【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…

《文茜的世界周報》免疫細胞療法特別專輯系列

{內文}
(諾貝爾獎委員會秘書長(生醫學部門) /Thomas Perlmann)
2018年生理學或醫學獎，由(美國)James P. Allison博士與(日本)本庶佑教授共同獲得，以表彰兩人發現通過抑制停止免疫調節的癌症療法

(諾貝爾醫學獎得主/ James Allison博士)
我今天早上接到獲獎通知，這是諾貝爾獎第一次頒給癌症治療法，之前有頒過發現癌症成因之類的，不過頒獎給癌症「療法」是第一次，我好想大聲向所有為癌症所苦的患者大喊，我好想讓他們都知道，我們有進展了！

當癌症不再人們口中的不治之症，2018年頒出的這項諾貝爾醫學獎，對長期從事免疫療法研究的醫師來說，無疑是莫大鼓舞，且不只是獲獎人，他們所長期服務位於美國南部德州休士頓的MD Anderson癌症中心，這間被譽為全美六大癌症研究中心，同時也是全球公認最頂尖權威的腫瘤專科醫院，也在當下匯集了來自全球的目光。

其實MD Anderson已連續十多年，排名高居全美腫瘤專科醫院之首，無論在肺癌 前列腺癌 卵巢癌 頭頸癌 腸癌 胰臟癌 黑色素瘤等治療領域，都處於全球領先地位，且由於前往求診的癌症病患存活率平均高達8成，每年吸引來自全球近十萬病患前來就診，其中不乏各國政要及企業富商。

台灣率先和MD Anderson建立合作平台的，是位於中台灣的中國醫藥大學，極富遠見的創辦人蔡長海，最早嗅出了免疫療法的潛力。

(中國醫藥大學醫療體系董事長/蔡長海)
大概在12年前的時候，因為我自己感覺到醫療是一種高科技，所以它一定要擺脫傳統的發展， (那時)因為1985年美國NIH，就是美國國家衛生研究院就通過免疫細胞療法，那時候我是覺得這是一個很好的機會，我們要把重點放在這個地方，所以那時候就開始聘請這方面的人才，還有鼓勵教授 醫師出國進修

蔡長海慧眼獨具，2008年率先和MD Anderson簽下了姊妹院的合作關係，那時候全球28所醫療院校，台灣 中國醫藥大學是唯一一間，十年下來 醫院每年送四到五人跨海進修，更是不惜血本，埋下了40多顆高端醫療的種子。

(中國醫藥大學醫療體系董事長/蔡長海)
假如去休士頓MD Anderson，因為它是我們的姐妹院，我們給這個醫師或教授一年200萬，他200萬在休士頓是可以過中等家庭的生活的，假使我們最近在發展細胞療法或是人工智慧智能這方面的，或是幹細胞這方面的，我們給教授和醫師一個人一年是300萬，另外我前年給我們的校長30億，希望他去延聘一百位國外的人才回來，一個人大概是給3000萬，因為學校醫院產業要做得好的話，我剛剛講了人才是最重要

蔡長海把延攬人才視為第一要務，上窮碧落下黃泉地四處尋覓，同時積極規畫在台灣打造「重裝備」，準備購買全球第一台結合重力子質子和氦子的高端儀器以為誘因，於是曾任MD Anderson癌症中心放射腫瘤科影像引導治療部門主任的趙坤山，成了他禮聘回台的不二人選，而趙坤山對MD Anderson的長期了解，也讓中國醫藥大學在切入免疫療法領域時，更能洞燭機先。

(中國醫藥大學副校長/趙坤山)
MD Anderson為什麼在那麼短的時間之內，他能夠崛起，剛剛我提到幾件事情，一個 他對於臨床結果的publication(發表)跟資料的收集跟分享，讓他能夠在世界的舞台裡面能夠扮演一個角色，因為我有資料 我有結果 我告訴你我治療的結果，我怎麼樣去改善他這個結果，他也會跟人家分享，第二個 他把這樣子的多專家 多專科的團隊，把他整合在一起 整合的過程當中，當然是因為他是一個公立的機構 Like a State University(就像一個州立大學) but institution(但是一個醫學機構)，每一個人事實上都是，我們都是State government(州政府)的雇員，我們都是拿薪水，所以我們在治療一個病人的時候，剛開始的時候要Put together(匯總)的時候 我們沒有conflict(衝突)，如果是一個私人機構，有可能就會有衝突，我如果抓去開刀我就不能做這個，我如果抓去放射治療就不能做這個，我如果做打藥 是誰要打，因為這個Credit(功勞)是誰的，就很多的這些議題就會出來了，但是因為它是這樣子的關係，所以它Among many others(凌駕於很多其他人) ，它可以很快的在這個制度下面，很快的能夠突顯出來它的長處

