長庚醫院用AI新技術 幾秒就能揪出超級細菌

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2019/12/27 · 作者 / 邱淑宜 · 出處 / Web only
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針對抗藥性強的超級細菌,林口長庚紀念醫院開發出「超級細菌預測模型」,已成功找出對萬古黴素具抗藥性的金黃色葡萄球菌(hVISA)樣貌,研發團隊正進行其他超級細菌抗藥性預測的研究,希望2020年可將此技術推廣至更多超級細菌,提升用藥準確性,造福病患。

「超級細菌」由於抗藥性強,又難以在第一間時間檢測出來,醫師往往只能先憑經驗給藥,不但治療困難,錯誤用藥更增強抗藥能力,醫界備感頭痛。林口長庚紀念醫院與長庚大學、中央大學跨領域跨校合作,運用人工智慧開發出「超級細菌預測模型」,可快速正確進行微生物特性鑑定,幾秒鐘內即可完成預測,並達到80%的用藥準確性,成為對抗微生物感染的一大利器。

林口長庚紀念醫院檢驗醫學部主任盧章智表示,研究團隊已運用這項技術找出對萬古黴素具抗藥性的金黃色葡萄球菌(hVISA)樣貌,研發團隊正進行其他超級細菌抗藥性預測的研究,將此技術推廣至更多重要的超級細菌,希望2020年可建置超級細菌預測平台,造福病患。

棘手的超級細菌   

「超級細菌」是指對3種以上抗生素具抗藥性的「多重抗藥性細菌」,在抗生素濫用的狀況下,超級細菌的抗藥能力一直增強,為健康照護帶來的挑戰日益嚴峻,世界衛生組織甚至預測到2050年,人類將無合適的抗生素可用來治療感染症。(推薦閱讀:比癌症還可怕的致命殺手!「超級細菌」來襲

林口長庚紀念醫院檢驗醫學部主治醫師王信堯指出,金黃色葡萄球菌、腸球菌、鮑曼不動桿菌等是目前微生物學家已經發現的超級細菌,其中金黃色葡萄球菌是最廣為人知的超級細菌,每年造成全世界數百萬人傷亡。原本一般金黃色葡萄球菌可用盤尼西林治療,但具抗藥性後,就必須用萬古黴素治療,但世上已出現可以對抗萬古黴素的金黃色葡萄球菌,稱為「究極細菌」(hVISA),檢測難度高。

(一般細菌的菌盤上,抗生素(白點)周圍有一透明圈,表示抗生素發揮抑制細菌的作用;但超級細菌的菌盤上,抗生素周圍幾乎沒有透明圈,顯示對超級細菌沒有抑制能力。圖片來源:林口長庚醫院)

他表示,已有本土及國際的研究指出,超級細菌的盛行率已高達7.5%,抗藥能力強的超級細菌,有些還有機會被檢驗出來,但有些超級細菌躲在一般不具抗藥能力的菌群中,比例甚至低到10萬~100萬隻細菌中才有一隻的存在,目前臨床實務上完全無法檢測到這些超級細菌。造成感染症的病人到醫院後,往往必須歷經多種藥物嘗試、治療失敗、嚴重併發症等痛苦過程後,最後才發現遭超級細菌感染。

王信堯表示,過去有一個病例,43歲男子生病高燒不退,頸部腫脹不適,呼吸困難,就診後發現頸部細菌感染嚴重,可能危及生命,但因無法判斷是何種細菌,醫師只能先根據經驗開抗生素治療,但病患後來發生敗血性休克,進一步檢驗才得知感染的是「異質性萬古黴素抗藥性金黃色葡萄球菌」(hVISA),使用正確的抗生素後,患者撿回一命。

「超級細菌預測模型」對抗細菌感染的利器

王信堯說,林口長庚2013年引進質譜儀(MALDI-TOF),用於臨床上鑑定微生物菌種,由於質譜儀可以產生成千上萬數據,林口長庚與長庚大學、中央大學合作研發「超級細菌預測模型」,以人工智慧分析技術,成功從質譜儀複雜的大數據中解讀出超級細菌可能的抗藥性,透過影像辨識,幾秒鐘內即可快速檢測到目前臨床方法無法測得的超級細菌,幫助醫師提早數天得知病患是否為超級細菌感染,以進一步施用正確的抗生素。

(林口長庚紀念醫院檢驗醫學部主治醫師王信堯表示,以AI開發的「超級細菌預測模型」可快速檢驗出「超級細菌」。圖片來源:林口長庚醫院)

王信堯進一步說明,每一隻細菌的質譜儀圖像都像是細菌的臉,把細菌的臉丟給機器辨識,透過AI分析技術,可以輕鬆快速分辨這張臉看起來是抗藥性或不是抗藥性的,幫醫師提早確認病患是否被超級細菌感染並正確投藥,阻止病情惡化。

王信堯說,研究團隊率先運用此技術找出對萬古黴素具抗藥性的金黃色葡萄球菌(hVISA)樣貌的研究成果,2017年獲得台北國際發明展金獎,2018年10月並刊登於國際微生物研究學界著名期刊《微生物研究先驅(Frontiers in Microbiology)》上。

責任編輯:高儷綾

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