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聿信医疗开发AI肺部智能医疗辅助系统 监测人类呼吸讯号

作者:责任编辑 2020-05-01 发布 来源:bnext

晨间7点不到,亚东医院心血管加护病房主治医师的许富舜已早早起床,在盥洗、早餐以及通勤的空档,速速连上医院系统扫过前晚病例,在抵达医院之前,许医师拨了通电话给前一天夜班执勤医师,昨天状况如何,有什么特别需要交代吗?电话的这一头,他在脑中整理了下这段时间搜集到的病人资讯。

 

在2016 年来到亚东医院任职以前,许富舜已担任多年台大创伤医学部主治医师,在成为主治医师之前,他也曾在从事重症医学专科时接受柯文哲医师指导,并受其提点进入台大生医电资所博士班。

 

这日,他如往常地来到医院,约莫9 点左右,许富舜领着相关医护人员开始查房、并与专科物理师、住院医师进行交班,在加护病房里头,有许多病人戴着呼吸器,病床旁则架设着心律及血压监测系统,医生能直接透过仪器上所显示的数字检视心脏功能是否正常,然而呼吸却只能靠听。

 

 

台湾聿信医疗创始团队

 

查房过程中最重要的步骤是看病患脸色、以及确认患者呼吸频率的样态是否正常,来回查房大概得花费1 到2 个小时,视每天病人的情况而定。早晨10 点到11 点之间,许富舜开始鉴识病情以决定近一步治疗(开刀)或是撤除,对于急重症科、心血管加护病房抑或是开刀房医师而言,确认病患呼吸道系统的状态尤其重要,但现今仍没有一种仪器能针对病患持续性呼吸状态进行监测,以至于医生想要判断急重症病患的现状仅能倚靠经验,这项困境对于许医师来说一直以来都是悬而未解的难题。

 

天使投资成为创业最大推手,聿信医疗甫创立即获得瑞先科技投资

大约2、3年前,许富舜因缘际会结识了瑞轩科技共同创办人、同时也是瑞信儿童医疗基金会董事长吴春福,吴董事长因为18 年前孩子罹患白血病的缘故,开始投身儿童医疗相关慈善活动,在机缘巧合下也结识非常多医师朋友,并开始萌生将熟悉的软硬体技术导入医学临床的想法。

 

台湾在医疗跨电机的跨领域合作仅止于研究,很多都打不到市场。跨领域这件事情要成一定全职投入才会有商转的可能。吴董事长提到,在加护病房中,愈来愈多的仪器设备需要做资讯的搜集,然而却没有一种机器可以抓取连续的呼吸讯息。

 

传统上,经验老道的主治医生可单纯透过听诊器及观察判断病患的生命征象及病况,但在较为危急的急诊室或加护病房里,医师很难持续待在患者身边观察,但对于麻醉科医师而言,执行不插管麻醉,得时时监控病患的呼吸状况,以确保病患生命征象。然而,目前需透过听诊器持续监听才能实现,但现实往往不容许连续监听,致使病患暴露于危险的状态中。

 

许富舜提到:事实上病患吐出的每一个气息、传递的每一个呼吸气音,都是判断病况的宝贵资讯,且目前麻醉医学会对此加以管制、法律也明文规定麻醉进行时需依照准则监控呼吸,但却没有相对应的辅助器材。有鉴于此,他与先前结识的蔡富吉、郑渊仁一行三人,带着一个创业想法敲开了天使投资人吴春福的大门。

 

他们三个就这样跑到我家来跟我聊,其实新创领域很难再有新鲜事,我们看很多、自己又负责NBD(New business development),所以我肯定这个题目是对的。吴董事长提到,比起天使投资人和董事长的头衔,他认为自己更像团队的babysitter,提供创始成员商业思维的建议之外,也带着他们开拓人脉、提供系统端、财务管理等必要支援。

 

打造AI 智慧听诊器:呼吸声得以跨越时间长期监控!

2018 年6月,医师许富舜、前光宝工程师蔡富吉与熟悉公司营运的郑渊仁共同创立了以AI肺部智慧医疗辅助系统为核心的公司——聿信医疗,担任技术长的蔡富吉发挥过去开发软、硬体上的技术实力,将电路机构、数据分析、演算法、UI/UX 开发等部分用以开发医疗材料,跳脱以往医材的研发思维。

 

我从光电背景一直走到Health Care,认为这领域可以将我对技术开发的执着与改变世界的理想充分结合。蔡富吉提到,起始与简单的信念,过去在光宝集团的工作经验多与IoT(物联网)相关,离开光宝后的几年,他自行创立IT 接案公司,承接了HTC 雷达微波呼吸照护服务的专案,开启了对智慧医疗、感知技术与AI的兴趣。

 

 

 

聿信医疗的研发团队在蔡富吉的带领下,以临床需求为出发,将肺部症状诊断的正确率提升至9 成,过去医疗人员判断患者是否罹患哮喘、肺水肿、气喘等症状的共识率大约只有7成,除了重症科、胸腔科等专科医生的诊断较为准确之外,其他仅有不到3成的机率能透过听诊器精准判断异常。

 

有鉴于专业上的落差,聿信医疗团队与医院进行临床的合作,聿透过分析6,800 例、 32 万笔的10 到15 秒音讯资料判别患者的呼吸、连续异常音及吐气之间是否异常,训练AI 学习的过程是份苦工。蔡富吉指出,团队延揽两位主治医师、四名呼吸治疗师全职参与,协助AI 训练并标注异常环节。