而中國醫藥大學附設醫院院長周德陽，則是蔡長海在國內發掘的優秀人才，身為腦神經外科權威的他，是十多年前率先投入鑽研細胞療法的台灣本土醫療精英，但他所成功研發出的樹突細胞療法，卻早在PD-1藥物還沒上市前，便已經在病人身上看見療效，於是當2013年Nature(自然)雜誌封面，以免疫療法正在翻轉癌症治療為題，預測未來二三十年癌症將不再被視為絕症，周德陽便知道自己找對了方向。

(中國醫藥大學附設醫院院長/周德陽)
從我當學生時代，我的老師就開始有在講(免疫療法) 其實它不是很新，只是那時候沒有突破，我大概十年前就想到(免疫)細胞療法，那時候還是很多都在做實驗，動物實驗當中，我覺得免疫細胞是最natural(自然)的，現在所謂的化療 放射治療 開刀都還是有傷害，其實人類本身就可以抑制免疫細胞，利用免疫細胞去抑制癌細胞 人類本來就可以，台灣既然號稱台灣的醫療很進步，我們不應該只分臨床或什麼，所以以後 整個會翻轉，包括以後的醫療也會翻轉，因為以前我們醫院，以我當院長來看，我們以前的用藥都是買的 對不對，不管是哪裡買 國外買 都是藥商提供的意思，那現在的藥不是喔，現在醫院本身就可以提供藥，所以醫院就是一個藥廠，所以藥廠的概念就不是單純在醫院之外的，比如說現在很多治療，都是醫院直接替你量身訂做一個藥 給你治療

「讓醫院替你量身定做藥物」正是免疫療法的最重要精神，不再全權仰賴外在統一的藥物或儀器，而是透過刺激或加強自身免疫系統的功效來對抗癌症，可能是透過抽取病患自身血液，或者癌細胞切片 再經由體外培養，劃時代的革命正全面翻轉你我過去對醫療的認知，而台灣有幸已在第一時間和全球接軌。

《文茜的世界周報》免疫細胞療法特別專輯系列

{內文}

(司儀)
我們邀請郭董事長以及郭代校長，用具有滿滿能量的希望種子，啟動這棵希望的永生樹，3 2 1 請點燈

12月19號這天，我們聽到許多很動人的故事。

負責設計醫院建築體的<潘冀建築事務所>建築師說，有天深夜 他們趕工著一筆一畫繪著樓面，繪著550張癌症照護病床時忍不住掉淚了，"將來 會有至少550位癌症病人和癌症家庭"，"在這裡尋找生命的希望"。

台大癌症醫院中心 12月19號宣佈正式試營運

由鴻海集團永齡健康基金會實體捐贈，台大醫學院和台大醫院進行擘劃，在鴻海總裁郭台銘斥資新台幣150億元之下，<台大癌醫中心>不只是亞洲史上最大一筆捐給單一醫學院的捐款，它的雄心壯志也大。

這一晚 台大的龍頭地位動見觀瞻，臺上的前校長楊泮池 李嗣涔，加上張上淳 何弘能 鄭安理 唐季祿 一字排開，集合了台灣癌症 防疫感控 電機科學 幹細胞研究等各領域的權威領袖。

歷經十年精心打造<台大癌醫中心>預計明年7月4日正式啟用，首批有325位醫護團隊人員進駐，未來正式營運時 將有1600位人員，它並以"台灣癌症醫學的旗艦""華人最好的治療癌症醫院"為定位。

(楊泮池\台大醫學院教授 台大前校長)
在台大醫院掛號的病人開始轉過來，開始轉過來。然後有一些儀器還沒有完全Ready，可能會到明年2、3月的時候會Ready，所以那時候住院病人就會開始進來，然後加護病房的設備也完善了

