芥子第44期 - 在華人社會中實施普遍而效益的肺癌篩檢之日就要來臨了吧! (婁世鐘)
在華人社會中實施普遍而效益的肺癌篩檢之日就要來臨了吧!
婁世鐘
一‧先報告一些肺癌篩檢技術面的好消息 (在科學期刊及網絡上暫時還找不到)
每一個人的肺上都佈滿了大小血管，如上左圖。臨床實驗顯示，醫師在胸腔斷層照相中尋找肺上的腫瘤結節時，2-3厘米粗以上的這些血管就可能會遮蔽小的腫瘤結節，而可能使得醫師讀片造成疏漏。在美國的一項大型臨床實驗所做的肺癌篩檢影像中，我們估計這種因血管遮蔽而造成的疏漏，約佔總癌兆結節的25%(分析美國NCI/CDAS NLST影像數據)。基於這個理由，我們最近發展出一種智慧型影像處理法，可將胸腔電腦斷層中的 血管影像分離開來。我們正在從事另一項臨床實驗 (https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02440139)，來證實這個方法可以大幅減少漏診癌兆結節的比率。見上中圖(原胸腔橫切斷層照)及右圖(同一胸腔橫切斷層照但 血管影像已被分離出去)，有一8厘米的癌兆結節在右肺(右圖之左邊肺 ) 中間大的白點處，原胸腔斷層照顯示有一5厘米粗的血管橫蓋於上。本文最後附有數例胸腔斷層影像及其血管分離影像(參第五節)。
二‧導言
在真理電台網站上看到一帖視頻，是7月18日台灣中研院陳建仁副院長在台北市聖家堂的講座上談肺癌。(1) http://www.tianzhu.org/tw/tz_video_youtube.php?type_id=2&video_id=214 (2) http://www.chinatimes.com/realtimenews/20150803001954-260405
我在喬治城大學醫學院暨維州理工阿靈頓創研中心從事肺癌及乳癌的篩檢及早期診測近二十五年，對陳副院長的這席講座有幾點比較偏專業性的補充。在補充之前，我來問一個很多朋友常問的一個問題: 為什麼前副總統蕭萬長及陳建仁副院長能及時發現早期肺癌，而單國璽樞機、鳳飛飛、陳定南、Peter Jennings、及許多我們周遭的朋友等發現肺癌時已是晚期肺癌了呢？答案應該是: 年歲到了(50歲以上) ，有沒有做具真實效益的健康檢查。2013年台大醫院對院內四十五歲以上主治醫師(約300名)做健檢，赫然發現12名醫師罹患早期肺癌(達4%)，另有2名醫師罹患乳癌。http://dongkenkon.chut.ntuh.gov.tw/wp/?p=477
臨床上，已經開始有病兆的病人所罹患的肺癌幾乎都是晚期肺癌。醫學界中某一環節的主事者，若摸著良心是該對這些病人有所愧疚的。目前絕大多數的早期肺癌(癌細胞還沒有擴散到附近的淋巴、氣管及其他臟器等)是在胸腔照片上看到的，很多都是健康檢查或其他因素(移民辦綠卡體檢等)，或者照其他部位時，無意中在X-光片上或電腦斷層(CT)影像上看到的。由於近年來的科技進步，電子化胸腔X-光片(DR,CR)的清晰度已大為提高，且已有更好的輔助方法(比如單張X-光影像去除骨影及散射技術: 請參考本文第六節)，完全可以看到6厘米及以上的肺結節。傳統醫學界認為胸腔X-光片無法診測早期肺癌，來使患癌病者得到痊癒的看法，將會被顛覆。這種傳統醫學界的認知有部份原因是因為收集不夠多的早期肺癌片子來教育年輕醫師，而老經驗的醫師又沒空去讀大海撈針式的讀片篩檢，另一原因是做臨床實驗時沒有把最好的科技放到胸腔X-光片組裡頭，所造成的醫學實驗偏見。
另外一個很重要的因素是近十多年來歐美有一群放射科醫師，致力於推動低劑量電腦斷層(LDCT)來做肺癌篩檢，而且美國在本世紀(2000年)初開始，花了約7 - 8年的時間做了一項相當大型的臨床實驗(NLST)。http://www.cancer.gov/types/lung/research/nlst
三‧美國的肺癌篩檢已開始正式啟動
