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顯微鏡構造原理 在 科技大觀園 Facebook 的精選貼文
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顯微鏡構造原理 在 台灣物聯網實驗室 IOT Labs Facebook 的最讚貼文
【AI浪潮席捲醫療業】透視5大類醫療影像辨識的AI應用場景
常見的醫療影像包括了X光、超音波、CT、MRI,以及近年興起的數位病理。由於拍攝技術不同,決定了影像性質和張數多寡,更影響了AI模型訓練的難易度和應用場景
文/王若樸 | 2019-04-16發表
醫療影像一直是窺視人體內部結構與組成的方法,其種類包括了X光攝影、超音波影像、電腦斷層掃描(Computed Tomography,CT)、核磁共振造影(Magnetic Resonance Imaging,MRI)、心血管造影和伽瑪射線等等。
其中,X光攝影、超音波攝影、CT、MRI,以及近來興起的數位病理,都是目前用來打造醫療影像AI常見的類型。這幾種影像因為拍攝技術不同,決定了影像性質和張數多寡,也影響了打造AI模型的難易度和應用場景。
就影像性質來說,臺北榮總放射線部主任郭萬祐表示,X光片、CT、MRI等影像的切片厚度(即每隔多少身體厚度拍攝1張斷層影像的距離)分別是0.16毫米、0.625毫米以及1~2毫米,與數位病理切片的0.11微米相比,解析度相對低,因此從硬體需求角度來看,是醫療影像AI的入門首選。
常見醫療影像AI的類型與應用場景
在這些醫學影像中,「X光和超音波屬於初階檢查,」中國附醫人工智慧醫學診斷中心主任黃宗祺表示,這兩類檢查的拍攝門檻不高,因此累積出大量、各式各樣的影像資料,滿足訓練AI模型的先決條件。
X光攝影是利用X光對不同密度物質的穿透性來成像,密度越高,X光穿透性就越低,在底片上的成像就越白,反之越黑。不過,臺大生醫電資研究所所長張瑞峰指出,「X光攝影將原本立體的多張橫切面影像疊壓為一張平面影像,」因此,一張X光影像中涵蓋了龐雜的訊息,不僅病灶可能會被組織、器官重疊處擋住,小於1公分的腫瘤也難以檢測出,得靠CT進一步檢查才行。
而超音波攝影,則是利用超高頻率的聲波來穿透人體,將不同組織反射回來的聲波轉換為畫面,來呈現體內組織或器官構造。超音波的好處是沒有輻射,但黃宗祺指出,超音波影像雜訊高,難以偵測初期病徵。就乳房腫瘤檢測來說,需要不斷追蹤,才能確定疾病狀況,但也可能因此錯過即早治療的時機。
因此,就X光和超音波來說,AI的應用場景,主要是協助醫生快速從訊息含量大的影像中,找出肉眼難以發現或容易忽略的初期病徵。在2年前,AI權威吳恩達的團隊所設計的CheXNet模型,以121層卷積神經網路(CNN)架構和美國國衛院釋出的胸腔X光資料集訓練而成,就可以做到早期偵測來輔助醫生診斷。
或像中國附醫所開發的乳癌超音波AI輔助分類系統,利用4萬多筆超音波影像和深度學習Xception架構打造而成,能在人眼難以判斷的初期階段,就偵測出腫瘤,「甚至早3、5年就發現了。」黃宗祺強調。
至於CT和MRI,「屬於進階檢查。」黃宗祺表示,兩者專門用來檢查腦、心、肺、腹部臟器等重要器官,門檻較X光和超音波高,成像也較清晰、細緻。但有別於X光片和超音波影像,CT屬於3D影像,透過X光來掃描人體,經電腦重組,以多張橫切面影像來呈現立體的檢查部位,並根據每張橫切面影像的間隔,分為厚切與細切,間隔越小,越能呈現完整的器官。單一次CT掃描可產生數百張影像,也才有機會能夠發現1公分以下的小型腫瘤。
MRI同樣也是一種3D影像,其原理是利用強大的磁場與人體內的氫質子產生共振,再透過電腦處理共振訊號後成像,可以清楚呈現出軟組織和重要器官的結構,像是腦、心、腹部臟器和骨骼關節等部位。MRI掃描一次可產生數百甚至數千張影像,畫質比CT更好。
要進行CT影像和MRI的影像辨識時,雖然醫生容易從清晰的影像中找到病灶,但這兩者每次掃描動輒就產生數百張影像,要從中尋找病灶,不管是標註還是診斷病情,都相當耗時。
臺北醫學大學副校長暨北醫附醫影像部主任陳震宇以肺結節CT掃描來說明,一次拍攝會產生500張影像,而醫生至少得花20分鐘,才能找出肺結節的位置。病人數量一多,醫生不僅要花更多時間來檢驗,準確率也會因長時間作業而下降。
