AI賦能醫學｜多維度腦影像分析兒童青少年心理 及早介入療效更佳

近年醫療訓練強調跨學科整合，特別是工程與人工智能（AI）應用。香港理工大學（理大）致力將教育與科研融入現實生活，推動研究成果轉化為實際應用。

香港理工大學（理大）醫療科技及資訊學系教授、傑出創科學人教授仇安琪教授，剛獲選為國際人腦圖譜學會主席，專注於腦部影像與兒童青少年神經發育研究，曾於約翰霍普金斯大學和新加坡國立大學從事生物醫學工程研究，開發基於深度學習的神經網絡模型，分析腦影像特徵早期識別專注力不足／過度活躍症（ADHD）、抑鬱症、焦慮症等神經系統疾病。
 

聚焦預防早期介入

仇教授的研究跨越胎兒期至老年階段，特別強調預防的重要性。她認為：「理大研究涵蓋兒童至長者，意義在於從預防入手，非僅限於治療。」她關注生活方式對大腦健康的影響，如控制體重以預防老年退化疾病，早期介入兒童及青少年心理健康等。

仇教授以AI和腦部掃描，研究兒童和青少年心理問題的早期發現及干預。她開發AI模型，顯示腦部影像標記可將預測準確率提升達25%，比以往僅靠臨床特徵（如年齡、性別、創傷史）有更好的表現。團隊以轉移學習技術，提升了模型泛化能力，但仍需更大規模人群驗證，以實現臨床應用。
 

兒童青少年心理與基層醫療

香港基層醫療強調預防，不過多集中老年及慢性病，兒童及青少年心理健康相對被忽略。兒童及青少年心理疾病的社會成本不容小覷，干預不及時可能導致學業倒退、家庭壓力及長期醫療負擔。數據顯示，香港ADHD患病率約6.4%，而青少年抑鬱症12個月患病率約13.7%，凸顯有迫切需求作出早期干預。

仇教授的研究從胎兒期開始追蹤大腦發育，透過神經影像學與行為評估，辨識出ADHD等高風險兒童群體，推動超早期介入治療。

仇教授指出：「零至六歲是大腦可塑性最強的階段，ADHD核心症狀，如注意力不足、過動、衝動，在部分兒童可能早於四歲前顯現。然而，學齡前兒童正常行為變異性較大，且ADHD易與語言發展遲緩、自閉症譜系障礙等共病混淆。」她認為，臨床診斷通常需要綜合長期觀察，待兒童進入學齡期（六歲後）認知功能成熟時才能進一步確認。

儘管早期診斷存在不少挑戰，研究表明針對高風險兒童的介入治療，例如執行功能訓練、家庭行為管理，六歲前實施效果最佳，顯著改善長期預後，不僅符合腦部發育的關鍵期理論，與近期政府強調「早期篩檢、早期干預」的理念亦不謀而合。

心理發育診斷突破

仇教授的研究在兒童和青少年心理健康實現多項突破，尤其超早期診斷與干預。研究從胎兒期（孕期）開始進行腦部掃描，追蹤至新生兒（出生後一至兩周）及青少年階段（目前最大至21歲）。例如，出生後首周磁力共振掃描數據可預測二至四歲行為表現，填補零至六歲診斷空白。她表示：「我們預測二至四歲行為表現，識別出高風險群。零至二歲的干預效果尤為顯著。」超早期干預可改變大腦發育軌跡，顯著改善青春期的心理問題。

傳統診斷一直為人詬病的其中一個地方，是企圖將心理疾病分門別類。兒童青少年大腦發育未成熟，症狀經常重疊，易導致誤診。仇教授開創先河，採用多維度腦影像分析方法來定量兒童及青少年複雜的心理狀況。她強調：「兒童和青少年精神問題界限模糊，傳統診斷難以精準識別。我們轉向多維度腦影像分析方法，從大腦角度探索症狀機制。」此分析方法有助提升診斷精準度，亦為個人化治療奠定基礎。
 

個人化治療的創新

仇教授以多模態磁力共振掃描（結構、功能、擴散加權成像）捕捉大腦發育信息，通過AI提取腦部特徵預測行為，進而設計個人化的干預。針對ADHD兒童，可根據腦區功能選擇行為訓練或「經顱磁刺激」（TMS）治療，再依據腦區特徵定制干預，治療更顯奏效。

仇教授團隊整合多維度資料（胎兒磁力共振掃描、基因定序、兒童行為評估及母親懷孕健康檔案），首次揭示了心理問題形成的生物機制鏈，並發現母親懷孕期間的情緒狀態，無論是憂鬱焦慮，還是正向期待，都會直接影響胎兒海馬體及前額葉皮質發育，影響甚至持續至兒童期記憶力表現。

仇教授解釋：「我們發現母親情緒波動會轉化為特定的生物訊號傳遞給胎兒，這些訊號直接塑造了情感相關腦區的神經連接模式。更重要的是，證實了如果母親心理狀態積極，對胎兒的腦部結構有保護作用，跨代遺傳研究亦為制定孕婦心理健康政策，提供了神經科學上的論據。」

仇教授引述新加坡在公共衛生領域的經驗，研究成果轉化成政策，有助推動社會全民健康。她表示：「新加坡婦女兒童醫院將孕婦心理健康納入常規產檢，正是基於神經發育疾病的跨代遺傳研究。」

理大一直強調工程、AI與醫療整合，培養具跨學科思維的醫科生。仇教授指，跨學科研究為醫學提供新視角，例如AI分析腦影像，設計個人化干預。她補充：「理大鼓勵跨學科研究，未來會通過工作坊，吸引醫療機構參與，推動大規模研究。」她相信前瞻性的研究，有助建設香港成為國際醫療創新樞紐。
 

信心實力兼備  爭取籌建第三所醫學院

理大擁有多個與醫療及健康領域相關的科研基建，包括理大高等研究院轄下研究院及研究中心、大學研究院及研究中心，以及中心實驗室共30所，再加上逾90個相關實驗室及教研設施，有助凝聚大學在工程學、醫學和公共衛生領域的專業知識和科研力量，開發創新解決方案。最近成立的理大人工智能高等研究院全面推動人工智能在藥物研發、精神健康、醫學影像、放射治療、中醫藥、生物醫學工程及細胞免疫治療等領域的深度融合，而理大在醫療教育和培育專職醫療人才擁有逾半個世紀的豐富經驗。理大早前就籌建香港第三所醫學院向特區政府提交建議書，相信憑藉以上優勢，有信心和有實力肩負起籌建香港第三所醫學院的重任。