今年(2015)初，他們所推動的臨床實驗終於說服了美國疾病防治委員會及國家醫保中心。從今年開始，在美國若有醫生開處方要對抽煙者做電腦斷層(CT)肺癌篩檢，將能得到保險給付。https://www.cms.gov/medicare-coverage-database/details/nca-decision-memo.aspx?NCAId=274&NcaName=Screening+for+Lung+Cancer+with+Low+Dose+Computed+Tomography+(LDCT)&TimeFrame=7&DocType=All&bc=AQAAIAAAAgAAAA%3d%3d&
歐美醫學界已帶領全世界用醫學照像對人群做癌症篩檢有一陣子了，但他們自己也學到了一點不能說的祕密，是一種做了才發現的痛苦，那就是用比較經濟的醫學照像方法來做癌症篩檢，在歐美醫療成本高的國度裡，微薄的保險給付基本上是會賠錢的。所以他們不可能去推動胸腔X-光片來作肺癌篩檢。但是在經濟實力不是那麼雄厚的國家，自己可就要斟酌了。台灣、大陸、甚至日本都得掂量掂量成本及可能危害人體的輻射劑量，再考慮該不該學，另外一種可能的選項是電腦縱切儀(Tomosynthesis)。當然對肺癌高危險群用電腦斷層(CT)篩檢，確實是有必要的。然而如果好好的利用改進的X-光胸腔電子照，再加強一下讀片醫師的訓練及引進新銳影像技術，它的診測率可能不會比電腦斷層(CT)差到哪裡去。雖然號稱是低劑量X-光電腦斷層照相(LDCT)，但是其輻射劑量還是要比照胸腔X-光片高五十倍以上，若要知道這麼強的X-光劑量會不會對接受篩檢人群引發癌症？沒有經過長年的實驗統計是不會知道的。另外兩個最大的問題是: 要增加很多的電腦斷層機器，以及醫師讀電腦斷層的速度比起讀X-光胸照的速度少說要慢二十倍以上。理論上醫院要訓練二十倍的放射科讀篩檢的醫師人力，才能兼顧有高品質判讀的服務又能快速消化巨量影像的問題。在高人口密度的國度做癌症篩檢，醫師人力資源將會是個極大的問題。
去年夏天，我與我的科研夥伴醫生 (Dr. Matthew Freedman) 和臺大楊泮池校長及臺大醫學院的楊志新教授談這方面的問題。在討論的時候，楊泮池校長提到用電腦智慧軟體來判讀電腦斷層胸照以解決醫師判讀速度慢的問題。其實我們對電腦輔助醫師診斷的研究有20多年的經驗，當場我回答他說: 發展電腦軟體來判讀電腦斷層影像，且要有和老經驗的醫師一樣的精準度，這樣的科技還不存在。
四‧ 新的技術可以大為提高肺癌篩檢的效益
為了迎合電腦斷層肺癌篩檢的醫務發展，美國有許多醫院已經開始摩拳擦掌，要做這方面的生意。前一陣子我們邀請了12位放射科醫師來做實驗，他們有5-22年的經驗，其中有4位是胸腹影像專科。我們發現他們對電腦斷層(CT)中的肺結節平均竟漏診約1/3肺癌腫(27% - 52%之間)。這些肺節結都已經是5-6厘米以上了，在隔年的影像及病理檢驗證實為肺癌的腫瘤結節。我們便與我們的合作公司發展了一種分離血管影像 的胸腔電腦斷層的技術(Vessel suppression technique for Thoracic CT)，依血管本身的粗細、應有的灰度、及表壁的連接性將其影像分離出去後，剩下來在肺上的就是非血管的影像(血管外包括管壁邊增生組織或病變及與血管灰度不同的影像)。除去血管影像後，正常的肺部電腦斷層應該是趨近全黑的。因此這些剩餘下來的影像標示出可能的肺上病變，對在龐大的影像數據中，大海撈針似地做肺癌診測，有十分顯著的功效。我們的實驗證實，當胸腔電腦斷層影像經過我們這種技術處理後做為判讀輔助，這些放射科醫師的漏診就少多了，且平均讀片時間至少縮短35%(參閱第五節最後一個案例便可瞭解)。利用分離血管影像的胸腔電腦斷層影像，我們也實驗了一下我們新發展出來的純電腦智慧軟體(在無醫師判讀的情況)篩檢的精準度，發現檢側率(sensitivity) 達89.42%，比參與我們實驗的12位醫師中的任何一位都高出許多，特異鑑別性(specificity) 就比醫師差一些，大約有1/3的無肺結節電腦斷層病例中。我們的智慧型自動診斷式電腦軟體的特異鑑別性稍弱，是因為它會指著某些像有肺結節的地方，但其實是一些肺傷疤、肉芽腫、或沒有除乾淨的血管岔道結等。但是這樣的精準度已經是全世界首屈一指的智慧軟體了，離楊泮池校長所想像的，用電腦智慧軟體來判讀胸腔斷層影像的日子應該不遠了吧!
