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嬰兒便色難判讀 臺東專校以AI助膽疾診斷
新知
第1822期
嬰兒便色難判讀 臺東專校以AI助膽疾診斷
2025-12-12
【記者呂詠倢報導】膽道閉鎖是常見的新生兒疾病,嚴重情況下可能致命,然而,其初步診斷多僅依賴糞便色紙卡判讀,印刷差異與光源條件常造成誤判,錯過治療時機。為解決此問題,國立臺東專科學校資訊管理科主任林國豪,率領學生邱竑仁、陳濟恩與傅堃哲,共創「幫寶識:一種基於嬰兒糞便影像辨識之大便色卡智慧健康預警系統與方法」,一舉拿下2025IIIC國際創新發明競賽金牌。 膽道閉鎖的主要外顯症狀為黃疸,但新生兒因肝臟功能尚未發育完全,經常難以順利代謝紅血球溶解後所生成的「膽紅素」(註一),致使黃疸現象相當普遍,連帶增加識別膽道閉鎖的難度,再加上東亞常見的UGT1A1變異與純母乳哺育的交互作用(註二),讓東亞新生兒的黃疸現象更加盛行;而台東縣作為原住民人口較多的地區,其中阿美族因遺傳因素較缺乏G6PD酵素(即蠶豆症),也會讓紅血球更容易被破壞為膽紅素,加劇黃疸形成。 註一:膽紅素是紅血球溶解後的產物,正常由肝臟處理後可經膽汁排出體外,但若該代謝路徑受阻,膽紅素便會在血液中積聚,造成新生兒眼睛、皮膚變黃的黃疸症狀。 註二:UGT1A1基因負責協助肝臟代謝膽紅素,東亞族群較常見的UGT1A1變異會使膽紅素轉化速度變慢;而當新生兒以純母乳哺育時,乳汁中部分成分又會抑制膽紅素代謝,使兩者相互作用下更容易出現較長時間的黃疸。 臨床上,臺灣家長一般會參考衛生福利部提供之兒童健康手冊,依據其中的「嬰兒黃金九色卡」比照顏色,若嬰兒糞便呈淡黃色或灰白色,則應儘速就醫。但初為人父的林國豪根據育兒經驗指出現有流程缺陷,「色卡印刷不夠精細會有色差,家長在不同光源下容易誤判,手機拍照也會有螢幕色溫的差異。」他說明,這讓醫生也難下定論,只能採再觀察策略,來往檢查間即拖延治療時機,且原鄉家庭多位處交通不便的山海線地區,還需遠赴高雄、台中或台北等地求醫,往返成本十分可觀。 幫寶識系統是以人工智慧深度學習中的卷積神經網路架構為核心,提供其大量的嬰兒糞便圖用以訓練光源判讀與色澤辨識,並將辨識結果與衛福部黃金九色卡中異常、正常色做對照,系統會計算最接近的顏色區塊並給出信心度百分比,數值越高則代表越吻合。學生邱竑仁表示,當初以機器學習方式設計系統,是因其不受情感因素干擾,「有些家長抱著希望孩子沒事的心態,容易下意識錯估糞便異常的狀態。」 談及如何解決光源偏差問題,林國豪解釋:「我們運用圖像資料增強的方法來訓練模型,像是將圖片亮度調整正負20%或做翻轉,來模擬各種拍攝情境。」他也進一步點出,相較國外類似系統,幫寶識最大優點在於操作簡便,對於手忙腳亂的家長而言「隨拍即判」才是重點,「像日本的系統還要去調整角度、光源和色溫,操作太繁瑣,最後都是閒置不用。」 開發過程中,團隊遇到的最大困難在於資料搜集。因網路上公開的新生兒糞便影像不多,學生們只能從臉書社團、學術論文或周遭親友取得品質參差不齊的資料,再花費大量時間進行資料標準化。由此,林國豪也坦言幫寶識若要擴大應用仍有阻礙,「我們做的是封閉型的實驗,還是需要醫學中心或國家計劃的力量,才能搜集到更多樣本,提升判別準確率。」國立臺灣大學醫學院附設醫院小兒部新生兒科主治醫師黃信中也表認同,「臺灣遲遲沒有相關開發,就是因為難保證判讀結果完全可靠,無法贏得民眾信賴。」但他仍肯認這套系統對偏鄉小兒疾病防治而言,具有啟示性意義。 目前幫寶識正在申請專利的階段。展望未來,林國豪以公衛教育角度切入,期許此系統可增進家長對疾病的警覺,「如果家長知道有人特別設計這套系統來檢測膽道閉鎖,或許會更留意嬰兒糞便顏色,甚至能提前了解若不幸患病,後續該怎麼做。」
