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更新日:2018/03/23 大學眼科 編輯

台灣眼科醫師打造AR顯微鏡,擊敗麻省理工學院奪冠

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黃宇軒,一位擁有資工靈魂的眼科醫生。為了改善醫院內的各式問題,他攻讀台大資工博士,率領團隊打造出CatAR顯微鏡,能幫助眼科醫師快速學習白內障手術技巧,獲得國際會議UIST肯定。

白內障,是「致盲率」最高的眼睛疾病。全球4千萬名失明人口中,有半數是因為罹患白內障,卻未接受手術治療引起;台灣的白內障患者人數,更從2013年起正式突破百萬。

這項手術的意義重大,但對眼科醫師來說,要學習如何動刀,過程無比艱辛。

「 白內障手術最重要的關鍵步驟,需要在像是直徑不到1公分的鮪魚罐頭上面,打開一個完美的圓形開口。 」眼科醫師黃宇軒說,要是開口太大、裂開,就可能影響患者術後的視力。

實際執行白內障手術時,眼科醫師得像這樣,透過眼角膜表面切開的開口,用鑷子將囊袋撕出圓形。

白內障手術「出師」慢,AR來幫忙

難的是,一名眼科醫師要「出師」,獨當一面完整地執行手術,至少需要2年訓練時間。主要原因是,時至今日的訓練方式,是將「豬眼睛」、「矽膠眼」等輔助器材放置顯微鏡中,由學生操作模擬、老師透過副鏡(助手鏡)指導。可是鏡頭底下,只能知道犯了錯,卻不知道手部動作何時有誤,得不時抬頭轉移視線,過程並不友善。

另一方面,傳統教學診模式也沒辦法確保學生的學習進度,因為器材模擬終究與人體有所差異,而絕大部分的住院醫師練習不足,其實無法獨力完成手術,導致「出師」時間緩慢。這也是黃宇軒最在意的地方,該怎麼做,才能讓新手醫師快速地進步。

CatAR顯微鏡,就是一款滿足基礎訓練與判斷學習成果的白內障手術教學儀器。

CatAR顯微鏡,是由台大資訊與多媒體所Scope+團隊打造而成,多次獲得國際會議肯定。

2015年,這台CatAR顯微鏡,仍只是第一階段雛形,命名為Scope+,卻在人機互動與使用者介面設計領域的頂尖國際會議 UIST上,擊敗麻省理工學院、日本產業綜合研究所、迪士尼研究中心等機構,獲得Best Demo第一名。

負責領軍的黃宇軒,既是眼科醫師,同時也身是台大資訊網路與多媒體研究所博士候選人。骨子裡的資工魂,讓他一直對於創新這件事,難以忘懷。

現年38歲的他,從小學三年級就開始對寫程式有興趣;就讀長庚醫學系五年級時,也曾經和同學組隊參加全國程式設計競賽、通訊軟體競賽,寫出醫療軟體「掌心華陀」和遊戲「幻境迷城」,分別拿下亞軍和冠軍成績。

雖然沒有全力投入資訊領域,但進入台大眼科實習後,黃宇軒發現,「醫院裡很多事情仍是用傳統方式解決」,例如科內當時共有13種類型的儀器,數量僅次於X光科,但並都無法把影像送進醫療影像系統(PACS)裡,因此開始協助台大建置整合系統。

黃宇軒雖然擁有豐富眼科執業經驗,但無論是實習、工作,他都不斷思考如何將醫療結合資訊科技。

這段經歷,讓他重新以資工人的角度思考,是否可以加強自己,改善醫療院所的許多問題,「因為工程師和醫生溝通,往往會出現許多斷層,無法了解對方的專業語言。」

醫師身、資工魂,帶頭打造AR顯微鏡
因此,黃宇軒選擇攻讀台大資工博士,和學弟妹共同創造出這台CatAR顯微鏡。從過去的Oculus、hTC VIVE顯示器,結合3D列印機等零件,全手工拼湊而成,僅能告訴眼科學生如何「畫圓」;到現在,提升成雙眼4K解析度,並加入真實手術的操作鑷、擁有五階段的訓練課程,克服不少難關。

台大資工所畢業生、團隊成員之一的張皓宇認為,顯微鏡主題不只小眾更有困難度,因為過程中任何細微的改變,對於顯微鏡的干擾都很龐大。另外兩名成員游子杰和蔡沛軒,則是對當初熬夜coding,大雨天跑去光華商城買零件的過程印象深刻。

雖然產品已在學術上獲得不少掌聲,但黃宇軒最大期待仍是—將AR顯微鏡運用在眼科場域裡。因此在2017年3月,他展開了一場實驗,找來28位資歷不同的眼科醫師,「希望系統能夠判斷出菜鳥醫生和專業醫師使用上的差異。」

結果發現:透過電腦3D重建的操作場景,確實能讓眼科醫師更了解操作顯微鏡、撕開水晶體囊袋的過程。

「像打電動一樣很有趣!」三軍總醫院眼科部住院醫師林宜鴻認為,對於第一年的住院醫師來說,CatAR確實能縮短白內障手術的學習曲線。台大醫院眼科部主治醫師劉欣瑜則表示,系統大小、解析度都比傳統練習用的豬眼逼真;對於壓迫傷口的警示系統也能提醒作者需要加強的部分!期待能正式應用在訓練手術的課程裡。

而這項研究,也即將在今年4月的人機介面研討會CHI上正式發表。

不過,眼科訓練白內障手術並非都是走傳統路線,目前還有一套德國生產的軟體,能做為訓練使用,但要價不斐,售價約在新台幣5百萬至1千萬之間。

眼科同業按讚,下一步拼量產
對黃宇軒和CatAR來說,學術上的肯定已經足夠,下一步的考驗,就要直接面對市場了。

「 醫療領域其實很保守,95分的新品牌和90分的舊產品,往往被採用的是後者。 」他表示,自己正在籌備成立公司、聘用人才並找尋投資機會,因為接下來要打的是長期抗戰,需要投入大量資金才有機會成功。

在CatAR顯微鏡裡,醫科醫師能夠操作鑷子碰觸紅點和白點,訓練手部穩定度。

特別是涉及製造醫療器材、專利、銷售通路等面向,其實都不是醫師訓練過程裡會碰到的考驗,因此「創業真的需要熱情。」

他笑說,自己現在雖然會鼓勵醫界學弟妹出來創業,但有時候也會想,「他們賺錢賺得好好的,有什麼誘因吸引人家呢?」加上醫療領域創業在台灣不太容易拿到錢,所以若政府期待,能有越來越多醫師,願意成為創業家,至少要提供更好的環境。

「創業,代表不只要拋下休閒時間,有時候也會拋掉家人和工作機會。願意這樣做的人,始終不會太多了。」黃宇軒說。

本文資料來源:數位時代 
https://www.bnext.com.tw/article/48481/ophthalmologist-in-taiwan-build-augmented-reality-microscope-beat-mit

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