超音波檢測也玩AI? 手持式超音波儀器的佼佼者ButterflyiQ

超音波技術出現的很早，最早的醫療應用可追溯到1950年代[2]，其原理是偵測在 ... 市面上手持式超音波儀器平均價格落在21,000 美元左右(每一探頭的價格 ... 超音波檢測也玩AI?手持式超音波儀器的佼佼者ButterflyiQ撰稿人：WadeLin審稿人：蓁華你一定有這樣的經驗，在診間的診察床上，醫生拿著探頭輕壓著你的肚皮移動，聚精會神地看著儀器螢幕，你的耳邊時不時傳來切換掃描模式的按鍵聲響，想著剛剛醫生抹在肚皮上的東西還真的有點冰。

那是超音波儀器，它是醫院診間中最常見的檢查設備之一，可以在短時間內提供醫生許多診斷資訊。

你可能不知道它的原理，但依稀可以比劃出它的大小，也肯定對超音波探頭的外觀很有印象。

現在，超音波儀器的型態正在經歷一場革新，ButterflyNetworkInc.是這個趨勢的領導者，致力於把超音波儀器變得更小、更單純，他們的理念是讓超音波儀器能更深入人類的生活，觸及世界各個角落，讓貧困的社區也能落實醫療正義[1]。

超音波儀器的技術革新超音波技術出現的很早，最早的醫療應用可追溯到1950年代[2]，其原理是偵測在通過不同密度之介質時聲波的反射程度，以描繪人體組織內的樣貌[3]。

具體來說，兩個相鄰之介質的聲波阻抗(acousticimpedance)越大，聲波反射的程度越大，因此會在影像中形成明亮的區域[3]。

傳統醫用超音波儀器的探頭(probe)多採用壓電晶體(piezoelectriccrystals)製成的轉換器(transducer)。

壓電晶體是一種特殊的材料，會因應電壓而產生形變，當給予合適的電壓及頻率時，可震盪出適用於醫療診斷所需的聲波。

不同的聲波型態可決定該聲波能傳遞的深度，因此，傳統醫用超音波儀器的臨床應用性，主要取決於探頭中轉換器的構型[3]，通常需要搭配三種以上不同的探頭，以因應臨床診斷之需求。

然而，壓電晶體的轉換器製程複雜且昂貴，大大地阻礙了超音波技術的普及[4]。

ButterflyNetwork的明星超音波產品「ButterflyiQ」，採用聚合樹脂型電容微機電轉換器(Polymer-basedCapacitiveMicromachinedUltrasoundTransducers;polyCMUTs)，用以取代傳統的壓電晶體[4]。

CMUT內包含特殊設計的電容器，由一個真空間隔的薄導電膜與導電基材所組成。

該施予該電容器電壓時，該薄導電膜將如同鼓一般產生超音波震動，反射的聲波也可激起該薄導電膜的震動，而產生電子訊號[5][6]。

PolyCMUT只需要10伏特的小電壓即可運作，意即，這類新型的超音波儀器可由智慧型手機供電，擺脫了傳統儀器笨重的缺點[4]。

更驚人的是，CMUT可透過軟體控制(programmed)而產生更廣的頻寬及更多樣的頻率，因此單一探頭即可因應大多數臨床診斷之需求[5]。

ButterflyiQ在這樣技術基礎上，搭配ButterflyNetwork開發的晶片，研發出世界首個單探頭手持式超音波儀器。

ButterflyiQ的競爭優勢雖然手持式超音波儀器在近年逐漸進入百家爭鳴的階段，在超音波儀器革新的趨勢下，除了ButterflyiQ，市場上至少已有VscanTM(GeneralElectric,USA)、Lumify®(Philips,USA)、ClariusTM(Clarius,Canada)及SonoStarTM(SonoStar,China)等產品[5]。

但在這些產品中，ButterflyiQ具有顯著的競爭優勢。

ButterflyiQ是唯一一個單探頭的手持式超音波儀器，也是唯一採用polyCMUT的產品[5]。

這樣的設計不但更便於使用，也給予ButterflyiQ高度的價格優勢。

市面上手持式超音波儀器平均價格落在21,000美元左右(每一探頭的價格約5,000至7,000美元)，而ButterflyiQ的定價爲驚人的1,900美元，若需訂閱雲端存取服務，每年也只需要數百美元左右的訂閱費[5][7]。

