導讀

胰腺癌是預後最差的惡性腫瘤之一，但是早期它幾乎沒有任何明顯症狀，也沒有非侵入性的篩查工具可以檢測它。最近，美國華盛頓大學的研究人員開發出一種智慧型手機應用程式，你只需用智慧型手機拍一張自拍照，然後它就可以幫你簡單地篩查胰腺癌及其他疾病。

關鍵字

癌症、醫療、智慧型手機、自拍

背景

胰腺癌是預後最差的惡性腫瘤之一，其診斷和治療都非常困難，患者五年生存率僅在9%左右。胰腺癌的惡性程度之所以這麼高，有一部分重要的原因就是在腫瘤擴散之前，沒有明顯症狀，也沒有非侵入性的篩查工具可以診斷這類腫瘤。

創新

最近，美國華盛頓大學的研究人員開發出一種智慧型手機應用程式。你只需用智慧型手機拍一張自拍照，它就可以幫你簡單地篩查胰腺癌及其他疾病。


（圖片來源：華盛頓大學）

BiliScreen 使用智慧型手機攝像頭、計算機視覺算法和機器學習工具，檢測人的鞏膜（俗話叫白眼仁）內膽紅素水平的增高。一篇描述該新型應用程式的論文，將於9月13日發表在 Ubicomp 2017（2017年度普適計算大會）。


（圖片來源：華盛頓大學）

技術

胰腺癌以及其他一些疾病的早期症狀之一就是黃疸。黃疸是由於膽紅素代謝障礙而引起血清內膽紅素濃度升高所致，臨床上表現為鞏膜、黏膜、皮膚及其他組織被染成黃色。如果能在黃疸對於人的裸眼可見之前，檢測到膽紅素水平最低程度升高的跡象，這將為高危人群提供一種全新的篩查手段。

在一份最初對於70個人進行的臨床研究中，BiliScreen 應用程式配合一個3D列印的盒子（控制人眼暴露於光線下的程度）一起使用，相比於目前採用的血液測試，可以在89.7%的時間準確識別病例。


（圖片來源：Dennis Wise / 華盛頓大學）

Paul G. Allen 計算機科學與工程學院的博士生、論文的領導作者 Alex Mariakakis 表示：

「胰腺癌的主要問題就是當你有症狀的時候，通常已經太晚了。未來的希望就是，如果人們可以在他們自己家中，每個月進行簡單的測試，有些人就可以儘早地發現這種疾病，進行治療，從而挽救他們的生命。」

BiliScreen 項目建立在華盛頓大學普適計算實驗室的早期研究基礎上。這個實驗室之前開發了BiliCam，這是一款通過對於嬰兒皮膚拍照，篩選新生兒黃疸的智慧型手機應用程式。最近，《兒科》期刊上的一項研究論文顯示，BiliCam 能夠精準地評估530個新生兒的膽紅素水平。

普適計算實驗室與華盛頓大學醫學博士們進行了合作，專門使用相機、麥克風和其他通用的消費電子設備（例如智慧型手機和平板電腦）組件篩選疾病。

研究人員目前使用血液測試測量膽紅素水平，通常來說這種測試一般情況不應用於成年人，除非有理由感到擔心的時候。這種測試需要專業保健人員，而且不便於頻繁篩查。


（圖片來源：華盛頓大學）

BiliScreen 是一種易用的、非侵入式的工具，能夠幫助判斷某人是否應該諮詢醫生，進行進一步測試。除了診斷，BiliScreen 也可以潛在地減輕那些需要頻繁檢測膽紅素的胰腺癌患者的負擔。

對於成年人來說，白眼仁對於膽紅素水平的變化比皮膚更加敏感，這可能是胰腺癌、肝炎或者通常無害的吉伯特氏症候群的早期預警信號。和皮膚顏色的變化不同，鞏膜的顏色變化在所有種族和民族中顯得更加一致。


（圖片來源：華盛頓大學）

當人們注意到鞏膜淡黃色的顏色變化時，膽紅素的水平已經足以令人擔憂。華盛頓大學的團隊想知道：計算機視覺、機器學習工具是否可以在人們能夠觀察到這些變化之前，檢測到眼睛顏色的變化。

論文高級作者、華盛頓大學教授 Shwetak Patel 說：

「眼睛真正是我們身體的關口，眼淚可以告訴你葡萄糖的水平，鞏膜可以你血液中膽紅素的水平。問題是：我們是否能夠通過自拍，獲取一些可用於早期診斷的變化。」

BiliScreen 使用智能手機內置攝像頭和閃光燈，通過自拍採集人眼圖像。團隊也開發出一種機器學習系統，自動且有效地隔離出白眼仁的部分，成為一種有價值的醫學診斷工具。然後，該應用程式基於被反射和吸收的光線波長，計算出鞏膜中的顏色信息，使用機器學習算法使之與膽紅素水平關聯。


（圖片來源：華盛頓大學）

考慮到不同的燈光環境，團隊進行BiliScreen 測試時，分別採用了兩種不同的配件：彩色方塊印刷的紙眼鏡（校準顏色）、3D列印的盒子（擋住環境光）。應用程式加上盒子配件（讓人聯想到谷歌的頭戴設備 Cardboard），效果將稍稍改善。


（圖片來源：華盛頓大學）

價值

華盛頓大學兒科醫學部門的教授、論文的合著者 Jim Taylor的父親由於胰腺癌在70歲過世，他說：

「這種相對小型的初步研究顯示出這項技術很有前途。胰腺癌是一種非常恐怖的疾病，目前仍然沒有有效的篩查手段。我們的目標是讓更多不幸到罹患胰腺癌的人，能幸運到及時進行手術，有一個更好的生存機會。」

未來

下一步，團隊將在具有黃疸和潛在疾病風險的更廣泛的人群中，測試該應用程式，同時也將繼續改善其可用性，例如去除盒子和眼鏡等配件。

參考資料

【1】http://www.washington.edu/news/2017/08/28/new-app-uses-smartphone-selfies-to-screen-for-pancreatic-cancer/

【2】Alex Mariakakis, Megan A. Banks, Lauren Phillipi, Lei Yu, James Taylor, & Shwetak N. Patel. (2017). BiliScreen: Smartphone-Based Scleral Jaundice Monitoring for Liver and Pancreatic Disorders. Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies, 1(2), 20. DOI: http://dx.doi.org/10.1145/3090085

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