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理大嶄新衛星雷射測距技術 揭示全球海平面上升速度加快 三十年間累計上升約90毫米

全球平均海平面上升是反映氣候變化的重要指標。香港理工大學(理大)學者開拓空間大地測量技術的應用,首次成功對全球海洋質量在過去三十年(1993至2022年)的變化進行直接觀測,進一步驗證全球海洋質量是導致海平面上升的主要因素。是次研究指出,其間全球海平面平均每年上升約3.3毫米,上升速度持續加快,顯示氣候變化問題日益嚴峻。研究成果已於《美國國家科學院院刊》發表。 全球平均海平面上升主要由兩大因素導致:其一,海洋吸收地球氣候系統中約90%的多餘熱量,引發海水熱膨脹效應,致使海水體積增加;其二,陸地冰川及冰蓋融化產生的大量淡水流入海洋,造成海洋質量的增加。因此,對全球海洋質量變化(又稱「重靜態海平面變化」)進行長期監測,有助了解主導全球平均海平面上升的因素。 理大土地測量及地理資訊學系空間大地測量及地球科學講座教授、土地及空間研究院核心成員陳劍利教授聯同第一作者及通訊作者、理大土地測量及地理資訊學系研究助理教授聶宇鋒博士帶領的研究團隊,首次利用衛星雷射測距技術獲得時變重力場數據,在1993年至2022年間,對全球海洋質量變化進行直接觀測。 過往,科學家透過衛星測高對全球海洋質量的長期觀測來估算海平面上升速度,直至2002年「重力恢復及氣候實驗衛星(GRACE)」發射後,才實現基於衛星重力測量的相關觀測。衛星雷射測距是一項傳統空間大地測量觀測技術,通過雷射精確地測量衛星與地面觀測站之間的距離,然而此技術受制於衛星與地面站站點數量有限、衛星軌道較高,僅能捕捉長波重力信號,且空間分辨率低,因此難以直接應用於監測全球海洋質量變化。 為提高衛星雷射測距技術在估算全球海洋質量變化的精準度,研究團隊採用自主研發的正向建模技術,透過整合海洋與陸地邊界資訊,成功解決空間分辨率限制帶來的訊號洩漏問題,實現對全球海洋質量變化的監測。 是次研究結果顯示,全球平均海平面上升速度在1993年至2022年間持續加快,累計上升約90毫米,其中約60%由海洋質量劇增造成。自2005年左右以來,全球平均海平面上升的主要因素為全球海洋質量增加,主要源於格陵蘭等地的極地冰蓋及陸地冰川加速融化,佔全球海洋質量總增量逾80%。 陳劍利教授表示:「近數十年來,氣候暖化導致陸地冰川及冰蓋加速融化,成為全球海平面上升的主要因素。是次研究透過精確量化全球海洋質量的增加,全面評估其對海平面變化的長期影響,並為驗證耦合氣候模型提供關鍵數據,以便有效預測未來海平面變化。」 聶宇鋒博士認為:「在扣除海水熱膨脹效應後,經由衛星雷射測距分析所得的海洋質量變化,與傳統衛星測高技術所得的總體海平面變化高度吻合,證明了衛星雷射測距技術未來有望成為研究氣候變化的嶄新和重要工具。」

2025年9月1日

研究及創新

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理大65項研究獲國家自然科學基金資助 金額及數量較去年增長逾三成

