全球一年六百萬人因超級細菌嚴重感染症死亡，抗藥性極強的「超級細菌」，由於無法用臨床的檢驗方法檢驗出來，不但加重治療的困難度，錯誤的用藥更增強其抗藥能力。為突破這項困境，林口長庚醫院與長庚大學、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」，可更快速、便宜、正確地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。
這項研究成果榮獲2017年台北國際發明展金獎，並刊登於2018年10月國際微生物研究學界著名期刊「微生物研究先驅（Frontiers in Microbiology）」。
43歲林先生是美國矽谷的科技新貴，因工作競爭激烈、壓力大，給身體帶來了負面影響。一次生病時高燒不退，頸部腫脹不適，呼吸困難，到醫院就診，醫師告知是嚴重的頸部感染，可能危及生命，但因無法判斷是何種細菌，只能先根據「經驗」使用抗生素治療，不過林先生後來仍然發生敗血性休克，在家人多方奔走與付出額外的檢驗花費下，才得知感染的是超級細菌，用經驗性的抗生素根本無法殺死，醫師隨即對症下藥，林先生這才撿回了一條命。
▲一般細菌：菌盤上可見抗生素（白色圓點）的周圍透明圈比較多，代表對細菌有抑制能力
▲超級細菌：菌盤上可見抗生素（白色圓點）的周圍幾乎沒有透明圈，顯示對細菌沒有抑制能力
林口長庚紀念醫院檢驗醫學部王信堯醫師指出，微生物學家已經發現不少種超級細菌，如具有抗藥特性的金黃色葡萄球菌、腸球菌、鮑曼不動桿菌等，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，在抗生素濫用的狀況下，其抗藥能力一直增強，治療愈來愈不容易，萬古黴素通常已是治療抗藥性金黃色葡萄球菌的最後一線藥物，但不幸的是，目前世界上已經出現可以對抗萬古黴素毒殺的金黃色葡萄球菌。
這些抗藥能力明顯的超級細菌，有些還有機會被檢驗單位檢測出來，但有些躲藏在一般不具抗藥能力的菌群中，其比例甚至低到10萬到100萬隻細菌中才有一隻的存在，因此目前臨床實務上完全無法檢測到這些超級細菌。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%。
王信堯醫師表示，以往感染症的病人到醫院後，由於無法即時偵測到體內的超級細菌，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，才有辦法證實超級細菌的存在，不但加重治療的困難度，錯誤的用藥更增強其抗藥能力。
林口長庚醫院多年前即高度重視微生物檢驗的重要性，率先於2013年引進並臨床使用質譜儀（MALDI-TOF），透過質譜儀的技術，廣泛用於微生物菌種的鑑定。由於質譜儀可以產生成千上萬鋒值的數據，而這些大數據有可能提供微生物抗藥能力的線索，因此研究團隊跨領域合作，進一步使用人工智慧分析技術，成功的從質譜儀複雜的大數據中解讀出超級細菌可能的抗藥機制。這樣的抗藥性預測，只需要使用質譜儀的資料即可，不須額外的檢驗操作，幾秒鐘內即可完成預測。經過反覆驗證後，其正確率可達80%。
利用「超級細菌預測模型」進行微生物特性鑑定，具高精準度、高時效性，而且每次操作都能產出同樣的結果，不會因為操作人員的不同而有結果的變異，因此可減少許多額外的檢驗操作及人為判讀，在人力及物力的管控上皆是一大進展。
王信堯醫師表示，「超級細菌預測模型」技術已可運用於臨床微生物之檢驗，並應用在臨床實務，可以快速的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。因此病患無需歷經那些辛苦的過程，醫師便能更快、更準確的給予治療用藥，有效降低感染後惡化成敗血症甚至死亡的憾事發生。由於成效顯著，研發團隊正進行其他超級細菌抗藥性預測的研究，希望明年即可將此技術推廣至更多重要的超級細菌。
林口長庚檢驗醫學部盧章智主任表示，超級細菌對健康照護所帶來的挑戰已日益嚴峻，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。我們跟微生物的戰爭永遠不會結束，在越來越多超級細菌異軍突起的年代，「超級細菌預測模型」的臨床使用潛力無窮，這項技術除已申請專利，團隊成員包括林口長庚醫院盧章智教授、王信堯醫師及中央大學洪炯宗教授、長庚大學曾意儒教授、陳春賢教授、香港中文大學李宗夷教授等人將持續攜手合作，希望將此人工智慧發明方法廣泛運用於其他超級細菌，以期建置一超級細菌預測平台，造福更多病患。
