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造福洗腎者!交大開發「手持非侵入式AI血流感測器」瘻管好壞一掃即知

造福洗腎者!交大開發「手持非侵入式AI血流感測器」瘻管好壞一掃即知-交大
(圖\翻攝自Rti中央廣播電臺YouTube頻道)


國人自主研發,世界首支高準確度之手持非侵入式血流感測器

趙昌博特聘教授團隊成功設計實現世界首支手持非侵入式血流感測器」,類似 Apple Watch 表背以感光方式偵測使用者心跳,本感測器以特殊波長陣列設計光學感測器,以光學感應皮下血管傳來的訊號,因血液流動對光的吸收會有所變化,藉由量測血管的光體積變化描記圖訊號(photoplethysmography,簡稱PPG),用於偵測血管血流情況。感測器尺寸約為手機的一半,體積小巧且操作容易,過程無輻射且非侵入性,並且可精準地偵測血流量(Blood Flow Volume)。

造福洗腎者!交大開發「手持非侵入式AI血流感測器」瘻管好壞一掃即知-交大
(圖\翻攝自Rti中央廣播電臺YouTube頻道)
 

可運用此技術於即時偵測脫水、中暑、高山症及洗腎病患之瘻管健康狀況。同時透過專利演算法得到心率、血流、血壓與心房顫動數值,可提供病患居家量測,並將資料雲端化,使得醫生也能隨地掌握健康狀態。並透過日常監測,及早發現血管血流不足的狀況,及時安排相關治療。


藉由大數據、AI演算法等創新科技,大幅提升使用便利性

自 2017 年研發出第一代手持「非侵入式血流感測器」以來,不斷借助新科技,持續強化其功能。相較上一代,強化之處例如改善感測器之光學設計與光罩,讓量測更加便利,不會因為擺置於手腕的位置稍有偏差而影響量測結果,同時亦可避免環境光對量測結果的影響。此外,與兩所醫學中心的腎臟科醫師合作,目前已累積二百餘名病患使用本項手持「非侵入式血流感測器」與侵入式血流感測器之量測數據比對資料,藉由大數據建立 AI 演算模型,提高量測準確度,同時讓第一次使用本項手持「非侵入式血流感測器」者,可直接使用,不須校正,大幅提升使用的便利性。


造福洗腎病患,可隨時得知瘻管的健康狀況

根據衛生福利部中央健康保險署統計資料,2018 年醫療支出前十大疾病,慢性腎病蟬聯第一名,就醫人數約 36.4 萬人,醫療費用約 513 億元。去年有 9 萬人洗腎,創歷年新高,一年花費 449 億元。暢通的透析血管通路俗稱「瘻管」,為洗腎病人的生命線,但在長期血液透析後會導致瘻管阻塞而產生血管併發症。目前對於瘻管堵塞的診斷,最準確的方法是採用侵入式血流感測器,然而須由醫務人員操作,且為侵入式,較為不便,目前醫院通常是使用非侵入式的超音波都普勒血流儀來量測血流狀況,此儀器價格昂貴、體積較大,且同樣須由醫務人員操作。

造福洗腎者!交大開發「手持非侵入式AI血流感測器」瘻管好壞一掃即知-交大
(圖\翻攝自Rti中央廣播電臺YouTube頻道)
 

趙昌博特聘教授團隊研發體積小、價格親民且可居家量測的高精準度之手持「非侵入式血流感測器」,與侵入式血流感測器的量測結果相較,相關性高達 91%,且已與兩所醫學中心進行臨床試驗,其準確度皆符合商品化之標準規範。


初期以「手持式光學血流計及 APP」切入市場,其輕便、簡易的量測方式可讓洗腎病患於第一時間得知瘻管的健康狀況,可取代現有的醫院大型超音波血流儀,讓洗腎病人可以在家裡監控瘻管健康狀況,同時透過與醫院系統連線,讓醫院可以提前為瘻管堵塞的病人安排用藥或氣球擴張手術,以免耽誤血液透析療程。

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▲左起為國立交通大學電機工程學系特聘教授趙昌博、科技部工程司司長徐碩鴻、新光吳火獅紀念醫院腎臟科主治醫師林秉熙

 

參考資料:
   1. Yung-Hua Kao, Paul C.-P. Chao* and Chin-Long Wey, 2019, “Design and Validation of a New PPG Module to Acquire High-Quality Physiological Signals for High-Accuracy Biomedical Sensing,” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 25, no. 1, pp. 69000210.2019.
   2. Eric P.-Y. Chiang, Paul C.-P. Chao*, Der-Cherng Tarng, Chih-Yu Yang, 2017, “A Novel Wireless Photoplethysmography Blood Flow Volume Sensor for Assessing Arteriovenous Fistula of Hemodialysis Patients,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 64, iss. 12, pp. 9626-9635, 2017.
   3. IEEE Sensors Council Award獲獎名單公告 https://newsletters.ieee.org/society/SensorsCouncil/July%202019/SEN_nltr_070319_ONLIIII.html

 

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文章\圖片來源:科技部


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