理大研發便攜式三維超聲波成像系統助大規模篩查脊柱側彎及監察病情和療效

香港理工大學（理大）的研究團隊研發了一套便攜式成像系統，有助及早發現青少年的脊柱側彎問題，並頻密監察側彎情況，以便為他們提供適切的治療。這套獨特創新的三維超聲波成像系統名為「Scolioscan Air」，設計輕巧，提供無輻射的脊柱側彎評估，能準確、安全地在學校及社區進行大規模篩查，且符合成本效益。

便攜式Scolioscan Air由理大生物醫學工程學系研發，今年四月於日內瓦第四十七屆國際發明展奪得三項獎項：俄羅斯特別大獎、評判特別嘉許金獎，以及優異獎。

脊柱側彎是青少年常見的脊柱疾病，估計香港有3%至5%青少年有此問題，近年發病率更見上升。¹ 最近一項在廣州進行的研究顯示，14至15歲少女患脊柱側彎的比率高達13.8%。約15%患脊柱側彎的青少年病情會惡化，當脊柱出現中度或嚴重彎曲，便需要佩戴背架或做手術治療，因此，在學青少年在發育期間盡早發現及定期檢查脊柱側彎十分重要。目前X光檢查是評估脊柱側彎的臨床標準，然而，輻射會增加患癌的風險。

理大研發脊柱側彎成像科技

研究團隊由生物醫學工程學系系主任及梁顯利生物醫學工程教授鄭永平教授帶領，他表示，團隊建基於理大多項創新的三維超聲波成像技術，進一步研發出Scolioscan Air系統。理大於2016年已將此技術產業化，成為供診所應用、重約150公斤的醫療儀器，商標定名為「Scolioscan」。

Scolioscan無輻射、比現有X光成像技術更具成本效益，適合大規模篩查脊柱側彎，患者亦可頻密地接受跟進檢查。臨床實驗證實這創新科技非常可靠，其量度脊柱彎度的準確率可媲美X光檢查。^{2 3} 此外，這科技能取得患者不同姿勢、不同體位的脊柱影像，又能提供椎骨旋轉和有關肌肉的資料，兼且可以構建三維脊椎模型，為脊柱畸形進行三維分析，而目前普遍使用的X光成像系統均沒有這些功能。Scolioscan 還可應用於預測脊柱側彎病情及監察治療成效，從而協助醫護人員為每個患者量身訂做個人化的治理方案。

隨時隨地都能進行大型篩查

研究團隊最近利用這創新科技研發出一套僅重5公斤的Scolioscan Air。鄭教授表示：「這項發明令我們可以隨時帶同儀器到任何地方，為青少年提供大規模篩查服務，有助推行以學校為本的脊柱篩查，及早找出問題、安排治療，以防脊柱側彎惡化導致嚴重痛楚及其他健康問題。此外，醫護人員為已發現有脊柱問題患者提供非手術的療治時，亦可在療程期間隨時應用Scolioscan Air作出實時評核，從而達致最佳的治療效果。」

Scolioscan Air由三部分硬件組成：i）一個便攜式無線超聲波探頭，底部安裝有光學標記； ii）一部深度相機；以及iii）一部筆記本或平板電腦。光學標記及深度相機取代了Scolioscan的空間傳感器，儀器的體積憑藉這原創技術得以大幅縮小。

此外，研究團隊早前研發的超聲波圖像三維重建、顯示及測量技術，包括全自動量度彎度的方法及分析三維脊柱畸形的軟件，均可應用於Scolioscan Air。

新研發的Scolioscan Air三維空間追踪方法準確度高，可媲美Scolioscan，其技術上的兼容性有利它更快轉化成商品，供普遍使用。Scolioscan Air的物料成本、尺寸和重量都大大低於目前的掃描系統，所有組件可放進手提箱，方便攜帶。

Scolioscan自2016年先後在不同國家註冊成為醫療儀器，包括歐盟和澳洲，理大及合作公司已為相關技術在全球取得或正申請共23項專利。這套供診所使用的儀器，已在香港、澳門、中國內地、荷蘭、澳洲、意大利等安裝，至今已為4,000多名脊柱側彎患者提供檢測。

理大研究Scolioscan Air的團隊成員包括 : 孟強先生、楊德先生、許志豪先生和黃曜恒先生。

註: 「Scolioscan Air」影片(只具英文版本):- https://youtu.be/UQEWbaE3aOU

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1. Fong , et al. A population-based cohort study of 94401 children followed for 10 years eXhibits sustained effectiveness of scoliosis screening. Spine Journal. 2015;15:825–33

2. Zheng et al. A reliability and validity study for Scolioscan: a radiation-free scoliosis assessment system using 3D ultrasound image. Scoliosis and Spinal Disorders (2016) 11:13

3. Brink et al. A reliability and validity study for different coronal angles using ultrasound imaging in adolescent idiopathic scoliosis. The Spinal Journal 18(6), 2017.