香港理工大學(理大)榮獲國家自然科學基金委員會支持,本年度共有65項研究項目成功獲得資助,項目金額和數量較去年增長逾三成(34%)。這一佳績充分彰顯理大卓越的創新能力,更反映出大學人才輩出,憑藉高水平的科研為國家建設科技強國注入源源動力。 理大年輕學者憑藉雄厚的科研實力入選「青年科學基金」,當中包括三項「青年科學基金項目(A類)」、四項「青年科學基金項目(B類)」,以及48項「青年科學基金項目(C類)」。此外,十項卓越科研獲「面上項目」資助。 傑出青年學者研究面向世界科學前沿 三位理大學者憑藉在基礎研究領域的傑出成就,成功入選「青年科學基金項目(A類)」。該資助旨在支持具備卓越科研能力的年輕學者自主開展創新研究,面向國家重大戰略需求,並推動全球科學發展。每個入選項目將獲人民幣280萬元至400萬元的資助,為期五年。三位年輕傑出學者分別來自應用數學系、應用生物及化學科技學系及應用物理學系,研究範疇涵蓋數學、物理、化學、工程學、醫療科學及跨學科領域。 相關項目旨在應對重大科學挑戰,其中一項致力於研發新的數值分析理論和數值方法,以解決幾何曲率流中的曲面運動及流體自由邊界問題。另一項研究圍繞透氣電子皮膚,提出液態金屬超彈纖維網絡的創新設計策略,研究成果可望推動柔性電子從「可拉伸」向「可呼吸」的跨越式發展,為智能醫療提供穩定、舒適且生物相容的可穿戴解決方案。至於第三項研究則利用原位電子顯微學技術,深入探討二維材料的力學、電子學、熱力學、相變行為,以及相關的製備與性能,為先進材料科學的技術突破奠定基礎。 優秀青年學者引領創新研究 理大在「青年科學基金項目(B類)」亦持續獲得重要支持,今年共有四位青年學者成功入選。該資助旨在加快科研人才培養,培育新一代學術研究中堅力量,以推動國內外前沿科學發展,每個入選項目將獲得人民幣200萬元資助,為期三年。四位青年學者分別來自應用數學系、物流及航運學系、應用生物及化學科技學系,以及機械工程學系。 四位理大科研人員帶領的研究項目涵蓋數學、化學、管理科學及工程學等多個領域。其中一項研究開拓隨機偏微分方程數值方法,其優勢在於具備長時間計算穩定性,能夠準確預測隨機問題中的關鍵概率訊息和演化規律。另一項研究聚焦供應鏈風險管理,深入探索技術驅動型風險、重大突發事件衝擊效應,以及商業模式創新過程中各類潛在的風險因素。在化學方面,有研究專注於分子篩雙活性位點,通過精準定位Brønsted酸與金屬位元點空間分布,闡明其協同作用機制,為新型分子篩的設計與產業化應用提供重要參考。另一項目則着力推進電催化小分子轉化技術,開發基於質子膜反應器的碳雜原子鍵C–X(X=氮、磷、硫)化合物的電合成體系。 此外,理大在「青年科學基金項目(C類)」屢獲肯定,凸顯理大青年科研人員的出色研究能力,今年共有48位青年學者獲得資助。這些科研人才來自理大各大學院,其中23項研究項目由理大深圳研究院領導。 理大深圳研究院作為理大在深圳的延伸機構,無論在空間部署、行政管理、產學科研等方面均全面納入理大的發展戰略中,承擔國家、省市各級政府及業界科研專案。

2025年8月28日

研究及創新

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理大全國重點實驗室獲國家科技部授牌 助力香港融入國家創新體系 建設國際人才集聚高地

