» 中心介紹

本中心功能在整合本校醫學院、工學院、生命科學院、電機資訊學院、生物資源暨農學院對功能性影像，微創介入治療及血管新生研究有興趣之同仁，進行跨領域之基礎及應用研究和教育推廣。

中心目標：

推動與整合功能性影像及微創介入治療相關基礎生物與科技之研究。
推動功能性影像及微創介入治療相關研究之產學合作。
協助產業界相關技術之研發及人才培訓。
組織超音波微創介入和治療超音波之研發及分子生物相關專案研究團隊。
促進國內外血管新生，功能性影像及介入治療研究單位之交流。
舉辦學術演講、研討會及講習訓練班。

目前規劃方向有以下幾點：

中心已著手規劃新研究計畫及團隊，在已有初期成果的創新研究中結合產業界的能量，挑選作為後續研究推動及經費申請之規劃。
選擇具產業效益的學界科專成果，進行技術轉移，同時努力促成產學合作案及後續業界科專的推動，以充實中心之研究發展經費。
加強進行中的研究案能量，完成並發表論文。
加強推動基礎研究成果之產業化。目前數件基礎研究案之成果，有機會申請專利及技轉於生醫業界，除了與本校研發處產學合作總中心加強合作外，也將加強中心此類領域人才。
加強與相關學會之聯繫及合作，舉辦功能性影像及介入治療及超音波相關研討會，並與相關業界舉辦產學研討會。
將「血管新生導論」課程，由大學部學生延伸至相關領域研究所學生，同時著手進行專書編寫之規劃。
擴大「超音波醫學導論」之修課人數並增加實機操作課程。
治療性超音波之研發。

關於功能性影像

功能影像(Functional imaging)指的是將生物體內的生理變化，包含代謝、血流、局部組成變化、化學反應及吸收呈現出來的醫學影像技術。傳統醫學影像以顯示生物體的解剖構造為主要目的，重視的是影像的清晰度，以及不同組織間的對比，以便察覺解剖構造的變異，以便診斷疾病，例如空間中佔有體積的病灶，如腫瘤；或者器官的形狀改變，如肝硬化等。功能影像則著重於反映組織或器官生理活性的改變，不只利用組織特性改變時，對磁場或聲波傳導所造成的影響來成像，也時常藉由特殊設計的追蹤物(tracer)或探測分子(probe)來顯示組織中某些特殊的生物化學反應，以偵測疾病所引發的變化，簡言之，功能影像將生物體的組成，以及物理、化學特性的改變視覺化，讓原本不容易從外觀察覺到的組織及器官變化變得顯著而且容易觀察，進一步更可以提供量化的統計數字，以描述組織和器官內變化的程度。

功能影像是未來發展的趨勢

傳統的醫療影像，大多是以灰階影像的方式，藉由顯影的明暗程度以及對比，提供組織器官的解剖學資訊，以便判斷人體是否出現異常，以及判斷疾病的嚴重程度，造影時注射顯影劑，可以將組織的血流狀況，顯現出來，以此提供大小、形狀、對比、顯影強度等資訊，作為臨床診斷的參考。以肝癌為例，典型肝癌的電腦斷層影像，在未注射顯影劑以前大多是比肝實質組織顯影暗的腫瘤；在注射顯影劑以後的早期(動脈期)，肝癌呈現比肝實質組織明亮的影像；而在稍後的門脈期，肝癌組織的顯影則比肝實質組織暗。在此，注射顯影劑的即是一種功能性影像。依此標準，臨床上可以診斷95 %以上的肝癌，而且依據肝癌的大小、數量、血管侵犯等資訊，也可以區分肝癌的期別。然而，光這些資訊並不足以完全了解肝癌的生物特性，例如肝癌細胞的生長速度；擴散能力；以及對藥物治療的反應等。這些資訊，在肝癌治療及追蹤的選擇上，都有重大的影響。功能性影像發展的目的，就是在提供傳統解剖學影像所無法提供的重要資訊，針對個別病人，提出最適當的解決方案。

