图:港大李嘉诚医学院助理院长(创新及技术转移)兼生物医学学院副教授何永基,介绍医疗级AI随身听诊器手机程式“Vitogram®”。\大公报记者林良坚摄
心血管疾病(包括心脏病和中风)是导致本港人口死亡的主要原因之一,更是全球“头号杀手”,而心脏健康筛检亦成为科学家关注的议题。然而,心脏突发恶疾总是难以预测,如果每个人身边都能有位口袋里的“电子家庭医生”,时刻监测身体数据,也许就能帮助预知风险。
有见及此,香港大学李嘉诚医学院助理院长(创新及技术转移)兼生物医学学院副教授何永基教授团队,成功研发医疗级AI随身听诊器手机程式“Vitogram®”,像“电子家庭医生”般,可随时随地分析并反馈心率及是否有心脏杂音等数据,帮助用家在发现心脏疾病症状时可立即求医,给医生提供实时数据。\大公报记者 江凌风、汤嘉平
一年半前,何永基带领团队在马来西亚参展时,隔壁一位参展商突然胸痛。当时何永基带同港大医学院研发的“携带式心电图”参展,即场为对方测量,显示心率竟然超过每分钟200次,何永基形容是“非常不正常”。
休息一段时间后,何永基询问对方,得知该参展商过去亦有这种情况,且胸痛持续10分钟左右即自行缓解。然而因为没有实时监测数据,医生难以判断他的胸痛成因。“去到医院时他又不痛了,监测的数据也是正常的数据。”
录15秒“心音”识别杂音
为帮助便利收集实时心音数据,何永基团队研发一款名为“Vitogram®”的人工智能手机应用系统。“一直以来,医生都是靠听诊器为病人听诊,那我们想,能不能用手提电话来做这件事?现在人人都有电话。”他表示,该系统实现“医疗器械微小化”创新理念,大幅提升了心脏筛查的可及性。据介绍,Vitogram®的最大特点在于不需要额外装置,仅用电话麦克风即可录音。使用者于手机下载该应用程式后,直接将手机贴在胸口(理想情况下应直接接触皮肤),录制约15秒的“心音”,系统便能迅速分析并反馈心率及是否有心脏杂音等数据,是一款手机上的人工智能“听诊器”。
记者面前摆着各种测量心率的仪器,有脉搏血氧仪、智能手表等。“目前大部分市面上的这类产品其实原理都一样,里面都有一盏灯,是用光学的形式测量脉搏。”何永基解释之所以选择以心音作为测量依据,因为心音是每个医学生都必须掌握学习的内容,但目前很少有这类声音数据被电子化、数字化。何永基的学生现场演示Vitogram®应用程式,约15秒后,一阵阵强有力的“砰砰、砰砰”心脏跳动声在房间迴荡,心电图赫然显示在屏幕上。“你们可以听到也可以看到吧?心脏在跳动,大的声音是第一心音S1,小的是第二心音S2。心脏的主要功能是泵血,把血液运行到身体各个部位。”
何永基解释,人的心脏内有四个心瓣,其作用在心脏收缩和舒张过程中防止血液倒流。心瓣是否能正常开合非常重要,不然将导致血液流动困难不畅。“就像家里的水喉被堵住一样,一定会出现问题。四个心瓣都有可能单独出现开合困难的情况,此时血液流动不顺畅便会产生杂音,通过系统(Vitogram®)是看得到且听得到的。”
借算法排却噪音影响
Vitogram®的人工智能系统分析原理主要分为两步。先透过算法去除非心脏相关的杂音,如环境噪音或摩擦声;其次,将清理后的声音数据转换成可分析的医疗资讯。何永基比喻,该过程类似目前大众经常应用的语音转文字技术,“我们的人工智能分析最重要的地方其实就是将心音转换成医生需要的健康数据。”此外,系统还具备即时反馈功能,若手机放置位置不当导致无法收录有效心音,便会立即提示“不成功”,从而引导使用者调整位置。
Vitogram®目前已经获得了国际ISO认证。“将研究成果转化为大众能应用的产品,需要做很多基础工作,比如放在认可度高、安全的云端电脑系统。最重要的是去年我们在本地医院做了500多人的临床测试,确保在真实病人身上能达到我们预期的准确率。”目前系统的准确率维持在80%左右。对于这个数字,何永基的评价是:“和医生一样,媲美医生。80%已经是一个非常好的数字了!”他解释,因应病人心音强弱及病情阶段不同,且使用的电话设备亦有所差异。