淺談電腦輔助偵測(CADe)與診斷(CADx)

隨著人工智慧 (AI) 與機器學習 (ML) 技術的飛速發展,醫療影像診斷領域正迎來前所未有的變革。電腦輔助偵測 (CADe) 與電腦輔助診斷 (CADx) 系統,作為 AI 在醫療影像領域的兩大應用,正深刻地改變著傳統的診斷模式。

CADe:影像偵測的得力助手

CADe (電腦輔助偵測) 系統主要功能在於透過分析醫學影像,如超音波、X 光、電腦斷層掃描 (CT) 及磁振造影 (MRI),快速標記出影像中可能存在的病變區域,協助醫師早期發現潛在異常。值得注意的是,CADe 僅提供影像標記,並不給予明確的診斷結果。例如:

  • 在胸部X光影像中,標示出潛在的肺結節。

  • 在乳房攝影中,標示出可能的微鈣化點。

CADx:精準診斷的智慧專家

相較於CADe,CADx (電腦輔助診斷) 系統更進一步,不僅能偵測影像中的異常,更能根據這些異常提供可能的診斷結果,輔助醫師進行更精確的診斷。例如:

  • 惡性風險評估:分析乳房攝影或超音波影像,評估腫瘤的惡性風險。

  • 分期診斷:分析影像中的腫瘤大小、淋巴結轉移等特徵,輔助醫師進行癌症分期。

技術突破:深度學習的顯著優勢

傳統的電腦輔助(CAD)系統,若僅仰賴專家人工找出影像關鍵特徵,往往曠日費時,而深度學習則扭轉了這樣的狀況。

深度學習具備「自動擷取」特徵的能力,模型能從原始影像中學習並提取多層次的特徵,輕鬆掌握各種簡單到複雜目標。

這種「自動特徵提取」的能力,不僅夠處理更複雜的影像數據,還可以發現傳統方法難以察覺的細微特徵。加上醫療影像愈趨多樣,提供了更充足的訓練資源,推動CAD技術的快速發展。

提升診斷準確度的關鍵:精準人工標記

在CAD系統的建構中,醫師標記與深度學習是緊密結合、缺一不可的關鍵步驟。兩者並非單純的先後關係,而是一個迭代、協作的過程。

在建立模型前期,收集大量的醫療影像資料,由經驗豐富的專業醫師進行精準的人工標記,標註出影像中病變的位置、類型和嚴重程度;這些標記資料就如同AI的「老師」,提供模型學習的正確答案。

過程中,可能需對影像資料進行預處理,例如去除影像雜訊、調整對比度與亮度等,幫助提高模型的學習效率。

模型初步訓練後,可能準確度不高,但它可以作為後續優化的起點。

例如,使用未標記的影像讓模型自動標記,醫師複核修正,並補充模型遺漏的病變。透過這樣的操作,模型的準確度會不斷提高。模型也能自動從這些標記過的影像中學習複雜的特徵,建立病變與影像特徵之間的關聯性。

深度學習的優勢在於能夠高效處理大量資料,提取人眼難以察覺的細微特徵,賦予模型強大的分析能力。人工標記則確保了訓練資料的品質,兩者相輔相成,輔助醫師進行更精準的醫療診斷。

法規要求

TFDA 近期發布《人工智慧/機器學習技術之電腦輔助偵測 (CADe) 及電腦輔助診斷(CADx)醫療器材查驗登記技術指引》,明確規範相關產品的技術要求。

  • 產品設計規格:應詳述演算法架構及其理論依據,包括影像處理流程、參考標準及計分方式,以確保產品運作的透明性與可解釋性。

  • 臨床前測試:應提供網路安全測試、軟體確效資料或其他與產品宣稱功能相關的測試結果,以驗證系統的穩定性與安全性。

  • 臨床證據資料:可採用前瞻性或回溯性臨床試驗設計,測試資料集須具代表性,並清楚說明資料來源、取得方式及其適用性,以確保反映實際臨床應用情境。

  • 臨床結果分析:應比較 AI/ML CADx 的獨立判讀與臨床醫師的傳統診斷結果,評估系統在臨床決策中的診斷效能,確保其臨床價值與可靠性。

發展現況

已有數款CADe產品獲得TFDA核准,例如,一款對肝部電腦斷層影像處理軟體,透過影像數據學習肝結節的特徵,輔助醫師進行診斷,大幅減少人工閱片的時間。另一方面,CADx產品也逐步應用於臨床,如「糖尿病視網膜病變AI輔助診斷系統」,可對視網膜病變分級,幫助醫生提供更精準的病患更管理與照護。

隨著 AI 技術的不斷進步,CADe 與 CADx 正在重塑醫療影像診斷的未來。CADe 幫助醫師更快發現潛在異常,而 CADx 則進一步提升診斷的準確性與臨床決策效率。醫學與 AI 的融合正在改變傳統醫療模式,為臨床診斷帶來更多可能性。

參考資料

人工智慧機器學習技術之電腦輔助分流(Computer Aided Triage)醫療器材軟體查驗登記技術指引

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