此外，雖然目前未有具公信力的評比，但ButterflyiQ已廣泛為市場所接受，可見其影像品質之受信賴度。

此外，ButterflyiQ的新一代產品引進了兩個實用的新功能：NeedleVizTM，可在影像中顯示針頭穿入組織的位置[8][9]；以及BladderVolumescan，可自動計算受測者的膀胱容量[10]。

雖然具有以上種種優勢，相較於ClariusTM及SonoStarTM的無線設計，有線設計的ButterflyiQ較為容易在探頭與傳輸線接合處產生耗損，因此在結構設計上，仍有加強的空間。

ButterflyiQ的商業模式與發展瞄準超音波影像應用近8億美金的全球市場[11]，ButterflyNetwork野心勃勃，試圖憑藉自家產品的優勢，在既有市場之外拓展出新的藍海[7]。

手持式超音波儀器的問世，已經讓超音波儀器走入家戶變成可能，ButterflyiQ親民的價格又讓一切更有可行性。

唯一能阻礙ButterflyNetwork普及超音波儀器的主要因素是，影像分析及判讀在現階段仍只有專業人員可以執行。

換言之，潛在市場的開發仍取決於醫療從業人員的數量。

在ButterflyNetwork的規劃中，現有四千萬名醫療從業人員(含一千兩百萬名醫師及兩千八百萬名護理師)都是潛在的使用者[7]。

然而，從現實面來說，縱使超音波影像在臨床上的應用十分廣泛，多數醫療從業人員在日常執業範圍內，其實鮮少需要使用超音波儀器。

再者，雖然搭配智慧型手機螢幕使用有其便利性，醫療從業人員未必會喜歡在手機螢幕上進行影像判讀及分析。

因此，ButterflyNetwork想要拓展超音波影像市場，勢必需要另闢蹊徑。

ButterflyNetwork的商業模式除了包含消費者購買ButterflyiQ的一次性費用之外，另含週期性的訂閱費用。

消費者訂閱後可獲得ButterflyNetwork雲端服務，以儲存超音波影像。

透過消費者自行上傳、存儲影像的模式，將建立龐大的超音波影像資料庫，作為ButterflyNetwork發展人工智慧判讀技術的基石[7]。

在將來，AI自動進行影像分析與判讀的技術成熟，將可以突破現有市場受到醫療從業人員數量限制的天花板。

此外，ButterflyNetwork同時也在進行軟體開發套件(SoftwareDevelopmentKit,SDK)的開發，協助第三方開發端於ButterflyiQ上執行應用程式[7]。

未來ButterflyiQ的角色將更類似於一個開放的平台，使用者可在ButterflyiQ上使用第三方開發的軟體，來執行超音波的掃描及診斷。

現階段ButterflyNetwork已達成與企業客戶的純軟體銷售交易。

在AI及軟體層面的策略佈局與堅強實力，讓諸多投資者對ButterflyNetwork的未來更具信心，也成功吸引了比爾蓋茲基金會（Bill&MelindaGatesFoundation）與其合作。

2011年成立、2018年推出第一代ButterflyiQ，到2020年的ButterflyiQ+，ButterflyNetwork在2019至2020年取得56.2%的銷售額成長及將近一千九百萬美元的營收增長[7]，也成功於2021年IPO[12]。

