NVIDIA 的人工智慧運用演算法幫長庚加速透析血液樣本的速度！

こんにちは、UNIKO's hardware です！
人類生命能不斷延長絕對是與醫療相關，人工智慧能帶來什麼幫助？今天 UH 就帶大家看看關於智慧醫療的故事~

透過血液分析可以知道許多身體狀況，抽血算是其中一項簡易發現疾病的方式，在方便的同時，背後卻有著許多工作等著進行，試想一個人抽一管血等著檢驗，大型醫院每每排隊等待抽血都是一件費時的事情，血液透析步驟和程序想必更花費大量的時間。

以擁有超過一萬個床位、每年看診人數達八百萬人以上，台灣的長庚紀念醫院每年收集至少一百萬個血細胞影像。不只急診室的醫生必須隨時待命，負責血液分析的醫事檢驗師更需要搶在第一線完成檢驗。為了提高效率和準確性，全台共有七處分院的長庚醫療體系採用在「AIRI」（AI-Ready 基礎架構）上開發的深度學習工具。

由 Pure Storage 與 NVIDIA 合作開發出的 AIRI 架構，以 NVIDIA DGX POD 參考設計框架為基礎，並且由 NVIDIA DGX-1 與 Pure Storage FlashBlade 共同提供支援。長庚醫院的 AIRI 解決方案搭載了 4 套 NVIDIA DGX-1 系統，各系統的人工智慧運算效能達到 1 petaflop。各 DGX-1 系統又搭載了 8 個全球速度最快的資料中心加速器，也就是 NVIDIA V100 Tensor Core GPU。(圖片來源)

長庚紀念醫院當前的血細胞分析工具能夠自動分辨五大類白細胞，不過醫事檢驗師還是得以人工方式去辨識其他種類的細胞，而這是一件相當勞民傷財的事。該院開發出的深度學習模型提供了更全面的分析，能夠從顯微鏡影像中分類出 18 種血細胞，準確率達 99%。擁有一項能夠分辨多種血細胞的人工智慧工具，還能提高醫事檢驗師對罕見細胞類型進行分類的能力，進而提高疾病診斷的準確性。使用人工智慧可以在不影響測試品質的情況下，減少醫事檢驗師的工作量。長庚紀念醫院靠著 AIRI 的整合式基礎架構設計，整合了運算、網路、儲存、電源和冷卻等方面的最佳實踐內容，以求加快其深度學習模型的訓練及推論速度。

人工智慧檢測長庚醫院的血液樣本

在對患者完成抽血後，長庚紀念醫院使用自動化工具對血液進行採樣，然後將血液樣本塗在顯微鏡載玻片上並進行染色，以便檢查紅細胞、白細胞和血小板。接著機器會拍攝載玻片的影像，也就是所謂的血液塗片，如此便能使用演算法對其進行分析。

長庚紀念醫院使用遷移學習技術，在 AIRI 架構上使用擁有六萬個血細胞影像的資料集來訓練卷積神經網路。人工智慧靠著一架搭載 NVIDIA T4 GPU 的伺服器，只要兩秒鐘就能解讀一組 25 個影像並進行推論，這個動作比尋常一組 3 名醫事檢驗師要花上 5 分鐘才能完成解讀的速度快上一百倍。

深度學習大量減輕了醫事檢驗師負擔，讓他們能專心做血液分析的工作，醫療越來越進步，以前許多無藥可醫的疾病也都找出治療的方法，透過人工智慧不斷發展，未來或許能預測疾病及早治療，讓人類的存續有了更多希望。

補充關於醫事檢驗師的資料：

根據維基百科資料，醫事檢驗師英語為 Medical laboratory scientist / Clinical scientist / Clinical laboratory technologist ，舊稱為 Medical technologist，又稱臨床醫學檢驗技術師、醫學實驗室科學家，簡稱醫檢師。


60% ~ 70% 的醫療重要決策來取決於檢驗醫學的結果，檢驗醫學在現代醫學的地位可見一斑。抽血，是病人對醫檢師最接近的時機，也是取得檢體來源的最常使用途徑。
醫檢師工作範圍十分廣泛，檢驗包含血液、尿液、精液、羊水、糞便、傷口膿液、痰液、腦脊髓液、胸水、腹水等各種體液或分泌物，以進行臨床生化學、臨床血液學、臨床血庫學、臨床血清免疫學、臨床病毒學、臨床鏡檢學、臨床微生物學、臨床生理學、醫學分子檢驗以及專門檢驗染色體異常的細胞遺傳學檢驗等各式醫學檢驗分析或檢查。同時醫檢師也從事臨牀實驗室的質量保證 (QA) 和合規管理 (Compliance)。
在人類基因組計畫後的時代，個人化醫療將逐漸成為趨勢，而醫學分子檢驗即為個人化醫療的關鍵，醫檢師可針對個人進行 DNA 分析，幫助醫師評估藥物的適用性，便於調整治療方式，癌症基因檢測可以評估癌症的發生可能性和治療預後預測，遺傳疾病的發生機率等。
親子鑑定亦為醫檢師的工作內容之一。利用血液中萃取 DNA，可以利用聚合酶鏈式反應 (PCR) 方式針對各個簡單重複序列 (STR) 分析，經過計算後可以做為判斷親緣關係的依據，並提供醫師或法院參考。在 DNA 測序技術成熟後，醫檢師利用 PCR 方式針對不易培養或不易觀察的微生物，或是針對抗藥性基因設計引子，更可以加快醫師診斷和治療。
在世界各國中，醫檢師通常需要通過特定團體或國家所舉行的考試才可擔任醫檢師，並使用醫檢師此一職業稱呼。若未通過考試而使用醫檢師名稱或執行醫檢師業務通常被視為違法行為。在台灣，醫檢師為國家所定之「專門職業及技術人員」，必須依法經國家考試通過取得醫事檢驗師證書才可執業。