功能影像的範疇

依照不同的目的，功能性影像的造影可以運用不同的影像技術，搭配特殊的探測分子及影像處理方法，而得到所需要的資訊，根據不同的造影方法和組合，已知的功能性影像包括 : 超音波的杜卜勒、彈性或散射子影像；電腦斷層灌流影像 (Computed tomography (CT) perfusion imaging); 正子掃描 (Positron emission tomography; PET); 單光子射出電腦斷層掃描 (Single photon emission computed tomography; SPECT)功能磁振掃描影像 (Functional magnetic resonance imaging; fMRI); 功能光聲顯微鏡 (Functional photoacoustic microscopy; fPAM); 磁微粒影像 (Magnetic particle imaging; MPI); 光學分子影像 (Optical imaging)等。功能性影像的判讀有時無法單純靠人的視覺直接做判斷，在這種情況下，藉由電腦軟體的輔助，就變得格外重要，電腦軟體不僅可以建立影像判讀的標準，不受個人主觀判斷的影響，更可以數據化影像的特徵，使影像判讀結果更加客觀。並且，可以藉由不斷的修正，讓功能性影像更趨於正確。

本中心的核心能力和現況

為了改進臨床診斷的正確性、外科手術決策和計畫的擬定、並減少侵入性檢查的必要，本中心過去幾年來致力於超音波及磁振掃描的功能性影像及電腦輔助判讀軟體研發，團隊中集合了外科、復健科、胸腔科、影像醫學、應用力學、超音波，及影像處裡的專家共同努力，在甲狀腺腫瘤、肝實質病變、乳房腫瘤等疾病的功能性影像技術及判讀，都已獲得初步的成果，其中有許多項創新的技術，已取得美國FDA、歐盟CE、台灣TFDA等的認證，甲狀腺影像的電腦自動判讀軟體，更已經商品化，實際運用在臨床上，輔助醫師辨別甲狀腺腫瘤的各項重要特徵。具體的成果包括:

一、甲狀腺腫瘤特徵的電腦輔助判讀軟體

考慮到所有人口群體中甲狀腺腫瘤的發病率越來越高，適當和具有成本效益的診斷和治療是至關重要的。診斷甲狀腺腫瘤為良性或惡性的最好方法，便是超音波檢測或加上穿刺吸取細胞診測。然而，甲狀腺腫瘤良惡性比例懸殊，在接受細針穿刺檢查的患者惡性腫瘤約只佔9-14％的範圍，且有高達30％的檢體，無法得到具體的診斷，需要重複穿刺。而診斷工具的新進展包括進行穿刺細胞基因生化的檢驗及腫瘤影像軟體及技術的新應用等，但就費用及技術的方便性及無痛性而言，影像技術仍是現在較可行的趨勢。可用來評估甲狀腺腫瘤的影像工具非常多，但最好也最方便的的工具依然是超音波。甲狀腺超音波可用來診斷和擬定治療計劃。超音波掃描藉由特徵的呈現，它幫助醫生對腫瘤良惡性的風險提供更清楚的評估的基礎。針對甲狀腺腫瘤的灰階特徵，現在共識包括若它具有微細鈣化，低迴音，邊緣不規則，質地不均勻及高大於寬等特徵則惡性的可能性增加。但臨床醫師對於如何去評估這些特徵常因人而異，且單一操作者判讀之指標，並無法達到高靈敏度和高特異性的水平。在各個研究中的特徵，診斷準確率也有相當大的差距。另外，相同的超音波影像，醫師在不同時間判讀特徵也常有不同。研究也發現醫師間特徵判讀的不一致性高達70%。本中心經多年研發合作產出多項創新的技術，並已取得美國FDA、歐盟CE、台灣TFDA等的認證，甲狀腺影像的電腦判讀軟體已經技轉並商品化，實際運用在臨床上，輔助醫師辨別甲狀腺腫瘤的各項重要特徵。甲狀腺超音波電腦判讀軟體能把甲狀腺腫瘤灰階各種特徵視覺化與數值量化，台大醫院利用這個軟體進行測試甲狀腺腫瘤超音波影像，發現其接收者操作特性曲線下面積( Area Under the Receiver Operating Characteristic curve; AUROC)皆達七成以上，並且統計上皆有顯著差異。顯示其對於甲狀腺腫瘤診斷上有相當的幫助。對醫生來講，操作上只需要點出腫瘤的長短邊界限，並按下自動判讀鈕即可，非常簡單，得到結果後，以證據或數字來跟病患說明也比較具說服力。

