台大眼科醫師 黃宇軒 開發 白內障手術AR顯微鏡

AR醫療：醫療AR顯微鏡 劉子寧/作者 《30》雜誌 2016年10月號 第146期 2016-9-29 傳說中，俄國化學教授門捷列夫曾為了元素的排列方式而苦苦思索，直到一天，他在夢裡看到一張表，元素們紛紛落在合適的格子裡。醒來後他立刻記下了這個表的設計理念：元素的性質隨原子序數的遞增，呈現有規律的變化，成為了現今的化學聖旨。有一位年輕的台灣醫生把這樣福至心靈的「靈感」，化作AR（擴增實境）的方式呈現在你眼前。你想過嗎？所有你需要的資訊未來將直接投射在現實生活中，就像跳進週期表的元素們，未來遇到學習上或技術上的難題，你不再需要等待門捷列夫的奇蹟之夢降臨。黃宇軒是Scope+計畫的發起人，現年37歲的他不只是台大資訊網路與多媒體所博士候選人，致力開發這台AR顯微鏡，他還同時身兼台大眼科兼任主治醫師。Scope+的誕生，恰是這兩個身分結合的產物。這是一台為了有效訓練醫生執行白內障手術而生的新科技工具，能將數位資訊透過擴增實境的技術投影在顯微鏡上，讓手術訓練能更加3D擬真，並具有回饋效果。 這項發明更在2015年使用者介面設計與人機互動年度盛會「UIST」上，打敗強敵Google Tango、迪士尼研究中心、麻省理工學院、日本產業綜合研究所等，拿下Best Demo第一名。白內障手術是細節的藝術 為什麼Scope+要選擇白內障手術？因為全世界有高達2000萬人因白內障失明，另有高達1億人需要接受白內障手術，這讓白內障手術變成最普及的手術之一，但它的技術訓練困難，往往需要耗費時日。白內障治療採用白內障囊外摘除術，最困難最關鍵的一步，是在眼球側邊開出約2mm的細微切口，再利用鑷子伸進切口，靠著手部的細微動作將只有2~28μm（微米）厚的混濁晶體囊移除。早期為了手術正確，菜鳥醫生們都是拿豬眼實驗，或是用模型不斷練習，經年累月後，再由老經驗的醫生驗收，才能上場為病患開刀。但這手術可怕的是，手不能抖、氣要平穩，「只要撕下來部分不是完好圓形，或撕太多、撕太少都會影響病患後續的視力」，黃宇軒說，這個動作一般需要經過長達5年訓練才足以成熟為病患開刀，有沒有辦法可以讓這個時間縮短、讓學習更有效率？ 黃宇軒發揮Maker精神，將Oculus眼鏡融合在3D列印機構造上，搭配適合的鏡頭，再運用自學的焊接、電子電路知識設計了腳踏移動器，成為一台具有即時投影效果的AR顯微鏡。但這台機器可不是只能用在醫療，他拿出一個蝴蝶標本放上顯微鏡台，若在一般顯微鏡中，你看到的只會是放大版蝴蝶，但在Scope+上，只要手指一動，就可以將蝴蝶起死回生，或看它的生命歷程。各種文字、影片資訊都可以結合在上面；電路設計也適用，你只需要將電路板放上儀器，螢幕會暗示你零件放置的位置，如果你做對了，還會有相對應的動畫閃爍。這些設計大大影響了未來的實驗學習。黃宇軒說，下一階段的目標是做到即時的手部細節掃描，透過放映醫學大師執行手術的影像，讓醫師可以跟著做、或是比較自己與大師間的差異，提高學習效率與成功率，對醫生跟病患來說都是受惠。這不是門捷列夫的夢，黃宇軒的未來顯微鏡，將濃縮世界上的資訊，在虛擬世界裡完整呈現。

打敗迪士尼、麻省理工拿下大獎 左手是手術刀、右手寫coding，黃宇軒的知識搭起科技與醫學的橋梁，擦撞出1＋1＞2的新火花。 2015年3月才組成團隊，Scope+在同年8月的「計算器圖形學頂級年度會議（SIGGRAPH）」就入圍全球AR/VR團隊前10強。更在11月的使用者介面設計與人機互動會議「UIST」上，打敗國際頂尖研究機構，拿下Best Demo第一名的殊榮。在UIST上，可謂各種創新的集合地：卡內基梅隆大學用3D列印機印出擬真的毛髮、日本產業綜合研究所開發出「一條線機器人」、麻省理工學院可以用槍噴出一張桌子⋯⋯但在這些創意之中，Scope+因其獨一無二的特性而受到肯定。身為眼科醫師的他，在剛進入醫學領域時就發現眼科是一個相當倚賴科技儀器的科別，至少有13台不同的檢查儀器，最大的問題是，這些儀器並沒有跟上數位科技的演進，不能傳送數據到系統中，也無法做到無紙化，所有的結果都要印紙本存檔，這對現代人而言簡直是不可思議。一般人以為最先進的科技應該都要發生在醫學上，有時候醫生想的，工程師聽不懂；有時候工程師的邏輯，醫生沒頭緒，但事實上是，「許多新科技因為溝通問題無法順利應用過來，」黃宇軒說。這讓醫學院裡的稀有動物、也就是有資訊背景的他，決定當中間溝通者，幫助台大眼科建置第一套眼科醫學影像整合系統，也促使他2012年到台大資訊網路與多媒體所進修，讓醫學借助科技更加進步。

啟蒙於科學怪人補習班 「教室很不起眼、暗暗的，幾個小學生就在裡面跟著補習班老師做實驗，卻成為我未來喜歡自己動手做實驗、挑戰未知的一顆種子，」黃宇軒說。 從電路焊接、Coding到設計製圖，全都展現在Scope+這台機器上。他把3D列印機重新改裝設計，搭配上Oculus DK2眼鏡，再裝上工業用的鏡頭，許多零件都是自己去光華商場挖寶、或是自己列印出來，整台機器就像是「科學怪人」，有種東拼西湊的組合感，卻十足的發明家精神。「我是個60分就可以接受的樂觀主義者」，黃宇軒笑說自己應該是台大醫學院有史以來成績最爛的學生，「我從來就不是乖乖念書那種小孩，我不追求成績，我在意是否真的了解學科邏輯與原理。」黃宇軒說，發明Scope+用到的知識，完全是國中及高中的物理光學、三角函數而已，不是什麼高深的學問，但問題是，你能不能跟他一樣把知識用在生活、用在未來？ 從小學的科學怪人補習班一路進到醫學院，又再從醫學院拐回資訊所，私底下還熱愛拿著相機四處攝影，黃宇軒認為，「不要設限」與「樂觀」，是Maker的重要精神，「興趣會拉著你走，但你可以選擇讓興趣不只是興趣，學問最後自然會相隨。」黃宇軒手上拿著細鑷子，一邊秀出他用3D列印印出來的模型，身穿醫師袍的他像是小孩在把玩新奇的玩具，忽然間螢幕上蝴蝶好像又飛舞起來，那不是只屬於發明家的娛樂，也是屬於全人類的福祉。