為配合國家整體發展規劃,並充分發揮香港「背靠祖國、 聯通世界」的獨特優勢,香港特別行政區政府創新科技署與國家科技部商討後,於2023年啟動「國家重點實驗室」的重組工作,並參考國家科技部的提名,邀請內地專家團隊參與評審篩選。經過嚴格的甄選及評估,香港理工大學(理大)提交的「沿海城市氣候韌性全國重點實驗室」和「超精密加工技術全國重點實驗室」項目獲國家科技部批准正式成為全國重點實驗室,標誌着理大的科研實力得到充分肯定,為國家新質生產力的高質量發展和世界科技強國建設貢獻力量。 特區政府於今天舉行「在港全國重點實驗室授牌儀式」,由國家科學技術部陰和俊部長、中央人民政府駐香港特別行政區聯絡辦公室周霽主任及香港特別行政區行政長官李家超先生主禮。理大校長滕錦光教授率領一眾理大代表,包括:理大常務及學務副校長黃永德教授、副校長(研究及創新)趙汝恒教授、協理副校長(研究及創新)王鑽開教授、建設及環境學院院長李向東教授、工業及系統工程學系超精密加工與計量學講座教授張志輝教授、研究及創新事務總監黃詠恩教授,以及其他嘉賓出席,共同見證香港院校和實驗室融入國家創新體系、積極參與國家科技計劃的重要時刻。 由理大與香港科技大學(科大)共建的「沿海城市氣候韌性全國重點實驗室」,由李向東教授擔任實驗室主任,聯同科大副校長(大學拓展)吳宏偉教授擔任聯席主任。為應對氣候變化和災害風險,實驗室以國家和全球發展戰略為導向,聚焦韌性城市建設和災害管理,提升沿海地區基礎設施韌性,以科學應對氣候變化帶來的挑戰。 實驗室的主要研究範圍包括:沿海城市極端天氣事件預測與復合氣候災害風險分析、基礎設施氣候韌性發展與極端天氣災害防控,以及沿海復合氣候災害風險感知預警與應對管理政策等,為國家和區域的社會安全與可持續發展提供堅實的科研保障。 此外,由張志輝教授帶領的「超精密加工技術全國重點實驗室」面向國家戰略需求,致力於超精密微納加工技術的基礎研究和應用開發,重點研發超精密加工機理、先進加工工藝、精密測量技術以及相關加工裝備,並積極推動跨學科應用轉化,培養高水平創新人才,推動產業升級。 實驗室主要研究範圍包括:研發原子尺度製造、能場協同超精密加工、突破十納米級玻璃增材製造等前沿技術;開發超精密加工高端裝備及智能精密測量儀器,並滿足半導體製造和智能檢測需求;研發下一代原位智能三維表面測量技術及儀器;以及拓展超精密加工技術在航天航空、深空探索和新能源等領域的應用。 理大全國重點實驗室在科研水平、組織結構和運行管理方面均達到國際先進水平,其先進的儀器設備充分滿足國家重大科技需求。展望未來,這些實驗室將提供重要平台,促進與內地及國際頂尖大學和科研機構的合作,匯聚全球各地的優秀科研人才,積極推動跨地域、跨學科的科技創新,打造香港成為國際高端人才集聚高地,為香港、國家和全球的可持續發展做出更大貢獻。  

2025年8月25日

研究及創新

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遠程新能源商用車集團訪問理大

遠程新能源商用車集團(遠程汽車)代表團於8月25日訪問香港理工大學(理大)。遠程汽車是吉利控股集團旗下的商用車品牌。是次訪問就新能源汽車領域的合作進行交流,推動產學研深度融合。 理大副校長(研究及創新)趙汝恒教授代表理大歡迎代表團,並與遠程汽車開展深入交流。遠程汽車首席執行官範現軍先生及黨委書記孫國輝先生,分別介紹了公司的戰略規劃以及醇氫電動車的綠色新能源解決方案。 會上,理大潘樂陶慈善基金智慧城市研究院院長史文中教授,以及理大土地測量及地理信息學系助理教授諸葛承祥教授,分別介紹了理大在智慧城市研究及新能源汽車大數據研究的最新進展。 此外,理大研究及創新事務處亦展示了理大在學術研究、科技創新及產學研合作方面的卓越成果。此次訪問為遠程汽車與理大建立了重要的交流平台,為後續深入合作奠定了堅實基礎。  

2025年8月25日

活動

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理大淄博技術創新研究院成立 深化兩地產學研合作 構建鲁港科技創新樞紐