不過,也因為人工判別CT和MRI相當費時,正是醫療影像AI擅長的的應用場景。這也是為何北醫附醫正計畫建置一套肺結節AI輔助偵測系統的緣故,就是為了縮短看片時間,讓醫生有更多時間在病人身上。
吳恩達研究團隊利用美國國衛院釋出的胸部X光資料集,打造出CheXNet模型,可辨別肺部14種疾病,並以熱成像圖來顯示病灶位置。
醫療影像AI新挑戰:數位病理切片
數位病理是醫界近幾年的新浪潮,可以將原本只能在顯微鏡下察看的病理切片,改成直接在電腦上進行。它的出現,是醫療影像AI的新方向,卻也是一個高難度的挑戰,因為數位病理的製作複雜,需經過組織處理、染色切片,以顯微鏡觀察、再掃描至電腦儲存,仰賴醫生專業經驗與時間。
不只如此,數位病理的檔案容量還相當大。與CT、MRI不同,數位病理和X光片一樣都是平面影像,但單一張影像的解析度卻比X光片、CT和MRI高上1,000倍,可達1GB至2GB。因此要拿來訓練AI,不只資料儲存是一大挑戰,訓練模型的時間也需要更久。以數位病理起家的臺灣AI醫療影像新創雲象科技就提到,曾有一次要用一個100層的殘差網路ResNet來訓練每張解析度高達1萬×1萬的影像,得靠GPU搭配600GB系統記憶體才能運算。
不過,臺灣在數位病理的AI應用已經起步了,林口長庚醫院就找來雲象科技開發了一套準確率高達97%的鼻咽癌偵測模組。北醫附醫已經開始將上千片肺癌數位病理交由放射科醫生,要展開部分標註的工作。臺北榮總今年也計畫投資數位病理。
然而,不管是哪種影像類型,在打造AI系統時,都會面臨資料收集的挑戰。也因此,科技部2年前特別發起醫療影像計畫,聯合國內3家大型醫學中心,要利用國人的醫療影像資料,來建置一個大型AI醫療影像資料庫,推動醫療影像AI的發展。
臺北醫學大學附設醫院自去年起,找來了10名擁有2年經驗以上的主治醫生,著手建置肺結節AI醫療影像資料庫,目前已完成1,500例的影像標註和語意標註,今年還要再新增2,000例。
附圖:【超音波影像AI實例】中國附醫旗下子公司長佳智能,開發一套乳癌超音波AI輔助分類系統,可以辨識乳房腫瘤及其良、惡性程度。目前,腫瘤辨識率達9成以上,而腫瘤良、惡性辨識率則約7成左右。(攝影/李宗翰)
X光影像AI實例
MR影像AI實例
臺北榮總與臺灣人工智慧實驗室以6個月的時間,打造出一套能在30秒內就揪出腦轉移瘤的AI系統DeepMets。今年4月份最新結果顯示,DeepMets準確率已達95%。 (攝影/洪政偉)
CT影像AI實例
數位病理影像AI實例
林口長庚醫院與雲象科技共同打造一套鼻咽癌AI偵測系統,由醫院提供數位病理切片資料,雲象負責進行模型訓練,經過2年優化,目前準確率達97%。 (圖片來源/雲象科技)
資料來源:https://ithome.com.tw/news/129973…
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水晶頭顱,世紀大謊言?
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好!我們開始吧!
水晶頭顱,在南美洲的民族傳說裡面都有出現過,傳說中一共有13個水晶頭顱,12個水晶分別去看守12個行星,而最大的一個水晶頭顱就是控制其他十二個,所以一共有十三個!在印第安人的傳說裡面曾經有記載,以前他們的大祭司是用水晶頭顱來預測未來,它會說話和唱歌,唱歌?
水晶頭顱醒?好好野?哇哇哇!哈哈哈!
當集聚十三個時,就會解開人類的起源和宇宙之謎。
而在瑪雅人的傳說裡面也有記載,它是大祭司用來做占卜和預測未來的工具。而他們需要在瑪雅曆法的最後一天,也就是2012年12月21號找齊全部十三個水晶頭顱,不然地球就會偏離軌道,而世界就會滅亡。。。
我們還是好端端的站在這裡。。。
而在阿茲特克文明裡面更加恐怖,它是用來摧毀人體的,在我之前的影片也有講到,阿茲特克文明裡面有記載他們是拿人做獻祭,他們把抓到的俘虜先培訓和養肥半年,還要彩排的,確保在大祭典上面沒有出錯,他們把人放在祭壇上面,剖開他的胸膛,挖出他的心臟獻給他們的太陽神惠茨羅伯底里,Huītzilōpōchtli ,
為什麼他們要這樣做呢?根據他們的神話,太陽神和他姐姐鬥爭中,最後殺了他姐姐考約爾克兆圭(Coyolxauhqui)也就是月亮之神。
祭品頭顱過後會被割下放在尖樁上,而剩下的屍體會被分成幾段,分給貴族當作是考約爾克兆圭的肉來吃。但是西班牙人來到新大陸後,就大量的屠殺這些所謂的野蠻人,究竟誰才是野蠻呢?
