医工结合 | 理大融合AI及基因组技术 精准识别精神疾病治疗靶点 革新诊断治疗
发布时间：18:00 2025-04-15 HKT
精神疾病如抑郁症、精神分裂症和躁郁症一直是全球医疗领域挑战。香港主要精神疾病（Major Psychiatric Disorders）患病率更高达13.3%，影响过百万人的生活。
传统诊断依赖医生向患者提问以评估症状，但有时会流于主观，加上症状模糊性和缺乏个人化治疗方案，可能会限制诊断准确性和治疗有效性。由香港理工大学（理大）医疗科技及资讯学系系统生物学与人工智能学讲座教授、杰出创科学人教授章伟雄教授领导的团队正进行一个跨学科研究项目，以人工智能（AI）、大数据和生物医学工程技术另辟蹊径，为主要精神病提供客观诊断和精准治疗。该项目更获得研究资助局拨款逾港币3,700万元资助。此项理大研究不仅推动医学发展，还支持以工程及AI为基础，培养应对未来医疗挑战的医生，为更多精神病患者带来曙光。
传统问诊诊断的局限与挑战
传统精神疾病诊断依赖患者自述，限制诊断准确性和治疗效果。病人答案往往会受情绪、记忆或表达能力影响，例如抑郁病人情绪低落，可能无法描述病情，因此难以判断病情的严重性。
章伟雄教授指出：「诊断靠病人自述，带有高度主观性。」精神病亦往往有症状重叠，抑郁与焦虑的失眠或注意力不集中，有时难以区分，问诊难以厘清病因。
「医学上，抑郁症和躁郁症也很难区分。」模糊性增加诊断难度，更麻烦的是缺乏生物学上依据，无法揭示背后病理基础，例如脑部是否受损，或受到遗传因素等影响。
章伟雄教授表示，过去多年没有治疗抑郁症的新药面世，部分原因正是病发机制不明，令新药研发工作无从入手。传统治疗抗抑郁药或认知行为疗法，又多以「一刀切」，忽略病人遗传背景和环境压力，经常导致疗效不佳，引致药物上瘾，甚至延误治疗时机，增加医疗负担，凸显创新医疗迫切性。
医工结合取得跨学科突破
章伟雄教授领导的研究项目，糅合AI、大数据和生物医学工程技术，以崭新算法为医学难题求解，突破诊断和治疗上多个局限。
传统上，精神科难以找到生物标志物，理大团队正通过AI分析基因组变异（包括DNA和RNA变化）和脑成像数据（磁共振影像），识别出疾病的客观生物标志。
他从医疗影像的观察：「深度抑郁患症的脑部确有受损区域，有病变的表征。」团队通过单细胞测序，发现受损脑区基因表达的变化，以科学数据取代主观评分以提供诊断的基础。
为了解决症状重叠导致的诊断模糊问题，研究又引入崭新观点，将精神疾病视为基因和脑区的复杂网络，非单一因素所导致，通过算法试图清晰分开不同病因。
AI推精准治疗减药物依赖
章伟雄教授解释：「我们以网络理论建构的基因网络，分析哪些基因或脑区起主导作用。」从老鼠实验模型显示物理压力（睡眠剥夺）和社会压力（霸凌），导致脑部不同受损区域，揭示抑郁症多样性。控制理论则可找出了维持疾病状态的关键节点，为精准诊断提供依据，避免因分类混淆导致以一刀切方案诊治。
研究以老鼠模拟的精神疾病，通过施加压力分析脑部损伤和基因变化，通过观察抑郁老鼠后代，分析表观遗传修饰，如何传递患病风险，以便可及早作出干预。
AI打破通用治疗局限，结合基因数据、脑成像和环境因素，生成出精准的治疗方案。近年以磁场刺激大脑神经细胞，改善抑郁症症状的「经颅磁刺激」（TMS）医疗方式，属非侵入性，且具有更显著的治疗效果。
章伟雄教授解释：「AI可精准预测出TMS起作用脑区，实现个人化治疗。」传统TMS只靠粗略估计，未能发挥所有疗效。精准治疗也有望减少药物依赖。
章伟雄教授在研究过程中产生的数据量极大，单次实验生成出数据超过10TB，现已累积数据逾百TB。章教授团队开发出的算法，处理TB级数据并从中提取出基因网络模式，发现潜在的治疗靶点，并在实验室内验证，加速研究进程。
医疗突破影响深远
理大的研究不仅将革新诊断与治疗，还为医学训练奠定了坚实基础，可改进医疗训练和干预手段。
正在积极争取筹办香港第三所医学院的理大，拥有全面的研究设备和教研人员，培养具备工程和AI知识的专业医学人才，冀以全新视角应付医疗挑战，通过网络理论分析庞大数据，设计精准治疗方案，并以AI分析大脑影像，再与传统临床训练互相补足，提升精神疾病的疗效。
香港主要精神疾病治疗，不及半数完全成功控制病情，必须创新医疗研究，以更客观诊断和个人化治疗，提升疗效和减少副作用，章伟雄教授的研究未来亦有机会提供药物靶点，帮助药厂开发更有效的药物。
章伟雄教授指出：「内地青少年抑郁发病发病率近两成，香港的情况亦日益严重，我们的研究任重而道远。」
研究也旨在减轻医疗负担，甚至贡献全球精神健康管理，上述网络理论亦可拓展至研究多种基因遗传及癌症的复杂疾病。
章伟雄教授说：「从崭新角度思考，精神疾病研究可以峰回路转。网络理论和控制理论，加上跨学科工程学，有希望为复杂医学难题找出答案。」他承认研究在技术和算力上，仍有不少限制，但技术柳暗花明，假以时日，潜力却是无限。