香港理工大學(理大)與淄博市人民政府日前(8月16日)簽署合作協議,共建「香港理工大學淄博技術創新研究院」(研究院)。雙方將依託淄博市雄厚的產業基礎和完善的工業體系,並結合理大作為全球百強大學的紮實科研實力,開展產學研深度合作,促進兩地優勢互補和協同發展。 新成立的研究院將圍繞淄博市的經濟及產業發展需求,聚焦微納米技術、工業人工智能、康復治療,以及數字化與人文旅遊等領域。憑藉理大的人才及科研優勢,研究院將致力促進相關技術研發及核心技術攻關,推動當地產業轉型升級及新質生產力發展,助力科研成果轉化應用,為淄博市的可持續發展貢獻力量。 簽約儀式於淄博市舉行,在理大校長滕錦光教授、副校長(研究及創新)趙汝恒教授,以及山東省科技廳廳長孫海生先生、淄博市委書記馬曉磊先生等一眾嘉賓見證下,由理大協理副校長(內地研究拓展)董澄教授及山東省淄博市人民政府副市長李新勝先生代表雙方簽署合作協議,標誌着「香港理工大學淄博技術創新研究院」正式成立。 滕錦光教授表示,理大與淄博市政府攜手成立研究院,積極響應國家「創新驅動發展」的戰略部署,充分結合淄博的產業優勢與理大的科研實力。研究院不僅將成為技術研發的高地,更將作為人才培育的搖籃、產業升級的引擎,為淄博和香港兩地創新創業人才提供更廣闊的實踐舞台,共同打造面向未來的創新生態。 馬曉磊先生表示,淄博擁有深厚的創新底蘊和豐富的產業化資源,是創新創造的理想之地。他期待與理大深化合作,將研究院打造為具有國際影響力的技術創新高地,吸引更多優質資源和科研力量,共同推動區域經濟高品質發展。 此外,在同場舉辦的創新創業對接會上,理大初創企業及多所當地高校、科創企業及行業專家進行現場路演,展示最新原創技術及項目,並一同就多個產業熱點,包括新材料研發、智能製造、智能醫療、文旅科技賦能等展開深入探討,促進產學研互動及創新資源精準對接,為優質科研成果與產業需求深度融合開拓機遇。 研究院的成立將肩負培育人才的重任,致力吸引高層次專業人才,培養具備創新能力和科研經驗的未來行業領袖,支持淄博與國際接軌。同時,研究院將積極支援理大師生在淄博開展創新創業活動,助力理大初創企業落地發展並建構可持續的科技創新生態體系,冀成為區域協同創新的新典範,並為兩地產學研合作樹立新標杆。

2025年8月21日

研究合作

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理大榮獲2025年國際宇航聯合會「3G+」多元化獎 推動多元共融學術影響力

香港理工大學(理大)憑藉在全球航天科技領域的卓越貢獻,以及在科研中積極推動多元化、公平性與包容性的精神,榮獲國際宇航聯合會頒發的「3G+」多元化獎(內部 3G+ 影響力),成為中國及東亞地區首間獲此殊榮的高等院校,標誌著理大在推動全球航天發展多元共融和學術科研的領導地位。 國際宇航聯合會設立「3G+」多元化獎,旨在表揚在航天領域地理(Geography)、世代(Generation)及性別(Gender)多元化方面表現卓越的機構。理大對多元化、公平性和包容性的堅定承諾,獲得多元、平等與共融行政委員會(IDEA)的高度肯定。該獎項將於今年9月在澳洲悉尼舉行的國際宇航大會上頒發。 理大副校長(研究及創新)趙汝恒教授表示:「此獎項不僅肯定了理大在航天科技領域的努力,也進一步提升了我們的國際形象和聲譽。理大致力於提倡多元文化、公平性和包容性的價值觀,積極拓展國際合作,連結全球創新科技生態網絡,接軌國際,有助於鞏固香港作為中國與世界航天合作樞紐的重要角色,並為全球創新研究與知識轉移作出貢獻。」 理大自2023年加入國際宇航聯合會,成為香港首間獲得此殊榮的高等教育機構。期後積極參與各項國際活動,分享前沿航天科研成果。透過其豐富的國際合作案例,向全球展現出香港航天科研實力,有效提升香港在國際航天領域的地位。 此外,理大早已融入全球航天生態圈,並與中國國家航天局、美國國家航空航天局、歐洲太空總署等國際頂尖航天機構搭建了重要橋樑,建立緊密的合作關係,鞏固其國際航天領域的地位,攜手推動航天科技發展。 目前,理大擁有來自65個國家和地區的7,600多名全職員工,實現性別近乎均衡,並積極推行不同年齡及經驗層次的協作,促進學術思想交流,展現多元共融校園文化。展望未來,理大將繼續秉持多元、包容、創新的理念,推動教育、科研及知識轉移,引領中國航天事業國際化,將香港建設成為國際航天合作的重要樞紐。  

