圖:港大李嘉誠醫學院助理院長(創新及技術轉移)兼生物醫學學院副教授何永基,介紹醫療級AI隨身聽診器手機程式「Vitogram®」。\大公報記者林良堅攝
心血管疾病(包括心臟病和中風)是導致本港人口死亡的主要原因之一,更是全球「頭號殺手」,而心臟健康篩檢亦成為科學家關注的議題。然而,心臟突發惡疾總是難以預測,如果每個人身邊都能有位口袋裏的「電子家庭醫生」,時刻監測身體數據,也許就能幫助預知風險。
有見及此,香港大學李嘉誠醫學院助理院長(創新及技術轉移)兼生物醫學學院副教授何永基教授團隊,成功研發醫療級AI隨身聽診器手機程式「Vitogram®」,像「電子家庭醫生」般,可隨時隨地分析並反饋心率及是否有心臟雜音等數據,幫助用家在發現心臟疾病症狀時可立即求醫,給醫生提供實時數據。\大公報記者 江凌風、湯嘉平
一年半前,何永基帶領團隊在馬來西亞參展時,隔壁一位參展商突然胸痛。當時何永基帶同港大醫學院研發的「攜帶式心電圖」參展,即場為對方測量,顯示心率竟然超過每分鐘200次,何永基形容是「非常不正常」。
休息一段時間後,何永基詢問對方,得知該參展商過去亦有這種情況,且胸痛持續10分鐘左右即自行緩解。然而因為沒有實時監測數據,醫生難以判斷他的胸痛成因。「去到醫院時他又不痛了,監測的數據也是正常的數據。」
錄15秒「心音」識別雜音
為幫助便利收集實時心音數據,何永基團隊研發一款名為「Vitogram®」的人工智能手機應用系統。「一直以來,醫生都是靠聽診器為病人聽診,那我們想,能不能用手提電話來做這件事?現在人人都有電話。」他表示,該系統實現「醫療器械微小化」創新理念,大幅提升了心臟篩查的可及性。據介紹,Vitogram®的最大特點在於不需要額外裝置,僅用電話麥克風即可錄音。使用者於手機下載該應用程式後,直接將手機貼在胸口(理想情況下應直接接觸皮膚),錄製約15秒的「心音」,系統便能迅速分析並反饋心率及是否有心臟雜音等數據,是一款手機上的人工智能「聽診器」。
記者面前擺着各種測量心率的儀器,有脈搏血氧儀、智能手錶等。「目前大部分市面上的這類產品其實原理都一樣,裏面都有一盞燈,是用光學的形式測量脈搏。」何永基解釋之所以選擇以心音作為測量依據,因為心音是每個醫學生都必須掌握學習的內容,但目前很少有這類聲音數據被電子化、數字化。何永基的學生現場演示Vitogram®應用程式,約15秒後,一陣陣強有力的「砰砰、砰砰」心臟跳動聲在房間迴盪,心電圖赫然顯示在屏幕上。「你們可以聽到也可以看到吧?心臟在跳動,大的聲音是第一心音S1,小的是第二心音S2。心臟的主要功能是泵血,把血液運行到身體各個部位。」
何永基解釋,人的心臟內有四個心瓣,其作用在心臟收縮和舒張過程中防止血液倒流。心瓣是否能正常開合非常重要,不然將導致血液流動困難不暢。「就像家裏的水喉被堵住一樣,一定會出現問題。四個心瓣都有可能單獨出現開合困難的情況,此時血液流動不順暢便會產生雜音,通過系統(Vitogram®)是看得到且聽得到的。」
藉算法排卻噪音影響
Vitogram®的人工智能系統分析原理主要分為兩步。先透過算法去除非心臟相關的雜音,如環境噪音或摩擦聲;其次,將清理後的聲音數據轉換成可分析的醫療資訊。何永基比喻,該過程類似目前大眾經常應用的語音轉文字技術,「我們的人工智能分析最重要的地方其實就是將心音轉換成醫生需要的健康數據。」此外,系統還具備即時反饋功能,若手機放置位置不當導致無法收錄有效心音,便會立即提示「不成功」,從而引導使用者調整位置。
Vitogram®目前已經獲得了國際ISO認證。「將研究成果轉化為大眾能應用的產品,需要做很多基礎工作,比如放在認可度高、安全的雲端電腦系統。最重要的是去年我們在本地醫院做了500多人的臨床測試,確保在真實病人身上能達到我們預期的準確率。」目前系統的準確率維持在80%左右。對於這個數字,何永基的評價是:「和醫生一樣,媲美醫生。80%已經是一個非常好的數字了!」他解釋,因應病人心音強弱及病情階段不同,且使用的電話設備亦有所差異。