從4成推升到6成 AI助力大腸息肉發現率創新高

被訓練成功的AI,只要在0.5秒內就能找到並框出病人腸道內的息肉。(大林慈濟醫院提供)

被訓練成功的AI,只要在0.5秒內就能找到並框出病人腸道內的息肉。(大林慈濟醫院提供)

國內每年平均有1.8萬人被新增發現罹患大腸癌,而及早發現大腸癌的利器就是接受大腸鏡檢查。但研究發現,傳統的充氣大腸鏡檢查,仍有26%的息肉不會被發現。有鑑於此,嘉義大林慈濟醫院自國外引進換水大腸鏡技術,再結合AI,開發出一套「人工智慧即時大腸息肉自動偵測系統」,讓大腸鏡在乾淨的腸道中,以及AI的精準協助之下,找到息肉,降低息肉發展為大腸癌的機會。

大林慈濟醫院腸胃內科主治醫師唐家沛表示,傳統的大腸鏡檢查是利用充氣大腸鏡,即大腸鏡進入病人腸道後,醫師再以充氣法,將空氣打進病人腸道內,把扁塌的腸道撐開來,讓醫師較易於尋找病人腸道中的息肉。而研究指出,未被發現的息肉有58%的機率,在3到5年內發展為大腸癌;由此可見,醫師要盡其可能的及時找到每顆息肉,有多麼重要。

充氣大腸鏡技術息肉發現率很難突破40%

但腸胃內科醫師常會碰到病人前一天清腸不確實,以致於腸道內還是有殘餘的糞便;又或者息肉太小、扁平息肉又藏在腸道皺褶處等因素,現實情況中就是無法把病人腸道中每個息肉都一個個揪出來。

研究顯示,使用充氣大腸鏡技術,若能在100個病個人中找出25人至少有一顆息肉,即有25%的息肉發現率,就算勉強過關;而經驗純熟的腸胃內科醫師即使再仔細,息肉發現率也很難突破40%。

為提升大腸息肉發現率,大林慈濟醫院請到發明換水大腸鏡的洛衫磯大學梁永亨教授來台,傳授換水大腸鏡技術。即在大腸鏡進入病人腸道後,以灌水取代充氣,即先把病人的腸道清洗乾淨,再開始正式的檢查時,腸道就無髒汙干擾物。事實證明,這麼做果然將息肉發現率從原本的25到38%,一舉推向了41到43%。

大林慈濟腸胃內科主治醫師唐家沛自國外換水大腸鏡技術,並與嘉義大學資管系合作開發AI技術,成功研發出一 套人工智慧即時大腸息肉自動偵測系統。(唐家沛醫師提供)
大林慈濟腸胃內科主治醫師唐家沛自國外換水大腸鏡技術,並與嘉義大學資管系合作開發AI技術,成功研發出一 套人工智慧即時大腸息肉自動偵測系統。(唐家沛醫師提供)

唐家沛醫師說,換水大腸鏡執行了一段時間,團隊就在想,醫師用肉眼尋找息肉,難免會疲勞、分心,不如試著請AI來代勞,說不定可以再把息肉發現率推升到另一個層次。他跟嘉義大學資管系林土量和張宏義教授聊起他的想法,認為確實可以試試看,於是開始動手研發。

蒐集超過1.2萬張照片進行AI訓練

他說,要AI代替人尋找大腸息肉,就要先教會它什麼是大腸息肉?息肉又分哪幾種?病理標記等過程。

於是他開始利用大量檢查影像建立資料庫,總計蒐集超過1.2萬張大腸鏡息肉照片,加上從50部影片截取的照片檔,與病理資料結合,進行AI訓練。整整花了6個月到1年的時間,AI的表現才終於通過他們的考核。現在平均只要0.5秒,AI即可在大腸影像上,正確辨識,並框出息肉所在的位置。

有了AI這個生力軍的加入,嘉義大林慈濟以換水大腸鏡結合AI,息肉發現率果然更上一層樓,上升到55到63%。

傳統大腸鏡使用充氣法,息肉發現率很難超過40%;若是使用國外引進的換水大腸鏡即可將發現率推升至41到43%,若再輔以AI的協助,息肉發現率則可再推升至55到63%。(大林慈濟醫院提供)
傳統大腸鏡使用充氣法,息肉發現率很難超過40%;若是使用國外引進的換水大腸鏡即可將發現率推升至41到43%,若再輔以AI的協助,息肉發現率則可再推升至55到63%。(大林慈濟醫院提供)

為了證明AI在大腸鏡檢查中確實扮演了關鍵的角色,大林慈濟團隊還進行臨床試驗,結果即使是傳統的充氣大腸鏡,在AI的輔助之下,亦可增加50%的息肉發現數。即好比原來沒AI的幫忙,充氣大腸鏡可以找到4顆息肉,加入AI的協助之後,就能找到6顆息肉。

換水大腸鏡比充氣大腸鏡耗時

此外,若是沒有AI協助,光仰賴換水大腸鏡還是有18%的息肉無法被找到,加入AI之後就可提高約15%被遺漏息肉的發現率。

話雖如此,唐家沛強調,目前全國還是只有嘉義大林慈濟及桃園市中壢長榮兩家醫院,是使用換水大腸鏡加上AI輔助的大腸鏡檢查方式;究其原因,主要還是換水大腸鏡比充氣大腸鏡耗時,平均每個病人都要多花5到10分鐘的檢查時間,一整天下來醫院就得少排好幾個病人做檢查。但相對換水大腸鏡加上AI檢查品質則會大幅提升。

根據統計,先進國家的大腸鏡檢察雖也有以AI做輔導,但息肉發現率還是不如我以換水大腸與AI相互結合。(大林慈濟醫院提供)
根據統計,先進國家的大腸鏡檢察雖也有以AI做輔導,但息肉發現率還是不如我以換水大腸與AI相互結合。(大林慈濟醫院提供)

但他認為這個問題,只要熟能生巧就能解決,而只要各大醫院及腸胃內科醫生願意學,大林慈濟醫院都很願意協助推廣。

AI會把病人腸道殘餘糞便誤認為息肉

另一個缺點則是,目前使用換水大腸鏡加上AI輔助辨識大腸息肉的精準度雖然高,但偽陽性也不低。原因是AI有時還是會把病人腸道中未沖洗乾淨的殘餘糞便誤認為息肉,造成不小困擾。

不過,這也再度顯示AI就像人一樣,「我們要使用人工智慧,就要先做好工人智慧」。正所謂學無止境,我們既然期待AI成為醫師不可或缺的好幫手,就要持續訓練、調整AI自動偵測大腸息肉的模型,繼續增加息肉的發現率,降低大腸癌的發生,才能造福更多的病人。

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