在科技部长期支持下,台湾科技大学机械系刘益宏教授带领之跨域、跨国研发团队,成功运用脑电波信号处理、 电子电路设计、AI演算法等技术,再与认知神经科学专家与指标性医学中心专科医师共同合作研究,开发全球首创「失智症前驱期脑波AI 精准辅助诊断系统」,可精准侦测失智症前驱期。
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刘益宏表示,此系统可精准、快速方便侦测失智症前驱期 ,也就是 「轻度认知障碍 (Mild Cognitive Impairment, MCI)」,让银发族能及早接受治疗, 降低发展成失智症的风险。
「轻度认知障碍(MCI) 」是发展至阿兹海默型失智症的高风险因子之一,因此被视为「前驱期」。 MCI被诊断之后5年内发展成失智症的比例高达32%,但\在MCI阶段如果开始进行不同的药物或非药物治疗介入、适合的生活型态管理、良好的心理健康维持、血压与血糖的控制等,MCI发展成阿兹海默型失智症的风险可大幅降低。
然而,患有MCI的老人通常不会察觉到此种在认知功能已经产生些微障碍的病症,因而不会主动前往医疗院所就诊寻求医疗建议,也因此错失了在MCI阶段进行早期介入治疗的黄金机会。
为解决此痛点,刘益宏教授自2017年起,就开始与蔡佳芬医师(台北荣民总医院精神医学部老年精神科主任)及吴建德准教授(东京大学国际神经智能研究中心)针对阿兹海默失智症(AD)与轻度认知障碍(MCI)的脑波AI辅助诊断进行研究。
刘教授在最核心的AI演算法部分研发了脑波多重非线性特征解码技术,并利用机器学习演算法自动鉴定出大脑最具MCI敏感性的关键脑区,最后再利用自行开发优于过去方法的脑波分类演算法方法将脑波特征自动分类。
透过80位受试者脑波分析与验证,达到了90%的MCI判读准确率,相关研究成果已陆续发表3篇国际期刊论文 [2-4],在当今全球MCI脑波研究上,取得了准确率的领先。
整个轻度认知障碍脑波AI辅助系统包括三大部分,包括感测端、硬体端、软体端。首先,利用置于头皮表面的电极来量测脑波(感测器端),接着利用脑波机(硬体端)将脑波类比讯号进行处理,最后将脑波数位讯号传送到电脑端经由AI演算法解码与分类(软体端),最终输出检测结果,即完成了整个脑波量测与判读流程。
整套系统具有方便(仅需要配戴8颗电极)、安全(非侵入式量测且无伤害)、快速(仅需量测120秒脑波)、准确(已达到90%以上的MCI与AD侦测率)等优点。相较于其他神经造影方式(例如功能性磁振造影 functional MRI),刘教授所研发的系统具有更低价、更快速、更方便携带之优势,非常适合用于MCI之快速筛检。
本项研发成果中之部分关键技术于2017年荣获科技部「创新创业计画(FITI)」竞赛首奖「创业杰出奖」。为了进一步完成技术落地之最后一哩路,刘益宏教授于2019年创办了「宏智生医科技股份有限公司」,并获得电子大厂仁宝电脑增资1亿元。
透过脑波处理电路与演算法之技术授权,让新创公司得已在大学实验室研究成果之上进行产品化。在两年间完成了医疗级脑波机的安规认证、GMP厂之建置,并取得了美国FDA (510K)与台湾TFDA的二类医材上市许可, 缔造了国产脑波机取得上市许可之纪录。
同时,已透过新创公司与北部各医学中心合作,吸引了许多精神科与神经内科主任级医师参与,包括长庚医院精神科与神经内科 (林口、基隆、土城)、台大医院精神科、台北三军总医院神经内科、台北荣总精神医学部等六家医院,缔造了台湾最大规模的失智症脑波大数据收集与验证之纪录,预计将在明年2022年 中期完成至少500例受试者之失智症脑波数据库,届时将可利用此大数据进行更为精确之失智症与轻度认知障碍辅助诊断脑波AI判读模型训练与优化。