2025年8月21日

獎項及成就

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理大兩項教育研究獲「公共政策研究資助計劃」主題研究支持

香港理工大學(理大)致力於運用卓越的研究能力,為社會教育發展作出深遠貢獻。理大兩項研究獲特首政策組推出的2025/26年度「公共政策研究資助計劃」下的主題研究支持。 兩項研究由應用社會科學系的學者帶領,切合香港未來的策略定位及發展需要,合共獲資助約港幣160萬元。 理大兩個項目分別是(按項目編號)︰ 首席研究員 項目名稱  總資助金額  推行期 于璐教授 理大應用社會科學系副系主任、副教授 提升非本地大學生在香港的適應、融合與職業發展  HK$905,993.00 12 個月 陳曉華教授 理大醫療及社會科學院副院長、應用社會科學系社會及文化心理學講座教授 加強香港非本地學生的文化融合:應用多元文化習得的政策發展  HK$694,257.55 12 個月  

2025年8月20日

獎項及成就

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理大調查揭示逾四成香港家庭照顧者面對精神健康問題 倡議藉數據評估工具助政府優化社福政策

人口老化加劇,社會對家居照護服務的需求與日俱增。世界衛生組織估算,全球約有13億人因老化或殘疾而需要長期照護。香港受華人社會重視家庭倫理的傳統觀念及醫療成本上升等因素影響,照護責任往往落在家庭照顧者身上,當中不少人承受着巨大的身心壓力。香港理工大學(理大)研究團隊就本港家庭照顧者的身心健康質素展開調查,並探討運用數據驅動的評估工具,量度他們的生活質量(Quality of Life),以便更準確地識別其需要,並實施有效的介入措施。 研究由理大康復治療科學系助理教授徐幻教授帶領,團隊於2025年1月到3月期間對323名家庭照顧者進行生活質量研究,問卷調查涵蓋有關身體機能、心理健康、社會關係、幸福感及疲勞感等方面,以及他們對照護的切身感受。 調查結果顯示,不少家庭照顧者身心健康質素欠佳,逾四成(42%)受訪者面對精神健康問題,當中超過一半出現抑鬱症狀,四分一則受焦慮症困擾。另外,接近兩成(18%)照顧者表示行動能力受影響。 研究人員分析,現行支援家庭照顧者的政策側重服務量,卻欠缺長期、系統性的支援服務,難以提升照顧者的生活質素。其中,能為照顧者提供短暫休息機會的喘息服務支援點分布不平均,服務輪候時間亦較長,對每日提供逾16小時高強度照護的照顧者而言,未能有效改善他們的身心健康。此外,不少家庭照顧者屬於「以老護老」或「以老護殘」,年長照顧者常因數碼障礙而未能享用支援服務或配套,例如由社會福利署於2023年推出的「照顧者資訊網」,對八成年逾60歲的照顧者來說幫助不大。 徐教授表示:「本港照顧者支援服務配套不足,社會對相關議題亦欠缺充分關注,凸顯加強照顧者支援與政策介入的迫切性。政府應加強成本效益分析機制,確保資源合理分配,並將提供心理輔導服務和增強社交支援網絡列為政策重點,切實提升照顧者的生活質素,展現社會對他們的支持和關懷。」 有見香港家庭照顧者的嚴峻困境,徐教授及其團隊進一步研究利用經濟學技術進行科學評估,全面衡量照顧者的生活質量。他們倡議採用數據驅動的評估工具,例如「照顧者生命質量量表」(CarerQol),精準評估照顧者的需求,以便針對相關政策作出優化。 CarerQol有效量度照顧者生活質量 CarerQol由荷蘭鹿特丹伊拉斯姆斯大學團隊於2006年開發,用作測量照顧者的身心健康、經濟負擔、社交關係及個人成就感等,以量化非正式照顧者的生活質量及健康受影響的程度。量表會根據各地衛生系統和研究項目微調,並已廣泛應用於荷蘭、英國和德國等歐洲國家的科研項目及衛生政策制定,為醫療資源分配提供關鍵訊息支援。 為將CarerQol應用在華語環境,研究團隊着手開發中文版CarerQol,先由中文母語者進行翻譯,再經過專業翻譯的回譯,並安排一般中國民眾提供認知回饋,確保量表能適應華人社會的文化背景及其照顧者體驗。團隊隨後通過病人組織、社區康健中心及醫院,在內地不同地區招募了324名不同背景、已照護殘障或需長期照顧人士五年或以上的家庭照顧者,安排他們通過網上問卷調查接受中文版CarerQol的評估,以驗證其可靠度。研究結果已於國際期刊《健康與生活品質結果》上發表。 研究發現,CarerQol在華語環境中表現優異,能準確反映出不同照顧者群體的差異,例如健康、教育程度高及在城市居住的照顧者於CarerQol的得分顯著較高。此外,量表亦顯示較佳的重測信度,即受訪者在相同情況下再次接受評估時,出現的結果與之前表現一致。這一切證明量表提供了既可靠又穩定的結果,讓照顧者更清楚了解自身需求,有助提升自我管理能力。團隊亦指出,CarerQol成本效益高,具備本地應用潛力,能為政策制定者提供科學數據支持,促進社會福利體系的發展。 同時,研究團隊提出能利用自然語言處理技術和人工智能驅動的文本分析工具,簡化訪談和焦點小組中主題編碼的流程,提高分析效率和深度。此外,線上論壇和社交媒體等數碼平台的興起亦為虛擬焦點小組和情緒分析提供了新工具,讓研究人員能從不同角度更全面地分析生活質量。 徐教授說:「近年來,科技的迅速發展顯著推動和革新了與調查生活質量相關的研究,令無論是定性或定量研究的方法更加靈活。例如,我們現在可透過可穿戴設備及流動健康應用程式收集實時生理和行為數據,有助研究人員了解研究對象的生理活動、睡眠模式等重要生活質量指標,作更全面的縱向分析。」

