【專題企劃11】研發、教學、服務三位一體—臺大 MeDA 實踐醫療人工智慧

by Yang-Kuang Chao
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採訪 /  趙揚光 (科學推展中心執行編輯)
撰稿 /  林品婕 (科學推展中心特約編輯)

談及 2023 年最熱門的技術,始於數學的人工智慧(Artificial Intelligence, AI)絕對榜上有名。ChatGPT 爆紅以來,人們真正意識到 AI 對生活的影響。在醫學領域,AI 的發展與應用也日臻成熟,如癌症早期偵測、心血管疾病智慧化偵測、精準腫瘤治療顧問等,AI 逐漸成為醫師的得力助手。為推進智慧醫療的發展,臺灣大學 MeDA(Medical Data Analytics)以學術研究貢獻社會為核心理念,致力實現 Help Doctors to Help People 的目標。

MeDA賦予醫療數據更高價值

MeDA (Medical Data Analytics) 的計畫主持人、臺灣大學應用數學科學研究所王偉仲教授,擁有高效能科學計算與矩陣計算豐富的經驗。近年將關注轉向人工智慧醫療影像分析與應用的創新研究,契機來自數據科學(Data Science)的興起。

「我一直在尋找,學術研究發揮社會實際影響力的可能途徑。數據科學的興起讓我意識到,這是一個很好的著力點。」為了扭轉數學家總在象牙塔內純粹計算及推論的刻板印象,王偉仲選擇耕耘與「人」最相關的醫療領域,因為能直接顧及人的健康,是落實影響力的最佳場域;而 X 光片、電腦斷層攝影(CT)、磁振造影(MRI)等醫學數據的累積,形成高維度且高多樣性的巨量資料集,使過往研究經驗與成果,能推展到應用層面。醫學、數據、分析三者的交集,促成了 MeDA 這個追求精準醫療與全人健康的平台。

近年來,受惠於數據的快速累積、電腦計算能力的大幅提升,模型與演算法的精進發展,以及醫學研究與知識的交流, AI 在醫學領域延伸出多元的可能性。MeDA 成立之初,即於 2018 年創立 MeDA Lab(醫學影像與數據人工智慧實驗室),致力於相關學術研究,深耕醫療人工智慧(Medical AI)的研發,優化智慧醫療流程,以期於臨床發揮應用價值。MeDA Lab 所開發的技術與演算法應用層面甚廣,包含人體腦部、胸腔、心血管、腹部與骨盆腔,目前最具影響力的成果,便是世界首創的胰臟癌 AI 自動偵測模型——「PANCREASaver 助胰見:胰臟癌人工智慧診斷輔助系統」。

看見臺灣智慧醫療的量能

衛福部統計顯示胰臟癌為臺灣 2022年第七大癌症死因,美國也預估胰臟癌將在2030年前成為全美第二大癌症死因。胰臟癌擴散快,是五年存活率最低的癌症。電腦斷層掃描(CT)是胰臟癌主要診斷工具,但小於 2 公分的早期胰臟癌,在 CT 上高達四成未被發現,經常因此失去治癒契機。為發展有效測胰臟癌早期偵工具,王偉仲與臺大醫院胃腸肝膽科廖偉智主治醫師暨教授合作,以數千組胰臟癌與對照組的電腦斷層影像、搭配先進 AI 演算法,訓練「PANCREASaver 助胰見」模型,使其能自動從電腦斷層影像中偵測胰臟癌。「如果在腫瘤小於 2 公分時及早切除,病患手術後 5 年存活率可達八成。」相較於小於 2 公分胰臟癌的醫師偵測率約六成, PANCREASaver 助胰見在全國性與內部測試資料集偵測率可達75% 與 86%,讓一般肉眼不易發現的病變,能透過 PANCREASaver 助胰見提出警訊。「這套系統可以協助醫師偵測肉眼難見的胰臟癌,提升診斷正確率,縮短辨識病灶的時間,有利於醫師照顧患者。」

PANCREASaver 助胰見獲得 RSNA Alexander R. Margulis Award for Scientific Excellence、有庠科技論文獎、國家新創獎、未來科技獎等國內外多項肯定,論文也刊登於「刺胳針數位醫療」(The Lancet Digital Health)、「放射醫學」 (Radiology) 等國際頂級期刊,是領先全球的技術突破。除了偵測胰臟癌的 PANCREASaver 助胰見之外,MeDA 也和臺大醫院合作,開發以個人精準醫療為主的精準腫瘤治療顧問 (Precision Cancer Advisor)、可攜式胸腔 X 光即時危險偵測 (Omni X-ray)、急重症預後預測(ICU Predictor);與慈濟醫院合作建立肺結核 AI 診斷巡迴車、與長庚醫院合作卵巢癌偵測。此外,參與大規模跨國研究,結合多國 X 光與病歷資料,以「全球聯邦學習」共同訓練COVID 患者預後預測的 AI 模型。這些先進研究,讓世界看見了臺灣的豐沛量能。「很高興臺灣的 AI 技術能被世界肯定!」王偉仲謙遜表示,「每個人生命都是無價的,我們的研究最重要的價值,就是能夠為人所用,讓這個社會受益。」

三位一體,MeDA 影響力持續發酵

研究成果屢獲肯定,並沒有讓 MeDA 就此打住,更讓團隊思考這些成果,該如何實際落地應用,發揮更大影響力。「學術研究要能產品化,才能被醫師與醫院大規模使用。」王偉仲比喻,研究成果如同種子,種子必須經過播種才能茁壯成林,進而實現其多元的潛在價值和應用。除了 MeDA Lab 專攻醫療人工智慧研發,MeDA Seed 則專責技術的落地商轉。2022年,王偉仲與廖偉智醫師共同創辦「仲智數位健康」,負責 PANCREASaver 助胰見及其他產品的技轉與認證申請,期盼讓研發技術能實際融入現有醫院及健檢中心,也推廣到國外,幫助更多有需要的人。

談及智慧醫療的整體知能提升,王偉仲不諱言:「Medical AI 還有很多尚待處理的研究問題,現在也沒有相對完整的教材,需要更多人才的加入。」MeDA School 扮演了教育推廣與人才培育的任務。透過線上學習平台,整合多領域專家知識,課程內容包括自然科學、社會科學、醫學道德倫理、法律等多元主題,增進大眾對醫療人工智慧多元化的認識,進一步受到啟發而主動挖掘相關知識,促成更具體的行動。「我們將課程全部公開,希望讓高中生、大學生、研究生、醫師、工程師等不同背景的人都能受益。」

「MaDA 在做的事其實就是研究、教學、服務。」MeDA Lab 專攻學術研究與技術開發、MeDA School 主責教育推廣與人才培育、MeDA Seed 則接軌落地與產業,以三位一體的架構發揮最大綜效,實踐研發到落地的過程,發展精準智慧醫療生態圈,並提升臺灣在智慧醫療產業的國際競爭力。至於未來會不會加入第四個組織?「在數學上,不共線的三點能夠決定一個平面,所以『3』這個數字就很好了!」王偉仲笑說。

透過 MeDA 跨域結合數學與醫學,數學積極地展現它與人們命運息息相關的一面。未來,醫療人工智慧將會是極具社會影響力的領域,不僅需要醫學、AI、數學、統計、資訊科學等自然科學領域的知識基礎,也需要法律、商業發展、管理等社會科學的專業投入,才能達到臨床效益及經濟價值。王偉仲與其他專家組成的跨領域團隊,藉由 MeDA 延續影響力的實踐,讓每個人都能持續在社會上扮演重要的角色,並能對全人類的健康福祉做出貢獻。

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