如果要說這個水晶頭顱的起源,就不得不提這個人,他叫米歇爾。黑吉斯,出生於1882年,是英國的冒險家,由於他並不按照考古學的角度去考察古蹟,比較像是魯莽的冒險家,所有的探險並沒有書面上的記錄,只有他自稱的故事,有時甚至用上炸藥來炸開古蹟。而電影裡面的indiana jones就是一他為原型,這個人非常好大喜功,也出過三本書,Battles with Giant Fish, Danger, My ally 還有Land of wonder and fear.
大家可以去找來看看。
回到這裡,在他的其中一本書叫Danger,my ally, 直譯就是危險,我的同盟裡面有說的,他宣稱瑪雅文明其實是亞特蘭提斯的遺族創造的另外一個文明,他在裡面也有提到水晶頭顱,他稱之為Skull of Doom. 直譯就是厄運頭顱,在書裡面有提到這個水晶頭顱是屬於瑪雅大祭司的,可以用來下詛咒,被下咒的人必死無疑,在書中,他說必須保密他的來源。的確他在那個時候的確是有一些照片證明他去過魯班圖,但是在1926年他離開魯班圖時,並沒有聲稱這次冒險發現任何的歷史文物。以他那麼好大喜功的人,應該會在向全世界公佈的。
但是那個時候只是書裡面有說到水晶頭顱,並沒有實際看過。
到了他去世後的一段時間,他的養女自稱在1924年,和他養父米歇爾。黑吉斯找到了傳說中的瑪雅失落的城市,叫luBaantun 魯班圖,也就是現在的洪都拉斯裡面的伯利茲Belize。在一個山坡上,她在一堆廢墟中找到了一個水晶頭顱,這個和人的頭骨一般大小的水晶頭顱是用純水晶製作的,光滑的表面讓它反射光線,所以安娜聲稱她就是看到閃爍的東西而注意到這個水晶頭顱。
那麼為什麼這個水晶頭顱那麼特別呢?
首先這個水晶頭顱的原料是用石英晶體,也就是white milky quartz,這是世界上僅次於鑽石硬度的材料,如果要打磨這個水晶頭顱至光滑的表面,需要用上鑽石來切割,而關於它的構造,除了眼窩的位置和真實女性頭顱有點出入之外,幾乎是百分之八十吻合人的頭骨構造,它的下顎可以和頭骨連接,也可以和它分開,而鼻骨則是用三塊水晶拼成的。據稱如果放它在有風的地方,房間的四周,還會發出隱隱約約的聲音,聲音中還帶有一些悅耳的銀鈴聲。
隱藏在基底的棱鏡和眼窩的透鏡片結合在一起,但是近代光学產生於17世紀,而這個水晶頭顱的作者應該非常了解人體的構造還有光學原理,如果這真的是像報導中的3600年前的作品,那就顛覆了我們對於瑪雅人的認知。
當時的人當然不相信安娜所講的話,所以他們把水晶頭顱交到一個電子檢驗公司,叫惠普,而負責人則是法蘭克。多蘭。他們所做的測試結果是:
1. 確定這是100%水晶
2. 確認下顎和頭骨是同一種水晶
3. 查證不到年份,由於水晶裡面完全沒有碳,所以不能用碳年份來計算。
4. 用顯微鏡來查看,沒有看到任何雕刻痕跡。
5. 壓電性能測試,當用力去壓水晶的表面,就可以把電荷導入水晶當中。
由於是水晶有這個壓電性能,因此法蘭克覺得存儲意識的可能性是有的!
當這個報告出來後,安娜更借題發揮,說這個水晶頭顱可以預測未來,凡是任何世界的大新聞,它就會流汗。。。流汗?ok,當時正在盛行心靈崇拜,因此也有了不少的水晶頭骨的追隨者。有些人說,當他摸到水晶頭顱的時候,他可以和其溝通,有些就說看到它會想睡覺,有催眠的功效,而有些人則是說可以和外星人溝通等等。
在2008年,這個水晶頭顱也在心靈博覽會上面展覽過,而安娜也有出現並且分享她找到水晶頭顱的故事。
那麼除了安娜這個Skull of Doom 之外,其實還有三個分別在倫敦和巴黎,還有華盛頓的史密森尼博物館。
巴黎和倫敦的水晶頭顱是源自於同一個法國的古董商,叫尤金。伯班,而華盛頓的史密森尼博物館也有他的收藏品,大部分都是阿茲特克文明的古物。所以他們更堅信這些水晶頭顱是源自於阿茲特克文明,
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