二、乳房病變分期的電腦輔助軟體

在乳癌偵測及上，超音波檢查是鑑別乳房腫瘤良惡性的重要工具，國民健康局的全國性篩檢也證實乳房超音波與乳房攝影有相互輔助及互補的角色。然而乳客觀化以減低人為判讀的主觀偏差，是刻不容緩的重要課題，發展超音波電腦輔助診斷有其迫切的必要性。本團隊過去在超音波電腦輔助診療系統的研究已有相當成果，包括應用動力都卜勒超音波追蹤乳癌腫瘤血流變化以預測新輔助化療反應、利用乳房超音波的散射訊號(Nakagami 參數)判斷乳房腫瘤的良惡性、建立客觀化及標準化腫瘤乳房超音波的指標及發表多階段調適樹群模型建構方對於乳房腫瘤分級做出電腦輔助診斷系統，此研究結果已取得國內及美國的專利。

由於乳房超音波具有非侵入性，即時性，高解析度且可重覆操作的優越性，可開發具有臨床應用價值的生物指標，未來發展方向包開發乳房腫瘤輪廓自動圈選系統，以避免人為圈選的主觀性及不穩定性，確保各項指標的客觀性；對3D乳房超音波開發腫瘤自動偵測系統；利用電腦輔助分析乳房惡性腫瘤的超音波參數及臨床病理特徵的相關性並建立預測乳癌亞型的模組。尋找具有預測乳癌遠處轉移，復發及存活價值的乳房超音波參數。針對目前新藥開發所採用新輔助化療的臨床試驗模式乳房超音很適合用來追踪化療過程中腫瘤對藥物的反應，在系列性變化觀察中及並找出早期預測新輔助化療療效的客觀超音波參數。希望能藉由發展乳房超音波電腦輔助分析，將超音波的影像判讀標準化、客觀化以減低人為判讀的主觀偏差，並進而開發具有臨床應用價值的超音波指標，對乳癌的個人化治療提供助益。

三、以超音波散射子分布參數影像診斷肝實質病變

肝膽疾病的外科治療決策過程中，除了要確定局部病變的診斷及特性外，常常必須考慮肝臟組織，在非主要病灶範圍內的變化，以免治療時發生嚴重的併發症，或者治療後出現疾病復發，而影響治療成果。其中，最主要的變化包括肝硬化以及脂肪肝。以往，這類肝臟組織的病變，必須依賴組織切片來做診斷，然而切片檢查會造成病人不適，可能出現嚴重的併發症，同時有局部取樣的問題，不能成為一個常規的檢查。近年來，有許多檢測工具被提出來，協助臨床上診斷肝臟組織的病變，例如：血清檢查、灰階影像特徵分析，或者利用肝臟硬度來反映肝硬化的嚴重度。然而，這些檢查仍然無法完全滿足臨床上的需求，主要的原因包括：檢查的準確性不足（如血清檢查）；檢查結果缺少2D影像（如fibroscan）；檢查的位置有一定限制，或者無法整體呈現肝臟內各區域的變化（如fibroscan, ARFI）。為了克服目前診斷肝實質病變的困難，我們與工學院的專家合作，嘗試以力學散射的原理來解釋病理觀察的結果，希望以散射子的統計模型來描述肝臟組織裡的組成變化，其中包括肝硬化過程中，肝組織內纖維分佈的變化；以及不同程度脂肪肝的肝臟組織中，脂肪顆粒的分佈。在先期的仿體實驗及離體動物器官實驗中，我們發現纖維和脂肪顆粒的密度和分佈改變時，的確會影響散射子的統計分佈參數。在活體動物實驗中，我們運用肝硬化和脂肪肝的大鼠模型，證明超音波的散射子影像，可以準確區分不同程度的肝硬化，也可以準確反映肝臟組織中的脂肪含量，以超音波散射子影像所做的診斷，與病理切片的關連性極高。這樣的結果，已經在初步的臨床試驗中獲得證實。這些研究成果因為極具原創性，而且診斷能力可優於其他現在已經商業化的診斷工具，因此已經有廠商技轉，未來將繼續朝產品化的方向研發。