中華醫大研發特殊凝膠 改良糞檢器驗多種病毒
新知
第1719期
中華醫大研發特殊凝膠 改良糞檢器驗多種病毒
2019-12-25
【記者賴辰瑀綜合報導】有鑑於目前市售檢驗寄生蟲及蟲卵的糞便檢驗器(以下簡稱糞檢器)容易造成廢棄物傾瀉及刺鼻氣體外流等狀況,中華醫事科技大學學生團隊研發「無臭無味高效環保糞便寄生蟲檢驗器」,協助醫檢人員檢測糞便時,提高寄生蟲卵檢驗標準,並免於上述困擾。團隊更持續對此改良,期望能加快檢驗試劑的輸入速度,同時研發可檢測多種病毒的新一系列糞檢器。 糞檢器上主體(左)供病患採檢,下主體(右)由醫檢人員檢驗使用,產品確保檢驗全程密閉,解決以往刺鼻氣體外流的狀況。 圖/陳薔妃提供相較市售糞檢器,該團隊研發的產品可排除有機溶劑傾倒會刺鼻的問題,並能定量檢測檢體。然而經過多次試驗,團隊發現糞檢器加入試劑的速度緩慢,因此他們加大設備的孔徑與管徑,讓試劑更快進入產品,增進操作者分離糞便與檢體的速度,於12日獲得「2019生醫產業與新農業創新創業競賽」佳作獎。該裝置具備可抑制氣體外漏的外蓋式設計、將糞渣與檢體自動分離的特殊膜,以及分離糞渣與檢體的過程中,使糞液及蟲卵只往下方移動的魚籠設計,不僅可精準定量檢體,更能提高寄生蟲卵檢驗的標準。團隊也研究出可將檢體與有機溶劑固化的材料,使糞檢器使用後可直接當作感染性廢棄物丟棄。目前市售糞檢器功能主要只能檢測寄生蟲及蟲卵,因此,除了此次得獎產品「無臭無味高效環保糞便寄生蟲檢驗器」,團隊另外發明新一系列能檢測出多種病毒的糞檢器,從原先的設計加以改良,去除原模具可分離糞渣與檢體的魚籠設計,再利用創新研發的「凝膠」分離糞渣與糞汁。接著醫檢師只需將糞汁搭配試劑套組,便能檢測病毒抗原及糞便潛血。團隊成員陳薔妃說明,希望新一系列產品除了檢測寄生蟲外,還可延伸其他用途,目前已將設計送出打模,即將試用與驗收評估。團隊成員、永康奇美醫院鏡檢組組長魏宏安提及,現有糞檢器由病人採檢完畢後,醫檢師仍需挖取糞便至另外的管子,接著加入市售檢測的有機溶劑,分離糞渣與檢體,再將檢體滴在檢驗配件上。此方法容易導致醫檢師時常暴露在致癌的空氣中,且採檢量不一,因此團隊期盼此研發能夠讓病人採檢後,便直接將糞檢器送至醫院,醫檢師僅需加入試劑,分離糞渣與檢體即可。 然而,慈濟大學醫學檢驗生物技術學系學生呂祐侒提出考量,糞便常規檢測時,還需觀察檢體的外觀、軟硬度等特徵,若直接將試劑滴入糞檢器,可能就看不到糞便的物理性質。團隊則說明,他們會將此建議納入未來改良的範圍,考慮將產品外觀改為透明模式,或其他方法使操作者容易使用。指導老師陸德容提到,糞便檢驗人員需長期忍受糞便異味及有機溶劑的刺鼻味,使其工作意願低落,檢測成效也容易出現誤差。團隊成員王思云與施忻岑對此表示說:「希望此系列的糞檢器產品,可解決臨床上操作者須忍受糞便臭味及有機溶劑揮發的問題,並且能做為未來檢驗糞便自動化的開始。」
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