2025年8月18日

研究及創新

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理大兩位學者膺選香港工程院青年院士

香港理工大學(理大)匯聚了一群致力以創新科研造福社會的年青學者。理大電子計算學系教授及副系主任(研究及發展)區文浩教授,以及應用物理學系教授趙炯教授,獲選為香港工程院青年院士。 引領區塊鏈創新發展 區教授的研究專注於密碼學、資訊安全及區塊鏈技術。他致力研發實用、安全及保障私隱的密碼學解決方案,以應對 Web3 和數字經濟的需求,對社會及經濟發展具有深遠影響。 了解更多區教授的研究成果: 理大學者憑藉對Web3及數字經濟貢獻 榮獲香港工程科技獎 理大引領區塊鏈研究 解挑戰推動Web3發展

2025年8月15日

獎項及成就

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虛擬磁力共振於腫瘤檢測應用之最新進展

在磁力共振(MRI)的過程中,顯影劑(如稀有金屬釓)可能帶來潛在的健康風險。香港理工大學(理大)的研究人員多年來致力開發無需顯影掃描的技術,並成功研發出人工智能驅動的虛擬磁力共振,可精準檢測腫瘤,提供更安全、更智能的診斷方法。  鼻咽癌是一種極難治療的惡性腫瘤,因其位於結構複雜的鼻咽區域,周圍環繞著顱底和腦神經等重要結構。這種癌症在華南地區尤為常見,發病率為全球非流行地區的20倍,對當地醫療體系造成沉重負擔。  鑒於鼻咽癌的滲透性,若要制定有效的治療計劃,精準的影像資料是不可或缺的,對仍為主要治療方式的放射治療而言更是如此。傳統上,使用釓類顯影劑(GBCA)增強影像的磁力共振,一直是勾畫腫瘤邊界的黃金標準。但使用釓類顯影劑存潛在風險,因此有必要尋求更安全的成像替代方案。 釓能夠增強內部結構的能見度,這一點對鼻咽癌尤其重要,因為腫瘤具有高度滲透性,需要依賴精確的影像,才能區分癌細胞與周圍的健康組織。然而,釓也帶來重大的健康風險,例如腎源性系統性纖維化,這是一種與釓暴露相關的嚴重疾病,會導致皮膚、關節與內臟器官纖維化,引發劇烈疼痛和殘疾。此外,最近的研究顯示,釓可能在大腦中積聚,令人擔憂其潛在的長期影響。  理大醫療科技及資訊學系主任及教授蔡璟教授,一直致力探索摒棄釓類顯影劑的方法,並積極推動應用深度學習於磁力共振的虛擬顯影強化(VCE)上。蔡教授與研究團隊在2022年刊登於《國際放射腫瘤學.生物學.物理學雜誌》(International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics)的論文中,發表了多模態引導協同神經網絡(MMgSN-Net)的開發成果。2024年,他進一步開發出一種基於生成對抗網路(GAN)的像素梯度模型(Pixelwise Gradient Model),可用於虛擬對比度強化(PGMGVCE)。該模型已發表於《癌症》(Cancers) 期刊。 多模態引導協同神經網絡在從無顯影掃描合成虛擬對比度強化的T1加權磁力共振影像方面,取得了突破性進展。該系統能夠利用T1加權和T2加權影像的互補資訊,生成高質素的合成影像。其架構包含多模態學習模組、協同引導系統、自注意力模組、多層次模組及鑑別器,共同優化特徵提取和影像合成。