擔任總舵手，被譽為台灣醫界九大權威，向來是台灣治療肺腺癌第一把交椅的前台灣大學校長楊泮池，這一天在開心中，眼神還有不可思議的興奮感。

(楊泮池\台大醫學院教授 台大前校長)
Logo的設計是我的Idea，其實是這種建築，一個眼睛、一個帆船的那個形狀。其實那個也是我們DNA，雙螺旋那個樣子。代表說我們是要用基因來找出發病的原因，然後一些標誌來做精準治療。NTU Cancer Center，那個C，有一個C是黃色的，黃色是代表希望，是要給病人希望

"希望" 是台大癌醫中心的推手們內心深處的目標，一個打破"癌症是絕症"的醫學目標。

於是<台大癌醫中心>在道路度有限的台北市基隆路路段，以寬廣的圓弧 劃出柔軟的天際線，讓地上16層 地下4層，占地3.1公頃的大地色彩醫療建築，搭以如教堂專屬的毛玻璃引光以穿透。

台大癌醫中心院長在肝癌 惡性淋巴瘤領域上，對全球醫學影響觀瞻的鄭安理，感性的形容，"這是一個被花園包圍起來的醫院"。當然 "十年一磨"，身為台大醫學院120年來的第二家附設醫院，<台大癌醫中心>在醫療專業上，也有使命必達的兩大雄心。一是 專注於治療華人好發的癌症，二是 改變並突破現有的癌症治療模式。

(楊泮池\台大醫學院教授 台大前校長)
華人很多的病跟白人不一樣，但是全世界的研究當然是集中在白人很多的疾病，但是很多特殊的病在我們這邊是，跟白人是很不同的，肺癌只是其中的一個例子，其實我們的乳癌，我們的頭頸部的腫瘤，我們的肝癌，我們的肺癌都完全跟白人不太一樣，所以你必須要針對我們華人特殊的疾病，然後研究他的成因，怎麼預防，然後早期診斷，這幾個病，這裡面就包括現在是肺癌跟乳癌團隊，會先過去(台大癌醫中心)，接下來可能肝癌也會過去，然後頭頸部腫瘤(鼻咽癌 口腔癌 食道癌 喉癌等)
我們目標是設定說你只要是華人，華人這些特殊的癌症，這裡應該是一個最好的醫院，應該要做到世界一流的一個醫院

"一個華人特殊癌症 最好的醫院"，多年來，投入於基因體醫學研究的楊泮池思考，在癌症治療上需要改變過去病人來到大醫院時卻手足無措，不知要先找外科還是內科的徬徨，<台大癌醫中心>思考的是，像美國權威癌症中心MD Anderson所採用的"團隊整合治療"。

(楊泮池\台大醫學院教授 台大前校長)
現在的台大醫院一般都是病人來很擁擠，而且病人是比較無助的，自己又要去找，可能要去找外科醫師開刀，開完刀可能要追加化學治療，又要去找腫瘤科醫師，然後又要，做完了可能後續治療不是很好，可能要找放射治療，好像病人是團團轉，我那時候一直覺得很不好，對病人很不友善，所以那時候想的是，這個癌症醫院是以病人為中心的醫院，就是其實是某一個病，然後內科、外科、腫瘤科跟放射科一起來，一個團隊來一起在，那個診間是在一起的，這個就是譬如說，我們一開始是把肺癌的團隊跟乳癌的團隊先過去，他們就會乳房內科的診斷、乳房外科的診斷，然後放射科的醫師，還有化學治療的腫瘤部的醫師，還有營養師，還有復健，他們是一起看，所以門診是都在一起的。(在一起看 一個團隊)，對對對，每一個病人進來，其實從第一天診斷的時候，他已經知道他的治療計畫是什麼，他治療的計畫，他就很清楚我接下來要做什麼

於是當一位癌症病人走入<台大癌醫中心>時，在第一階段的"初診中心"，每位病人就會有一位，由資深護理師擔任的<個案管理師>，個案管理師幫助梳理 該找哪位醫師，由哪個團隊進行整合治療，並且將患者過去所有的檢查報告匯到雲端，透過大數據分析，讓團隊醫師在診斷治療方式時更準確而快速。

