PANCREASaver

胰臟癌早期偵測


PANCREASaver

胰臟癌人工智慧診斷輔助系統



  • 一同對抗「無聲的殺手」


胰臟癌發生率逐年攀升,根據國人死因統計,胰臟癌至今已高居第七大癌症死因,109年度共有2450名國人死於胰臟,是不可忽視的疾病。其中最令人聞之色變的特徵莫過於其發生率幾乎等於死亡率,有超過八成的胰臟癌患者在發現時已經無法動手術,六成已是癌症末期,因此又被稱為「無聲的殺手」。值得注意的是小於 2 公分的可切除胰臟癌經手術切除後5年存活率可達80%,反之大於 2 公分的可切除胰臟癌即使手術切除後幾乎都會復發而少有5年後存活之可能。


目前電腦斷層影像是偵測胰臟癌之主要工具,然而,小於兩公分的胰臟癌常難以靠肉眼在影像上辨識,使其不易被偵測,加上擴散速度快,發現時經常為時已晚,回天乏術。因此,提升電腦斷層偵測胰臟癌之敏感度 (sensitivity) 是當務之急,及早診斷才能為病友爭取一線生機。


  • 臨床痛點:胰臟癌早期特徵不明顯,加上醫師工作負擔過重,導致判讀難度增加

胰臟癌會如此難以在早期被發現,是因為病患初期並不會有明顯的症狀,主要需透過檢視電腦斷層影像時,注意到微乎其微的異狀,再加上醫師平均每個月均要查看 300-400 位病人電腦斷層影像並撰寫報告,每份病人影像包含約莫 500 片切面、並且需要檢查超過 20 種器官與構造,這些都需要利用會議、手術、門診之間僅存的空隙完成,要在尚可治療的時期發現胰臟癌可說是難上加難。

  • 跨領域人才攜手,共同開發解決方案


針對臨床所面臨的困境,臺大應用數學所王偉仲教授,以及對胰臟相關疾病已有數十年經驗的臺大醫院廖偉智主任暨教授合作,召集醫學、應用數學、統計、資工等多元背景人才,以及資深醫師通力合作,蒐集數千組包含胰臟癌病變與對照組的電腦斷層影像,並且標記出胰臟與腫瘤位置提供模型訓練。


而國立臺灣大學 MeDA Lab 使用近幾年新興的人工智慧技術,搭配高效能計算,開發先進演算法並反覆測試和驗證,訓練出 PANCREASaver 模型,能夠自動從電腦斷層影像中偵測胰臟癌。為了多方驗證模型的準確性與泛用性,除了在台大醫院內部測試以外,更是爭取機會成為第一批使用全民健保數據庫的團隊,並在全台資料庫表現達到高達九成的正確率。

【開發架構】

本團隊 AI 模型採用修改後的卷積神經網絡 (Convolutional Neural Network) 以及影像組學 (Radiomics),建構出可全自動辨識胰臟區域,以及該影像是否有胰臟病變之輔助診斷系統,具有創新性及高度臨床應用價值


  • 世界首創胰臟癌 AI 自動偵測模型


PANCREASaver 模型的研究成果於 2020 年 7 月刊登上國際知名期刊「刺胳針數位醫療」(The Lancet Digital Health),並獲選為美國腸胃科年會 (Digestive Disease Week, DDW) 年度傑出論文。現階段 PANCREASaver 模型已建立「全自動化」的運作流程,當民眾完成電腦斷層檢查後,系統將直接與醫院內部醫療影像擷取傳輸系統 (PACS) 對接,每當病人拍攝電腦斷層影像儲存進資料庫,PANCREASaver 便會自動掃描影像,並使用學習好的 AI 模型分析影像有胰臟癌的可能性,相當於一位訓練精良卻永遠不會疲憊的放射科醫生,任何不容易注意到、有懷疑的胰臟病變都可以事先提出示警與提醒,提升胰臟癌提早被發現的機率進而有機會治療,更可以輔助醫師查看影像、降低醫師的辛勞,使醫師的專業聚焦在更重要的方向 - 病人本身,使台灣的醫療品質越來越好。


團隊目前的研發成果,相較於現行臨床上約 40% 的小於 2 公分的胰臟癌在 CT 未能被發現,PANCREASaver 能偵測到 92.1 % 的小於 2 公分的胰臟癌能偵測 1 公分的胰臟腫瘤。此外,透過與透過與健保署合作,針對 AI 模型進行大規模全國性資料庫之驗證,最終獲得正確率 91.1%、敏感度 90.9%、特異度93.1%,此結果顯示本模型確實有高準確度,可供未來發展為胰臟癌輔助診斷工具。經過健保署大量資料驗證,說明此胰臟癌偵測 AI 模型確實能夠精準地辨識胰臟癌,作為電腦輔助工具,幫助醫師抓住漏網之魚,進而提升早期診斷的可能性。

【系統初步篩選與風險分級】

  • AI 模型的分析結果會以機率值的方式呈現在紅色方框的位置,提供醫師參考

【即時輔助判讀】

  • 左側為原始影像,右側為 AI 判讀結果

  • 橘色區域為胰臟位置,紅色區域疑似為腫瘤

【健保 25 週年健保資料人工智慧應用研討會 活動留影 (2020 年 10 月) 】

【 科技部跨域交流觀摩會 活動留影 (2020 年 11 月)】

【 2020 臺灣醫療科技展 活動留影 (2020 年 12 月)】

【臺大醫院廖偉智主任團隊與國立臺灣大學 MeDA 團隊與接受平面媒體採訪】

胰臟癌防治・掌握先機

廖偉智 教授・醫師
台大醫院內科部胃腸肝膽科