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侦测最细微的颤抖,张荣森实验室 Vibrasee 让帕金森氏症提早现蹤


2020-06-18


侦测最细微的颤抖,张荣森实验室 Vibrasee 让帕金森氏症提早现蹤

从过往的先射箭再画靶,到先找靶再射箭,这两种截然不同的产品开发态度,是张荣森实验室执行长张焜杰接受位于硅谷的奇点大学(Singularity University)震撼教育后,最深刻的体悟。针对帕金森氏症所开发的非侵入式光学振动检测技术 Vibrasee,就是他们目前全力发展、能谋求人类长远福祉的主力产品。

帕金森氏症是一种影响中枢神经系统的慢性神经退化疾病,目前普遍的医学共识是没有办法被治癒。张焜杰在硅谷曾跟许多神经科医师讨论,发现目前医界对帕金森氏症的治疗有两个主流方向,一是早期诊断,让病患在用药上有多一点选择,延缓恶化;另一主流是神经再生术,也就是把脑神经长回来,是目前公认唯一有机会能根治帕金森氏症的方法。

早期诊断早期用药

无论是延缓或是根治,相关研究都指出早期发现、早期治疗,效用都比晚期才开始来得好。因此张焜杰导入蓝图(Blue print)的概念,将 Vibrasee 的目标分成三个层次,其中最高层次目标是协助医师将提早诊断的时间从 1~2 年推进到 10~20 年,让病患生活品质得到改善。

第二层次的目标是以机器学习协助医师增加诊断上的判断度,特别是针对帕金森的非典型症状——手不会抖但脚不良于行,若医师只用肉眼观察很容易误判。第三层次则是病况与用药评估,以 Vibrasee 协助医师正确评估病患的颤抖程度,随时调整药物,是目前研发团队可以完成的功能。

「神经疾病是医学研究中参破最少的科目,大部分的神经内科医师所使用的工具有限,核磁共振成像(MRI)则设备贵,病人光排队就要花 1~3 个月,所以成长空间大」,张焜杰将脑神经疾病的相关研发成果比喻成医界的全新圣杯,特别是全球高龄人口激增,神经疾病发生率又佔老年人口的 15 ~ 20%,将有越来越多人受其所苦。

全局视野,Vibrasee 将微小肢体颤抖放大识别

Vibrasee 是一种非侵入式光学振动检测技术,使用特殊光学技术,让微米级的皮肤振动影像增幅,再透过电脑分析皮肤或肢体振动的模态、频率、形状,提供全面的振动资讯给医师作为诊断参考。简单来说就是设计製造一个「震动放大器」,将微小的颤抖放大到肉眼可以识别。

「人的肢体颤抖属于低频,在过去会被归类为杂讯,但现在可以把真正的杂讯和颤抖的讯息区分出来,应用光学计算将 x、y、z 轴的条纹变化量放大,把低频区分得更详细」,张焜杰解释。

侦测最细微的颤抖,张荣森实验室 Vibrasee 让帕金森氏症提早现蹤      侦测最细微的颤抖,张荣森实验室 Vibrasee 让帕金森氏症提早现蹤 张荣森实验室研发Vibrasee,使用特殊光学技术,侦测帕金森氏症最微小的震动。(张荣森实验室提供)

目前研发团队总共收集了五十几笔的病例数,加上之前做的前期量测共有近 150 笔病例。这样的数量相比其他竞争者看似很不足,但张荣森实验室採样方式为 comprehensive information,也就是每个病例的取样範围非常大,有别于来自澳洲的主要竞争者 Global Kinetics Corporation (GKC),他们以穿戴式装置判断单点震动行为。

「GKC 需要收很大量的数据才能判断,但却会面对这个点是否有代表性的问题,而我们则是将整只手颤抖的状况以光学方式拍摄,如果每张图片的解析度有 800*600,一秒有 60 张图片,每个病人拍摄 10 秒钟,那最多可以有 40 万个以上的频率特徵可以进行学习。」

 AI 学习,异中求同

「传统的工业自动化或是 AI 学习,常常犯的错是同中求异,因此学习进度非常缓慢,但我们认为最好的学习方式是异中求同」,张荣森老师特别点出这两种侦测差异,「也就是给机器看各式各样的狗照片,让他自己归纳出这是狗。」这也是团队产品开发的关键与主要竞争优势。收集到特徵后,再应用机器学习把看到的影像跟医师临床诊断结果做比对,建立模式与疾病之间的对照关係。目前 Vibrasee 的準确度已达 80%,预计 1~2 年内就可以超过 90%。

除了帕金森氏症外,团队也收集原发性颤抖症、舞蹈症、ADHD 等各式各样的疾病。「帕金森症是我们第一个目标,未来我相信这些疾病都可以用这个产品去定位。」张荣森实验室接受科技部萌芽计划的帮助,目前正进行天使轮投资,也获得全球知名的「米高·J·福克斯帕金森病研究基金会」(Michael J. Fox Foundation)合作意向,可取得美国的病例来做研究。

科技发展终究会趋同

「新的科技在短期内被高估,但科技在长期被严重低估」,例如 Led 过了十几年才普及,也因此新创团队在研发新科技时常常很沮丧,但若往长期看,这些科技一定是每个人都会需要。科技发展终究会趋同。「因此从科技来创业的人要有这个大局观」,这是张焜杰从硅谷回来后对自己与整个团队的期待,



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