AI應用新篇章 電聲醫療「聽」見商機

作者: 沈勤譽
2023 年 03 月 18 日

人工智慧(AI)在智慧健康的應用蔚為風潮,儘管多數仍偏向與視覺有關的AI影像辨識應用,但與聽覺有關的電聲醫療應用也開始受到重視,包括智慧聽診器、智慧胎兒感測器、智慧輔聽器等產品相繼問世,未來有機會在遠距診療、智慧照護、精準醫療等領域扮演要角。

圖1 2020~2030年美國AI健康市場產值 (資料來源:Grand View Research)

AI監測病患心肺音 實現遠距聽診

聽診器問世至今超過200年,是醫生高度仰賴的醫材,民眾到醫院時,一定都有被醫生以聽診器診斷的經驗,但聽診紀錄過去沒有工具可以客觀紀錄症狀,像是氣喘這類呼吸病症,很難透過數據加以呈現與分析。另一方面,疫情期間醫護人員穿著防護衣,或者採取遠端看診,根本無法戴聽診器為病患看診。

發現市場痛點,新創醫材業者紛紛投入開發新一代的聽診器。聿信醫療器材就推出一套AI智慧連續呼吸監測儀,其匯集了電子、醫療、物聯網領域的專家,並與台灣多所醫學中心及教學醫院合作,收集上百萬筆呼吸音資料,藉由非侵入式的評估方法,以AI技術監測病患呼吸音。

病患在胸前貼上聽診器貼片,其呼吸音就可轉化為視覺化圖形,搭配AI深度學習與智慧醫療監測平台,可即時發出警訊提醒;即便醫生不在現場,只要透過螢幕監看,即可判讀是否有氣道阻塞、呼吸中止等異常呼吸音,並即時介入處置與治療。

該套AI連續呼吸監測儀,已開始應用於台灣與美國的多所醫院,包括內視鏡手術、舒眠牙科、整形外科等情境,尤其在非插管麻醉的手術中,可持續監測其連續呼吸的狀況,降低因突發呼吸停止或急性呼吸道阻塞致死的發生率;此外,聿信也正開發雲端呼吸辨識平台,希望滿足居家監測的需求,讓病患及其照顧者、醫護人員,可隨時透過雲端掌握呼吸狀況。

另一家投入創新數位聽診器的業者創心醫電,則是將AI技術與數位健康體驗結合,將聲音技術運用於無線智慧聽診系統,其將所測量的臟器聲音紀錄下來並以聲紋圖呈現,搭配聲紋特徵演算法,建立一套大數據疾病聲音數據資料庫,搭配AI輔助診斷,即可運用於遠距醫療。

目前創心醫電主要鎖定心血管相關疾病,其集結心臟病專家、急診醫師和聲學專家,開發出獲得美國FDA認證的遠距醫療數位聽診器。例如可應用於隔離病房,醫生不用進病房也能隔空聽診,24小時掌握病患的心音、肺音、甚至頸動脈狹窄之噪音;另外可透過4G無線生理監視系統,同步掌握血壓、血氧等生命徵象及其他病況。

胎兒生理音訊聽得到 居家就可AI檢測

以生產手機耳機麥克風、藍牙耳機、揚聲器為主力的美律,進軍電聲的醫療保健應用已有多時,近年來以其偵測、辨別及判讀處理微弱生理音訊的技術,開發出一套被動式AI智慧胎兒狀態感測解決方案,利用超音波原理即可得到胎心率,希望能夠取代現在一般婦產科常用的主動式檢測胎兒監視器。

這套AI胎兒感測器使用美律高感度MEMS麥克風所研發,具備專業抗噪技術,在高度雜訊干擾的環境,可有效分離目標音訊的紋理特徵和邊界,提供醫師和AI系統更精準的判斷資訊;另結合陣列被動式胎兒心音模組及AI心率模態識別器,可嵌入至極小的MCU中,透過演算法及深度學習即可建立胎心率模型。

相較於一般的胎心音監測儀器設備,體積較大且價格昂貴,無法用於居家即時監控,一旦遇到胎兒有特殊情況時,孕婦無法即時得知並即刻反應;被動式AI胎兒感測器無須使用超音波監測技術,無須塗抹耦合劑,且無侵入式能量,使用者可自行操作,搭配軟體及雲端網路就能居家監測,並可雲端共享資料。

美律已與中山醫學大學合作進行臨床實驗,其檢測結果與臨床胎檢設備有相近水平,與醫療院所胎兒監視器實際心率量測值比對誤差為0.98%。未來有機會普及到家用市場,不僅可隨時監測寶寶健康,降低孕婦緊急狀況的發生率,同時可由醫師在遠端提供分析診斷及專業建議。

圖2 AI在智慧健康醫療照護之應用產業價值鏈 (資料來源:工研院產科國際所)

智慧輔聽耳機翻轉市場印象

根據統計,台灣約有200萬左右聽力受損的民眾,但因為傳統助聽器的設計與一般耳機相去甚遠、或因歐美品牌的售價太高,目前只有約一成的配戴率。部分新創業者決心投入開發新一代的智慧助聽器,希望以潮流時尚設計、強化降噪與輔聽功能、親民售價等訴求翻轉大家的印象。

洞見未來科技(RelaJet)就是一個由台灣團隊研發、且是由聽損者主導開發的新創輔聽器業者。其曾獲得2019年第一屆「高通台灣創新競賽」冠軍,採用獨特的多人聲分離引擎解決方案及人聲增幅技術,並以Otoadd品牌推出一系列的無線耳機及輔聽器。

根據世界衛生組織(WHO)發布的世界聽力報告,聽力不僅會受疾病、年齡影響,也會因噪音及生活型態造成受損,目前全球每5人就有1人有聽力問題;在台灣方面,根據PSA華科慈善基金會2019年高齡聽力篩檢報告,台灣65歲以上的高齡失能性聽損盛行率達40%,推估全台約有137萬的高齡失能性聽損人口,高於WHO的33%。

事實上,市面上一般的歐美品牌助聽器,多數是針對英語系國家的民眾所設計,由於英語大規模使用氣音,因此其語言模型或降噪模型著重在氣音的處理,但中文的氣音使用量並不多,反倒是子音使用量較多,歐美語系的耳機並不那麼適合華人市場。

洞見未來推出的輔聽耳機,則是針對中文市場量身打造,其具備對焦人聲功能,可將對話人聲清晰強化,讓使用者可以專注聆聽與對話,減低外界噪音的干擾,不管是在居家、辦公室,還是在餐廳、馬路等吵雜環境,都能透過多人聲分離引擎解決方案改善通話品質。此外,疫情後大家戴口罩的機會增加,也特別針對口罩人聲進行還原補強。

另外,輔聽耳機還有接聽手機、看電視等功能,耳機可直接與手機連線來撥打電話、聽音樂,並可搭配收音麥克風裝置,置於電視機旁邊,即可將電視音訊直接推送至耳機,不會干擾到家人與鄰居,可以說是聽力障礙者及銀髮族的一大福音。

圖3 2021~2030年AI健康市場產值成長概況 (資料來源:Precedence Research)
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