此系統能夠從每個輸入模態中,解析與腫瘤相關的成像特徵,有效克服單模態合成的限制。  協同引導系統在融合T1和T2加權影像資訊方面扮演關鍵角色,能夠增強網絡擷取互補特徵的能力。此外,自注意力模組有助維持大型解剖結構的形態,這對準確描繪鼻咽癌的複雜解剖結構而言特別重要。   虛擬對比度強化模型建基於多模態引導協同神經網絡,為磁力共振引入了新穎的虛擬顯影強化方法。該模型結合像素梯度法與深度學習架構生成對抗網路,以強化合成影像的紋理及細節表現。  生成對抗網路由兩個部分組成:負責合成影像的生成器,及評估其真實性的鑑別器。生成器與鑑別器協同運作,並根據鑑別器的回饋改善輸出結果。  在該模型中,最初應用於影像配準的像素梯度法,擅長捕捉組織的幾何結構,而生成對抗網路則可確保合成影像,在視覺上與真實的強化掃描影像無異。虛擬對比度強化模型架構可整合,並優先處理T1和T2加權影像的特徵,藉由兩者的互補優勢,產生高保真度的虛擬顯影強化E影像。   在對比研究中,虛擬對比度強化在平均絕對誤差 (MAE)、均方誤差(MSE)和結構相似性指數(SSIM)方面上的準確度,與多模態引導協同神經網絡相近。然而,其紋理映射方面表現更為出色,與顯影強化影像的真實紋理非常接近;相比之下,使用多模態引導協同神經網絡所產生的紋理更顯平滑。 此外,改善後的數值指標,例如平均強度總均方差 (TMSVPMI) 與平均強度Tenengrad函數 (TFPMI),就顯示了紋理複製變得更加逼真。虛擬對比度強化能夠捕捉複雜的細節和紋理,也顯示出在某些方面比多模態引導協同神經網絡更為出色,特別是在複製顯影T1加權影像真實紋理的表現。    在微調虛擬對比度強化模型時,需要探索各項超參數設定和歸一方法,以最佳化其性能。研究發現,當像素梯度損失與生成對抗網路損失的比例為1:1時,能有效平衡模型的形狀和紋理捕捉能力,達致最佳效果。此外,研究還測試了不同的歸一化技術,例如 z分數、Sigmoid與Tanh方法,以增強模型的學習與概括歸納能力。結果顯示,Sigmoid歸一法最為有效,在MAE和MSE方面略勝其他方法。 研究的另一面向,為評估虛擬對比度強化模型,在使用單一模態(T1-w或T2-w影像)進行訓練時的表現。結果顯示,相較單獨使用任何一種模態,同時使用兩種模態能夠提供更全面的解剖結構映射,改善顯影強化效果。這項發現凸顯整合多種影像模態,以捕捉更完整解剖與病理資訊的重要性。 這些研究發現對鼻咽癌磁力共振技術的未來發展具重大意義。這些模型可減少對釓類顯影劑的依賴,提供更安全的替代方案,特別惠及對顯影劑過敏或具風險的患者。此外,虛擬對比度強化所實現的強化紋理映射,可以提高診斷的準確度,幫助臨床醫生更有效地識別及判別腫瘤。 未來的研究應著重於擴展這些模型的訓練資料集,並整合更多磁力共振模式,以進一步增強其在不同臨床環境中的診斷能力與通用性。隨著相關技術持續演進,有望徹底改變醫學影像的發展方向,為癌症診斷和治療計劃提供更安全有效的工具。 參考資料: Innovation Digest Issue 3  

2025年8月13日

研究及創新

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