全世界只有我們這組團隊及公司會做X-光胸腔照做去除骨影及散射的技術 (Rib/Bone shadow removal technique on chest radiograph) 及對胸腔電腦斷層做分離血管影像的技術 (Vessel suppression technique on Thoracic CT)，前者已獲得美國食藥署(2010年)及中國食藥署(2013年)的認證，後者可能要等我把實驗結果送出(https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02440139)，預期今年年底會得到美國食藥署的認證。這項研究實驗受到美國衛生總署癌症支署下的影像資料庫(NIH/NCI/CDAS)的大力協助，提供我們千餘件完整的NLST肺癌篩檢案例及其詳細的病人資料(名字和有關隱私全數刪除)，我們也收集了幾所大醫院的肺癌篩檢案例，來確保這一項技術的通用性。茲將運用這兩種技術的照片各幾組附於文下，以供參考。
五‧ 胸腔電腦斷層及其血管分離影像: 5件案例影像樣張 (請點擊以下各樣張名，便可見斷層像片)
[第一次讀AVI影像的電腦機器，請在打開影像軟體時點擊循環記號，斷層影像就會重復]
前四件案例都有癌兆腫瘤，每一例只顯示那些有腫瘤的斷層。最後一例是正常斷層胸腔照(由於影像數據很大，最後一例的斷層影像取鄰近4片平均值):
六‧ X-光胸腔照及其骨影和散射去除影像: 案例影像樣張
以下的三組X-光胸腔照，左側是原照，右側是其骨影和散射去除影像(非雙能照相術)，箭頭指向的地方是癌腫結節處，這三個案例也都是臨床上被漏診的，若當時有去除骨影及散射的輔助，這三個案例就會變成是早期診測到的肺癌案例。
七‧希望能與國內的癌症防治醫學界合作 (聯繫方法: dcben0@gmail.com, benlo@vt.edu)
希望能有機會和國內癌症篩檢的主事者及工作同道商談在台灣積極且普遍地實施有效益的肺癌篩檢的辦法。肺癌篩檢早一天普及實施，再加強一下醫師的訓練及引進新銳智慧型影像技術，每天在台灣就可救200-300個人。在中國大陸有70%以上的男士抽煙，女士常遭吸二手煙，常用油抄菜，鄉下地方用煤炭生火，加上近年來環境(空氣及食物)高度污染，實施有效益地普及肺癌篩檢就更有需要了。
華人中優秀的軟體工程人員非常多，我們的技術離楊泮池校長所提出的用電腦智慧軟體來判讀胸腔斷層影像的構想不遠了，希望能在這方面的科研能與國內的同業一起努力，再加把勁。先踏出全國性的肺癌篩檢這一步，很快就能有半自動化的肺癌篩檢判讀，也許幾年後可以達成全自動化判讀的願景。斷層影像的重新硬體設計及生產也應該是可以考慮的醫技產業。
