【臉書】對於超音波科技的合理推測

背景

對於超音波科技的合理推測

整合幾個最近的趨勢來推測未來醫用超音波可能的趨勢，證明我也可以寫唬爛文。

〖臨床的趨勢〗

超音波普及化

在見實習過程中，醫院越來越強調超音波的使用，從較傳統的心臟超音波、乳房超音波篩檢、腹部超音波，一路強調到急診的 FAST, POCUS, BLUE protocol、還有各種超音波輔助的介入性處置如中央靜脈導管、動脈導管、抽腹水胸水等。在中國醫除了各樓層都有超音波外，還開設超音波訓練中心來免費且高強度訓練各職級醫療人員，這方面不得不稱讚一下貴院的遠見。再加上符合需求的超音波機器越來越便宜，手持式的甚至已經下降進入數萬元新台幣的量級。從這點可以判斷超音波將會在各個臨床情境中越來越常見，從診所到醫學中心皆是。

超音波輕量化

在公立醫院見習時曾經用過那種厚重的映像管螢幕超音波，探頭當然也是雪花機（畫面上一片霧茫茫的雜訊）。當時最讓我震驚的是，原來現役的超音波科技，是可以映像管與液晶螢幕同時並存，除了顯現公立醫院在採購與經費上的掣肘，再來就是科技迭代的速度真的很快。我現在在當 PGY (第一年不分科住院醫師)的同學還自掏腰包買了台灣尚未代理的 Butterfly 手持式超音波來用，真的就是一個探頭而已，後面接 iPad，當他在路邊展示掃我的甲狀腺時，我真的感受到未來的方便性。因此可以預見，除了高度專業密集的需求科別還需要大型超音波機器之外（就如同個人電腦之於大型伺服器並存），行動式超音波會更普及。

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觀察

從以上兩點可以先歸結一個現在無法想像的極端臨床情境：隨時隨地所有人皆可進行操作的醫用超音波。

太極端了嗎，那回推務實一點的臨床情境：在武漢肺炎重災區因應人力匱乏，叫Clerk（實習醫學生）上陣，掃一掃肺部並且做診斷，如果你是病人怕不怕。

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〖臨床之外的科技〗

在這樣的情境下，先不論時程，有哪些服務是必然出現的？ 我認為是實時（real-time）自動判讀解剖構造與病灶的超音波線上服務。

簡單的說就是在掃超音波的時候畫面上會同時框線顯示解剖構造與出問題的部分，並羅列可能的疾病。（啊，黑黑的，氣胸？皮下氣腫？）

然這項服務有幾個關鍵核心：即時、自動、線上

這三者都可以連結到最近很夯的關鍵字：

1. 即時：算力外包 -> SaaS (Software as a Service)
2. 自動：機器學習 -> AI
3. 線上：高速網路 -> 5G

可攜式超音波必然沒有夠強的處理器去滿足自動判讀與影像標記的功能，所以需要委託雲端運算，這方面讓我聯想到的服務是 Google Stadia。Google stadia 的遊戲概念就是玩家不用下載軟體也不需要買到太好的硬體就可以在各個裝置上面玩到流暢的遊戲，概念就是用到後面的伺服器。因此超音波將出現服務平台來滿足需求，目前看起來會偏向各間大廠綁定硬體獨立出平台，除非有統一的協定出現。

想法

實時自動判讀超音波與 Google stadia 都需要足夠的頻寬才能達到不延時的成果，尤其時超音波的動態影像資料量巨大，比現在上傳中風電腦斷層檔案給遠端機器判讀的資料量還大，先不討論壓縮技術與最小可辨識解析度的部分，無線高速網路是必要的，需要多個基地台的 5G 剛好符合需求。不過通訊方面我實在非常陌生唬不出個所以然（抓頭。

當然這項服務進入實用的階段，需要大量的資料來給機器學習與驗證，因此前期大量品質優良的動態影像是非常關鍵，而非現在超音波報告常用的靜態切面。只不過人工智慧神馬的我也唬不出來，只知道需要大量不是 garbage 的影像 raw data。

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〖基礎建設〗

因此，除了以上新服務的組合之外，還需要一些基礎環境的改造，才能讓餵給機器的影像資訊更有意義，有兩項：

探頭加裝陀螺儀與帶有空間標記的動態影像儲存格式。

超音波不像斷層掃描(CT)、核磁共振(MRI)、乃至於正子斷層攝影(PET)是用絕對數值來標記空間資訊，放進醫療數位影像傳輸協定(DICOM) 格式。超音波是以時間換取空間（時間戳記轉換成空間標記），其中很難單靠從幾秒到幾秒才預測操作者移動了幾公分，更遑論立體空間的移動（sliding, rocking, tilting, rotating, and compression），再加上生物體本身就有生理活動，隨時間而變化，因此整個資訊非常複雜。因此陀螺儀的加裝可以判斷各軸向的加速度、角加速度，配合時間戳記就可以還原空間位置，就顯得非常重要，特別是在餵給機器學習的所需資訊。

而且獨立出空間資訊以後，時間序列變化就可以更清楚，優勢是靜態 CT、MRI 所沒有的。在這個強調 variation （生理變量，比如以 SVV 心搏變異量取代 CVP 中央靜脈壓評估體液狀態、以乳酸變異量取代乳酸絕對值評估死亡率）的醫療監測時代，擁有時間的影像工具可說是非常重要。其實在這方面超音波早已應用多年，例如乳癌監測的彈性成像技術 (Ultrasound elastography)。

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結論就是，超音波科技應該會因為其他產業的創新而快速進化，就像是 1980 年代 MRI 因為 1970 年代的 CT 立體技術而不用重新開發一樣，彷彿一切都水到渠成。不期待自己可以參與整體開發的過程，但希望還在臨床的日子可以蒙受其利。

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