了，因此希望暑期中處理者，務必在六月中旬之前安排好，以免向隅。
至於惡性腫瘤手術，通常會盡速安排插隊，盡量在兩週內完成檢查和手術治療。

子宮肌瘤無傷口新療法-海扶刀(HIFU)

高雄醫學大學國際長、附設醫院國際醫療中心主任、婦科主任、海扶治療中心主任 鄭丞傑教授 2015/06/17

　　子宮肌瘤是子宮最常見的腫瘤，據估計35歲以上的婦女，至少五分之一長有或大或小的肌瘤，40歲以上的婦女，五分之二以上的人有子宮肌瘤，其中不少人根本沒有症狀，且此瘤是良性，不大又沒症狀者根本不必大驚小怪，緊張兮兮。
　　形成子宮肌瘤的原因至今未明，不過可能和動情激素有關，因為絕大部份的肌瘤發生於育齡婦女，且停經後肌瘤大都會逐漸變小。但是不是因為體內女性荷爾蒙太多才造成子宮肌瘤？並非如此！長子宮肌瘤的婦女動情激素水平和一般人一樣，可能是她的子宮之動情激素接受體較多，或者接受體對動情激素之刺激較敏感所致。總之，可以說和體質有關；當然，可能也有家族傾向，媽媽女兒、姊姊妹妹常常「同病相憐」。

症狀
子宮肌瘤如向外長，稱為「漿膜下型」，通常不會引起出血症狀，大到相當程度會引起壓迫症狀。最常見的是長在肌肉層中，稱為「肌肉內型」，長向子宮內膜，亦即子宮腔的則為「黏膜下型」，兩種都會引起經量多、經期長，後者且會造成不孕或習慣性流產。
　　大致而言，子宮肌瘤造成的主要症狀是出血，有些則有下墜感、腹脹感，如向前壓迫到膀胱，則會頻尿或排尿困難，向後壓迫到直腸，則會便秘或排便疼痛。長期月經量太多或經期拖太長，會造成貧血、倦怠感、頭痛、呼吸困難等。
　　另外，究竟臨床上認為是子宮肌瘤，手術切下來發現是惡性肉瘤(Uterine Sarcoma,或稱肌肉癌)的機率有多高？我本人曾經統計過七千八百七十八個以子宮肌瘤切除術、子宮全切除術、子宮次全切除術（保留子宮頸）開刀切下來的「子宮肌瘤」，結果病理檢查，其中有十六個為惡性的子宮平滑肌肉癌（LMS）、子宮內膜間質肉癌（ESS）、惡性彌勒氏管混合肉癌（MMMT），因此惡性的機率和國外文獻的報告一樣，為千分之二、三之間。不過值得一提的是，這些惡性肉瘤即使手術切除，加上放療、化療，預後也大多不太好，死亡率常常超過一半以上，這是必須小心的一點。不久之前去世的美食作家韓良露，便是經診斷出子宮惡性肉瘤，手術到死亡，不到一個月。

手術治療
通常如果有下列情形：
　● 　 有明顯的不適症狀，例如月經量太大、月經期太長、貧血、頻尿等。
　● 　 在追蹤檢查中日益快速變大。
　● 　 停經後反而更顯著變大。
　● 　 長期不孕且無其他因素存在。
　　有上述症狀才需開刀，否則不必平白挨一刀，尤其是小於五公分的肌瘤，絕大多數是沒有症狀，不需動刀的。而手術時究竟只拿掉瘤，還是摘除整個子宮，需視肌瘤大小、位置、數目以及患者的年齡和生育狀況，做通盤考量，才能適當決定。不過，如果實在很在意子宮的存在，也不必因為已經不再生育，手術時就一定切除子宮。
而手術採取開腹、腹腔鏡、或達文西机械手臂手術，也是根据肌瘤大小、位置、數目、病人胖瘦、腹部有否開刀傷口及位置、曾否自然生產等因素而決定。
　　
藥物治療
有一些中醫、中藥商宣稱有中藥可以使肌瘤縮小，但是到目前為止，還沒有經過科學化研究證實有效且不會復發的藥方。
臨床上在門診所見，時常是已經大到七、八公分以上的腫瘤，子宮已經比拳頭還大，而且又月經量過多，嚴重貧血的中年婦女，由於害怕失去子宮，而四處亂吃中藥、草藥，過了幾個月再照超音波，發現腫瘤更大了，才死心接受手術。有些則是腫瘤似乎小了一些，但停藥就又很快地恢復原狀了。
其實現代醫學中，倒是有一種真的可以使子宮肌瘤變小的藥，那就是名為「腦下垂體激素促進素」（GnRH）的荷爾蒙製劑，商品名為Leuplin, Buserelin, Zoladex等，這種藥目前用於不孕症的治療中，它造成類似停經期的狀態，因此子宮肌瘤會縮小，問題是它既造成更年期的不適症狀，而且一旦停藥，肌瘤又恢復原來的大小，因此目前醫界並不建議用於治療子宮肌瘤，健保也不給付。不過有些醫師用於讓巨大的子宮肌瘤縮小些，然後再進行手術，可使手術的皮膚切口不必太大。
　　
海扶刀（ＨＩＦＵ）療法
２０１５年，台灣引進了免動刀的新療法－海扶刀，這是一種使用超音波穿過肚皮，將高熱能照在子宮肌瘤上的熱熔法。　海扶刀又叫超音波聚焦刀，是（「高強度聚焦超音波腫瘤治療系統（High-intensity focused ultrasound）」的譯稱，英文縮寫為「HIFU」，也被稱為聚焦超音波手術（FUS：Focused Ultrasound Surgery）。這是一種不需要切開皮膚，不需要穿刺就可以殺滅體內腫瘤的新技術，也有人稱之為「無創手術」。
　　超音波消融治療子宮肌瘤，是一種新的非侵入性（免開刀、不流血）治療子宮肌瘤的無創治療方式。治療原理和聚焦太陽光相似, 藉由從體外將超音波聚焦在體內子宮肌瘤處，使焦點區域產生高溫，讓子宮肌瘤組織壞死，達到無創消融子宮肌瘤的目的。
　　治療過程不損傷正常的子宮組織, 消融治療所產生的壞死組織可被正常組織逐漸吸收，使子宮肌瘤變小，達到減輕或緩解症狀。
　　超音波消融絕大部分是一次治療即可完成，治療的有效率在95％左右。判斷標準主要以症狀緩解，影像學檢查（磁振掃描和超音波掃描）判斷子宮肌瘤的
供血情況，肌瘤吸收程度等幾方面綜合考慮。當然超音波療法也存在5%失敗的情況，但即使治療效果不佳，對身體的傷害也很幾乎沒有，部分病例還可以再次超音波消融，亦不會影響後續使用其他治療方式。
　　高醫大附設中和紀念醫院從２０１５年４月起啟用南臺灣第一台海扶刀(北部在林口長庚醫院，中部在中山醫大附設醫院也各有一臺儀器)，健保不給付，收費１６－１８萬左右，和達文西機械手臂手術收費相差不多，但由於肚皮没傷口，又不必麻醉，預期將會吸引愛美的女性選擇這種新療法。

(本文原載於鄭丞傑著“你不能不知的子宮健康”一書，原水文化公司出版)