 

在硬体的部分,需要有能持续接触患者的Sensor 方能接收患者即时的呼吸音讯,以供AI 系统进行判断,因此研发团队花费两个月的时间打磨微型化听诊器,此硬体的困难点在于如何将听诊器的功能浓缩在有如心率贴片那样扁平、轻盈的载体上。

 

蔡富吉提到:听诊器为什么经过200 多年还保留原本的样貌?就是因为材料上有其限制,它必须透过金属材料完全隔绝外面的声音。为了突破材料上的限制,团队自行研发微型化听诊器贴片,透过医疗级的线材搭配隔音、抗噪材料与扩大装置(16 个Channel 的麦克风阵列),只要贴附于患者身上,即可隔绝外部杂音,清楚地监听连续性肺部音讯。

 

此项技术最大的突破,就是将原本只能于单一时间进行听诊、呼吸诊断转化为可连续纪录的系统。系统除了纪录之外,也有监控的功能。蔡富吉提到,为了协助医护人员在开刀房、重症室等无法无时无刻监视病人的状态下,亦能了解该病人的状态,除了呼吸波形可像心电图一样投放出来以外,AI 会根据病人的呼吸声来判断是否异常,异常时则会启动警示。

 

解决过去医材无法克服的难题,有望赶在今年通过TFDA 认证

我们解决了一个过去大家一直想解决,但却没有办法被解决的问题。这句话听起来饶口,但对于深知重症医疗迫切需求的许富舜医师来说,确实是聿信医疗在业界能独树一格的地方。

 

长期以来,医界对于智慧听诊、电子听诊可能性的挖掘从未停歇,只是过去的装置多半仅停留在接触构面上加装录音设备,但只要无法持续性与病患接触,就无法克服时间与空间,许富舜解释:今天我在亚东医院可以调到病患的血糖、血压,也可看到他的心电图;但呼吸监测目前仍无法做到这一点,因此我无法知道这名病患上次哮喘发作是在何时,且没有智慧诊断的辅助队医生来说根本助益不大。

 

 

 

传统上,ECG (Electrocardiography,心电描记术)是一种以时间为单位记录心脏的生理活动的仪器,部分急诊室仪器也有呼吸监测的功能,然而,此种设备是用胸廓起伏所产生的电阻差异,来计算呼吸产生的速度与频率;而电阻容易受到外在环境影响,如:医护人员触碰、病患移动碰撞等,都可能影像其准确度。再者,ECG 仪器所得出的数值仅有呼吸次数,它接收到气管挛缩、哮喘、痰等声音并加以分析。

 

AI肺部智慧医疗辅助系统从各式相似竞品中脱颖而出,是因为善用软硬体以及AI、深度学习等跨领域整合的优势。瑞轩科技共同创办人吴春福提起下海投资聿信科技的根本缘由,说道:我们常常说台湾有很多好的软体工程师,但台湾想要靠软体公司打国际战真的不容易。

 

由于纯软体应用或产品需要强而有力的核心价值,才有可能在市场占有一席之地,而硬体上,台湾想在人才、市场、规格订定上与国境竞争也相对困难,因此,吴春福认为,要带领台湾团队打入国际,最根本的解法是结合台湾两项最顶级人材:医学与电机,整合两方优势方能于国际市场与之竞争。

 

同时,对的产业与产品也应当发生在对的人身上。吴董事长看好聿信医疗的团队实力与人格特质,他提到:我认为创业第一天是否有意识到:你在『打造』自己的公司很重要,经营公司你就不只是经理人,也不是只想圆一个梦而已。

 

因应新冠肺炎改变策略目标,2020 年已做好量产准备

过去一年,聿信医疗的智慧呼吸监测系统已在北部、中部医院进行临床试验,同时也于2019 美国旧金山RESI 创新挑战赛(Innovation Challenge)中获得佳绩,领先全球逾300 多家参赛队伍,荣获亚军殊荣;另一方面,TIEC(科技部计画) 也引荐美国硅谷生医领域业师,提供顾问咨询,协助台湾团队进攻美国市场。

 

日前,聿信医疗已将产品送审美国FDA(美国食品药品监督管理局),最快会于明年(2021年)Q1 取得近一步回应;而台湾的部分可望在半年之内跑完FDA 申请程序,创办人暨执行长许富舜补充:正常来说程序较为繁琐,但不晓得政府是否因为现在新冠肺炎疫情的关系,加速审理我们的案子。

 

原先以不呼吸立刻会有生命危险的病患作为主要市场的聿信医疗,近期也因新冠肺炎疫情的关系调整目标,希望能在短期内从EVT (工程验证测试阶段)进展至PVT(生产验证测试阶段)进行量产。

 

近期,全球供应链因应中国大陆工厂停摆、复工状况不一的情况因而产生停滞,这也同时影响聿信医疗在硬体上的加速生产,虽然不能说短期间内就能达到规模化,但有瑞轩科技这样的SI 上市公司的协助下,我们有自信可以逐步解决当前问题,并且做好量产准备。许富舜提到,聿信医疗期望在今年(2020 年)更明确的验证技术、完善产品,达成更多临床试验的同时,加速产品的量产。