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為醫療專業人員提供 AI 支援

Gerardo Hermosillo Valadez | Siemens 年度最佳發明家 | 終身成就獎

數十年來,X 光、CT 掃描與 MRI 等影像技術透過提供患者體內骨骼與組織結構的詳細影像,一直協助醫師進行診療。來自 Siemens Healthineers (SHS)、榮獲 2024 年終身成就類別年度最佳發明家的 Gerardo Hermosillo Valadez 表示:「所有這些技術都會提供影像資料,但只有在獲得正確解讀時,這些資料才有助於診斷。例如,必須有人理解 X 光影像中的細線代表骨折,或是在 MRI 大量影像資料中注意到異常腫塊。我的部門正在開發能解讀醫學影像的 AI 流程,以減輕並支援醫療人員的工作負擔。」

使用人工智慧判讀影像

一名身穿西裝打領帶的男子,站在擁有大型窗戶的建築前。

Gerardo Hermosillo Valadez 榮獲 2024 年最佳度發明家:他的發明開發了解剖智慧

人類通常非常擅長從圖片中辨識事物。例如,多數人都能輕易在 X 光影像中辨認出脊椎,即使影像因患者姿勢不同、拍攝角度不同、骨骼大小差異,或健康與變形脊椎而有所變化。電腦只有透過人工智慧(結合深度學習),並經過大量適當樣本訓練後,才能做到這一點。Gerardo 表示:「透過這種方式,人工智慧可以發展出解剖智慧,使其能在醫學影像中辨識路徑,並正確分類不同的骨骼、器官與組織。同樣地,AI 也能學會區分正常與異常組織。」

塑造整個 SHS 產品系列的創新

AI 驅動的影像辨識在醫院與醫師診所的日常生活中有多種應用:例如,系統可學習根據指令(如「顯示右肩胛骨」)來呈現正確影像資料。它還能在放射檢查中提供自動化支援,判斷注射的顯影劑何時到達待檢查器官,並分析影像資料中可能的病理變化。Gerardo 推動的多項創新已廣泛應用於整個 SHS 產品系列。

不同 AI 學習策略

Gerardo 強調:「人工智慧的表現取決於其訓練資料的品質。為辨識 MRI 影像中的腫瘤,其必須先從我們提供給它的數千張健康人士與患者的影像中學習。」訓練 AI 有三種基本方法:監督式學習、弱監督式學習和自監督式學習。在監督式學習中,AI 所用的每個資料集都附有精確資訊,例如:「影像右上角有一個腫瘤」。在弱監督式學習中,僅提供少量資訊標籤,例如:有腫瘤或無腫瘤。在自監督式學習中,資料完全沒有標籤,由 AI 獨立學習,例如透過遮蔽現有樣本影像的部分內容並「猜測」其樣貌。

一個穿著黑色襯衫的人站在一面白牆前,手持一個深色物件,背景呈現模糊效果。

他的發明影響整個 Siemens Healthineers 產品系列

穿著黑色襯衫、身上有刺青的嚴肅男子站在白牆前,右側光線照亮部分身體。

人工智慧可學習在醫學影像中辨識路徑並將其正確分類。

幾乎如同解剖學圖集般具有智慧

監督式學習是最快且最有效率的 AI 學習方式,但要取得涵蓋所有相關層面的充足訓練資料既費時又昂貴。自監督式學習需要最長的學習時間,但 AI 可獨立運作而無需昂貴資料標籤。Gerardo 說道:「最近,我們一直專注於最新的自監督式學習技術,類似 ChatGPT 所使用的技術。這為我們帶來了巨大的助益,尤其是在解剖智慧領域。現在,我們的 AI 幾乎與解剖圖譜一樣具有智慧,能區分約 200 個不同標記(身體部位)並在影像材料中加以定位。」