超音波散射體學: 孩童肝臟脂肪浸潤診斷之創新研發計畫

脂肪肝是當代亟需重視的健康議題，更被證實為非病毒性肝癌的主要致病機轉。脂肪肝不只是成年人的問題，更有越來越多報導指出孩童因為沒有規律的運動習慣，加上高熱量飲食等生活方式，造成兒童和青少年時期的非酒精性脂肪肝患病率大大增加。就孩童族群來說，超音波影像掃描是最方便且直接的檢查工具，其中以振動控制瞬時彈性成像(法國Echosens公司所生產之Fibroscan系統)的受控衰减參數(the controlled attenuation parameter; CAP)為目前脂肪肝診斷主流參數，但因為不適用在肋骨間距過小、騷動配合度不佳、皮下脂肪過厚、測量耗時等孩童測量情境，也沒有影像掃描功能以及只能進行單點測量等缺點，限制了一般腹部掃描之操作應用，導致孩童脂肪肝之CAP測量存在高度不確定性。考量孩童脂肪肝在組織病理表現上可視為微結構改變之過程，因此當超音波入射至孩童肝臟，所產生之超音波逆散射訊號將是組織特性之訊息載體，”散射體學(scatteromics)”思想的建構與實踐將是具備破壞性創新之科研主題。因此，本研究計畫規劃三年，針對孩童脂肪肝測量篩檢之功能需求與情境，結合逆散射相關參數並搭配機器與深度學習，設計出以影像掃描為基礎之超音波散射體學診斷技術，徹底滿足孩童脂肪肝評估之臨床需求與痛點問題解決。計畫第一年，將有系統性地發展積體逆散射參數、雙模Nakagami模型參數、基於類神經網路之homodyned-K模型參數、以及基於希爾伯特轉換計算瞬時頻率之衰減係數估計方法，並驗證其臨床診斷有效性。計畫第二年，透過機器學習之自適性增強與隨機森林方法整合，並導入深度學習模型U-net實現自動偵測肝實質功能，以實現全自動分析之散射體學。計畫第三年，將發展出以散射體學為基礎之超音波診斷系統雛形，其效能將與Fibroscan之CAP參數比較，以探討散射體學在孩童肝臟脂肪浸潤評估的優勢與潛力。本計畫首創散射體學思想，預期每年發表三篇SCI期刊論文、兩篇電機電子工程學會所舉辦之國際超音波會議發表，另外計畫全程將規劃一到兩件專利，並積極尋求技轉之可能性。

系統編號:PB10907-2928
原計畫編號:MOST109-2223-E182-001-MY3