這些里程碑在在顯示ButterflyNetwork正逐漸實現他們的潛力，並持續實踐其野心。

ButterflyNetwork致力描繪的那個由消費者自行使用手持式超音波儀器進行常規檢查，並由AI進行診斷的未來，已漸漸清晰。

[1]ButterflyNetworkInc.官網https://www.butterflynetwork.com/[2]AladinCarovacetal.,ApplicationofUltrasoundinMedicine.,ActaInformMed.2011Sep;19(3):168–171.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3564184/[3]RobertW.Cootney.,UltrasoundImaging:PrinciplesandApplicationsinRodentResearch.,ILARJournal,Volume42,Issue3,2001,Pages233–247,https://doi.org/10.1093/ilar.42.3.233[4]NanaHo.,科學家創造出新型換能器，有望大幅降低超音波設備成本.,https://technews.tw/2018/09/16/ubcs-100-ultrasound-sensor/[5]JoyceYLinetal.,CMUT/CMOS-basedButterflyiQ–APortablePersonalSonoscope.https://jdc.jefferson.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1077&context=radiologyfp[6]GlenFitzpatrick,SensorsExpo:CMUTsEnableNext-GenUltrasoundSystems.https://www.fierceelectronics.com/components/sensors-expo-cmuts-enable-next-gen-ultrasound-systems[7]ButterflyNetwork,10K/Aform.https://ir.butterflynetwork.com/financials/sec-filings/sec-filings-details/default.aspx?FilingId=14947523[8]UsingtheNeedleVizToolhttps://support.butterflynetwork.com/hc/en-us/articles/360050525991-Using-the-Needle-Viz-Tool[9]UltrasoundReinvented:NeedleVizTM.https://fb.watch/8ap4zMCDHW/[10]AutomaticallyEstimateBladderVolume.https://support.butterflynetwork.com/hc/en-us/articles/360042212671-Automatically-Estimate-Bladder-Volume[11]TheGlobalUltrasoundMarketisForecasttoReachUSD8.2billionby2025,GrowingataCAGRof6.1%During2020-2025–ResearchAndMarkets.com.https://www.businesswire.com/news/home/20200904005237/en/The-Global-Ultrasound-Market-is-Forecast-to-Reach-USD-8.2-billion-by-2025-Growing-at-a-CAGR-of-6.1-During-2020-2025—ResearchAndMarkets.com[12]ButterflyNetworkGoesPublic,TakingPortableUltrasoundDeviceGlobal.https://finance.yahoo.com/news/butterfly-network-goes-public-taking-110022864.htmlWrittenbyEBC_admin每週生技公司討論Bigdata|MedicalDevices0October1,2021Searchfor:Categories時事新聞討論每週生技公司討論活動資訊講座紀錄RecentPosts製藥界的時間管理大師SartoriusDecember1,2021舊愛還是最美，重返榮耀的神經科學領域November21,2021TheLandscapeofGeneticTestingNovember14,2021美敦力：藉由儀器來緩解病痛、重拾健康、延長壽命November7,2021生技創業到產業龍頭，Biogen的前世今生October29,2021小抗體也可以立大功–COVID-19抗體藥物能否藉由Nanobody另闢途徑？October22,2021MostViewedPostsTheLandscapeofGeneticTesting(3,578)現代的Bayer(3,423)超音波檢測也玩AI?手持式超音波儀器的佼佼者ButterflyiQ(2,176)七月線上職涯分享-RegulatoryAffairsSpecialist法規專員(2,037)醫藥衛生產業界的顧問—醫藥學術專員(1,917)市面上的自主Covid-19testing(1,785)TagsADCaducanumabAgriculturealzheimer'sAnti-cancerantisenseoligonucleotidesBigdataBiogenbiologicsBiopharmaCellTherapyContractedR&DCovid-19EnvironmentGenetherapyGenomicsGlyphosateHealthcareinheritedInnovationIonispharmaceuticalsLifeScienceMedicalDevicesMedtechMergersMergersandAcquisitionsmRNAMultipleSclerosisNeuromedicineNeuroscienceNGSOncologyorphandrugPersonalTherapyPharmacoeconomicsPrecisionmedicinePublictradingservingscienceSPACSustainabilityTherapeuticsTILTrendanalysisVaccineＨerbicideRecentCommentsArchivesArchivesSelectMonthDecember2021 (1)November2021 (3)October2021 (4)September2021 (5)August2021 (6)July2021 (7)June2021 (5)May2021 (6)April2021 (9)March2021 (5)February2021 (5)January2021 (4)Youmayalsolike…製藥界的時間管理大師SartoriusDec1,2021撰稿：黃雨潔審稿：馬蓁華、顏廷耘藥物研發與量產是生技製藥產業最大的挑戰，如何縮短藥物開發所需的時間與金錢是業內廠商共同追求的目標。

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