另一方面，台大癌醫中心以"智慧設計"與"醫療科技"兩大利器，推進醫者對於治療癌症的方法和觀念。"智慧科技"恐怕是鴻海集團的強項之一，不論是小試身手的"智慧藥櫃車"。

(護理師)
我們先示範 它取三個藥物 快速地跳，正確的藥格 正確的數量，而且這畫面非常的乾淨

解決了腫瘤科藥物繁多的精準和效率

(護理師)
那我們現在只要帶著這個藥盒出去，它就可以進行當次的給藥的動作

(郭台銘\鴻海董事長)
但是我想，我們這裡面要有偵錯的，除錯的行程，包括指紋辨識

或是特別打造的"智慧癌症病床"，讓患者不用下床，就立即性掌握患者體重，於是能立即調整給藥，並且患者在離床或偏移時都有警示和照護，一張市價約25萬元，但雙人病房的健保床就有相同配備。還有，最讓人留下一抹微笑的，轉頭就能看到101夜景，試營運當天，我們一窺了不是只有VIP才能享有"Smart Hospital"智慧醫院的可能性。

(以後大家都搶著來上班)

(郭台銘\鴻海董事長)
以後大家都笑臉來上班

至於"醫療新科技"，楊泮池接受<文茜世界周報>專訪時，第一次公開談論最新的免疫療法。

對於細胞治療與質子治療技術，如何在台大癌醫中心內 搭配化療，一起整合施作 以作為抗癌利器，楊泮池強調，需要先特別著重於副作用較低的療法，因為免疫療法仍有太多未知的地方。

(楊泮池\台大醫學院教授 台大前校長)
免疫治療有很多種，現在比較，大家覺得是比較成熟的是所謂的Immune-checkpoint ，就是免疫煞車的抑制劑，就是本庶佑跟艾立遜他們講的這個PD-1、PDL-1還有CTLA-4這個主軸，現在14個癌症可以用這樣的免疫的療法，譬如說乳癌, 譬如說肺癌，譬如說大腸直腸癌，甚至肝癌也開始有適應症，然後頭頸部腫瘤，婦科的腫瘤等等，14個 14個，幾乎全身很多疾病都可以用免疫的治療，它給大家一個希望，但是這個希望不是什麼都可以解決，並不是這樣，只有三成的病人可以有幫忙，而且一發生副作用，有的副作用還很大

對於未知的領域，台大和郭台銘的共識是繼續以研究和人才培育來發展。

如此一來，<台大癌醫中心>將不只是一個醫院，而是抗癌大平臺的四大環節之一。

<癌醫中心>有醫院有已經搶救超過五百名血癌患者的台成幹細胞治療研究中心，並有精準健康研究中心與臨床創新中心。

而最早完工的<永齡生醫工程館>，繼續推進癌症研究與光機電產業的產學合作，發展生醫工程產業。

癌醫中心一旁 則是預計兩年後完工的<輻射科學暨質子治療中心>，將引進最新的質子和重粒子治療技術，利用進階X光將光束抵達癌組織才放射能量，大大降低癌者正常細胞的傷害。

最後，同樣仍在規劃中的<癌症研究大樓>，則是大數據和人工智慧中心。

四棟大樓 十一個研究中心，台大與郭台銘期待擘劃的，是一個台灣癌症治療新紀元
，是一項11年前就撒種在台灣學醫界心中，結合醫療 研究 創新的"新醫療百年工程"。

SB(郭台銘\鴻海董事長)
醫學是一個百年的志業，所以我在此要提出一個"新醫療百年工程"的想法

(司儀)
3 2 1 掀 眾志成城 攜手抗癌

當所有人看著捐贈數百億的郭台銘帶著家人 站在臺上，卻對現場深深一鞠躬。

(郭台銘\鴻海董事長)
我想起了初衷，回想當年經歷的悲痛，這份傷痛在今天轉化成了一座救人的醫院，在未來，台大癌醫將成為很多癌症患者及家屬的希望，我衷心感謝也相信我的前妻Selena林淑如(逝於乳癌)與弟弟郭台成(逝於血癌)，會和我一樣 謝謝所有人

聖經裡有這樣的故事，"一粒麥子 若是死了""就結出許多子粒來"，因為逝去了，卻反而孕育出讓更多生命活下去的希望。

這是<台大癌醫中心>在宏大的願景背後，最動人 最令人省思的生命價值。