四、以磁振頻譜(magnetic resonance spectroscopy)診斷肝臟內的脂肪含量

運用超音波影像診斷肝實質病變具有方便、省時、經濟等優點，但是有一些因素如：腹壁厚度、腹水、肋骨及腸氣遮蔽等，會影響超音波訊號，因此其他非侵入性診斷方式的研究，可以補足超音波影像的不足，現今最能夠反映人體組織變化的影像工具，以磁振掃瞄最具發展潛力。我們與影像醫學部合作，利用手術前的磁振掃瞄，比較不同的掃瞄方法，與手術後檢體肝硬化及脂肪肝嚴重度的關連性，在此研究中，我們發現Triple-echo MRI與肝組織中的脂肪含量，以及病理醫師的判讀呈現最佳的關連性，可以最準確診斷脂肪肝。

未來的展望

功能性影像所顯示的是生物體結構以外的功能性變動資訊，許多人類的疾病，並不會使人產生外在型態的重大改變，以功能性影像來輔助疾病的診斷和追蹤，可以在人體未發生結構改變時，就可以察覺疾病所引發的變異，這將是疾病診斷和治療的新契機。隨著診斷儀器及材料科學的進步，許多人體細微的物理或化學變化，都可以藉由特殊設計的方法偵測。本中心將基於過去十餘年在超音波及磁振掃描功能性影像的基礎上，擴大現有技術的運用範圍，針對不同疾病在臨床上未解之問題，研發適用的功能性影像。更進一步，本中心也將致力於不同平台的功能性影像研發，加上本中心固有的影像分析和輔助判讀的研發經驗，發展出對人們最有幫助而且實用的功能性影像。

關於微創介入治療

在臨床治療領域中，除了傳統內外科（Medical and Surgical method)及放射治療(radiotherapy)之外，近年來發展迅速且被公認日益重要的第四項主流方法即為介入性治療(Interventional method) 。此一療法原理為運用影像導引，以微創方式將各種物理能量如熱,冷,光,電…導入體內，以治療局部區域，兼具微侵入（Minimal invasive)及有效性(Radical)兩大優點。目前在許多不適合手術的疾病中，已經成了重要的治療策略，其中如射頻消融（Radiofrequency ablation, RFA)之於肝癌，冷凍消融(Cryotherapy)之於腎腫瘤，不但已是國際治療指引中所認可的療法，在國內不論是治療或使用耗材均早被列入健保給付範圍，可見此一治療方式已廣泛被肯定。目前包含本校附設醫院在內之各主要醫學中心，接受成功介入性治療的癌症患者數量成大幅上升，以本院為例，近幾年已倍數成長至每年破千例之多，全國乃至於全亞洲的治療數量也是同樣驚人成長。在日本韓國等亞洲醫療先進國家，腫瘤消融治療(Local tumor ablation)更是早期肝癌治療的主流，數量遠在手術切除的數倍之多。這表示介入性腫瘤治療的發展，是一個不可忽視且無法阻擋的明顯事實。

近年來在各種創新治療領域及科技研發方面更是一日千里，在醫療上已經是世界主流手段之一，我們認為群策群力將是擴大對人類貢獻的最有效方法，故本中心於2017年更名加入微創介入領域開發，致力於整合各方介入性治療之資源，構築一個多元平台來加速並擴大此領域的發展。於是我們整合了醫學工程，機械，光電，消化內科，消化外科，胸腔外科，影像醫學，泌尿科及麻醉科專家，開始微創介入治療研究業務。

國立台灣大學功能影像及介入治療研究中心

中心目標：

目前規劃方向有以下幾點：