工研院吳國瑞..力拼超音波美金一千以下!!

行動超音波掃描 Written By: 解密科技寶藏|2015/03/09 |Posted In:科技前沿醫療疾病文／劉珈均 提到超音波，腦海中率先浮現的印象大概是醫院的婦產科裡，醫生為孕婦產檢的畫面：醫生拿著「探頭（transducer）」貼在孕婦腹部，身旁一台PC般笨重的機器螢幕上即時顯示出扇形的黑白畫面。工研院生醫與醫材研究所試圖開啟不同的想像，團隊開發出體積如蛋捲禮盒大小的輕便超音波設備，團隊也設計友善介面，探頭與顯像裝置可無線傳輸，直接以平板或手機作為顯像裝置，解讀超音波影像。超音波技術源於潛水艇的聲納，後者誕生於第二次世界大戰，潛水艇利用聲納探測地形、測定物體距離與運動速度。1950年代後，開始嘗試將技術原理移至醫療領域，以不侵入的方式探看人體組織。聲波在不同物質中傳遞時，會產生不同能量的回波訊號，經後端軟體分析處理便形成人體組織的結構影像。一個標準的醫用超音波系統大致分為發射與接收聲波訊號的「探頭」（依探測部位與發射頻率不同，一般有三種）、類比前端電路、將音訊「轉譯」為影像的後端成像運算技術。「要跟『GPS』（指奇異、菲利浦、西門子公司）交鋒很難，不過台灣可以切進正在興起的趨勢！」生醫所超音波影像技術部經理吳國瑞博士說，超音波的應用有兩個趨勢，一是超音波機器小型化帶來普及的可能，目前配備超音波機器的單位多為中大型醫院，近年攜帶型的超音波設備問世，超音波技術可望從中大型醫院走出來，進入小型診所、救護車、居家照護、緊急醫療等。西門子和奇異公司自2007年起，已陸續推出多款手持式超音波機器，有無線傳輸款式，也有樣子精巧如貝殼手機。另一個趨勢則是超音波技術的角色由「診斷」漸漸轉為「治療」，超音波適合觀察軟體組織，細節比X光片更清楚，國外已有將超音波與X光並行檢測乳癌，超音波沒有輻射，未來可能於某些檢測項目取代X光；醫美領域可用於消脂和塑身，超音波拉皮的效果甚至比電波拉皮好；治療癌細胞的標靶藥物大多有副作用，或破壞正常細胞，超音波藥物釋放系統則是將藥物包覆如膠囊，注射進人體後，等藥物循環至癌細胞附近，再以超音波激發、釋放，多餘的藥物則排出人體，如此可將副作用減至最小。動物檢驗也有相關需求，例如美國畜牧協會制定標準，以超音波確認牲畜肉質。換言之，超音波系統的用途和使用場域持續延展中，吳國瑞說，超音波系統的核心技術在於晶片和軟體，這正好是台灣的強項：「台灣有很好的資通訊產業，但高階醫材產業還屬於起步階段。」吳國瑞認為，現在正是台灣藉資通訊產業的基礎發展高階醫療器材的時機，而超音波系統是最適合台灣著手的醫材產業，其他生醫影像儀器如X光、磁振造影等，對台灣而言技術門檻較高。超音波小型化的關鍵在於晶片，但目前可攜式超音波設備的晶片技術掌握於歐美醫療大廠如奇異、西門子等廠商，只提供自有產品使用，不對外販售；晶片商的產品只能提供部分功能，無法提供多通道、多功能整合的專用晶片。工研院團隊自行開發專用晶片，以ARM+FPGA建構可做小型化超音波的多波束成型（Beam Former）與顯像平台，可支援32與64通道（超音波的通道愈多，成像愈清晰）團隊約莫20人，有來自資通訊背景與醫工系，先前研究題目是消費性電子產品、影音播放機的編解碼器。自三年起團隊切入研究超音波技術，今年已跟醫院合作，進入臨床實驗階段。吳國瑞笑著說：「處理的東西差不多，超音波也是聲音和影像。」最大的困難在於以前處理五到十通道的東西，現在要變成幾十個通道。醫院裡基本款式的超音波機重量約6至10公斤，價格約150萬台幣，若要多加探頭或是功能則不只。而目前簡便的超音波設備雖已問世，價格仍相當昂貴，例如2013年西門子開發的無線超音波，三個探頭加總約150萬台幣。工研院團隊的超音波機器重量約950g，吳國瑞說：「超音波要普及大概只差cost down，以台灣的技術，有希望壓到美金一千以下。」超音波可探測心跳、血壓與血流資訊，或是打針時定位血管，集許多儀器功能於一身，若成本壓得夠低，超音波或許能成為健康照護的穿戴式設備主流。