交大團隊研發一款手持非侵入式AI血流量測裝置,可協助洗腎病患量測瘻管狀態,以檢測是否阻塞。

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攝影/王若樸

交大電機工程系特聘教授趙昌博今(13日)發表了自行研發的非侵入式手持AI血流量測器與App,號稱世界首支,整合了PPG光學技術、AI模型和大數據分析,只要10秒就能偵測洗腎患者的瘻管狀態,不必到大醫院檢查,病患在家就能自己量測。他透露,目前正在準備申請美國FDA驗證中,若通過,最快明年上市。

根據衛福部統計,去年臺灣醫療支出的前十大疾病中,慢性腎病蟬聯了第一名,就醫人數高達36.4萬人。去年洗腎病患更創下歷年新高,多達9萬人。

新光吳火獅紀念醫院腎臟科主治醫生林秉熙指出,慢性腎病患者需定期進行血液透析(也就是洗腎),來維持生命。但在洗腎前,患者須先動手術,在皮膚下方建置動脈瘻管,供血液透析使用。這條瘻管,可說是洗腎患者的生命之線。不過「通常在瘻管建立的兩年內,8成病人會發生瘻管阻塞,嚴重可能導致尿毒症和血鉀過高等致命併發症。」

目前,醫院常見瘻管阻塞檢查方法有兩種,一是利用大型超音波都普勒血流儀(Doppler),每月對患者進行非侵入式的血流檢測。另一個是利用侵入式的大型血流感測器HD03,由經驗老道的專科醫生操作,每3個月來檢查一次。趙昌博指出,HD03是目前業界公認最精準的檢查儀器,但不論是超音波機臺還是侵入式的大型感測器,都無法即時檢查患者簍管狀況。

歷時6年研發輕巧手持非侵入式血流計,每天在家量測一次不是問題

有鑑於此,趙昌博團隊自6年前開始投入研究,來打造非侵入式的光學血流量測器,讓民眾可自行在家操作。首先,團隊利用光體積變化描記圖訊號(PPG)原理,藉由血液流動對光吸收的變化,以特殊波長陣列來設計光學感測器,以光學感應皮下血管傳送的訊號,來偵測血管血流。

趙昌博強調,市面上許多生理量測器也採PPG原理,像是Apple Watch、智慧手環等裝置,但與這些裝置不同的是,「交大這款量測器採用的波長更長,能感應到深層的血管血流訊號。」除了血流,還可以偵測連續心率、血壓和心房顫動數值。

而這臺量測裝置體積輕巧,只有手機的一半,方便民眾自己操作(如下圖)。搭配手機App,只要手持裝置在手腕上等待10秒,資料回傳雲端分析後,能直接在App上呈現血管狀態,要是偵測異常,還可連結醫院系統、通知醫生,即早安排瘻管疏通用藥或手術。「這個好處是,民眾可以家每天量測,不像到醫院使用大型儀器,得1個月或3個月才能量測一次。」

這個手持裝置能的精準判斷血流的關鍵,是大數據分析平臺與AI模型,趙昌博指出,光學感測器會蒐集到大量帶有雜訊的資料,「透過AI,可以從龐大的雜訊中,自動找出血管血流訊號,大幅提高分析的準確度。」

目前,這個AI模型已於兩家大型教學醫院測試,已累積200筆洗腎病友的量測資料,目前這款血流量測AI的準確度約達91%,「接下來要達到1,000筆的測試。」趙昌博指出,「也正準備送件申請美國FDA認證,預計明年完成,最快明年就能問世。」

最後,他也揭露,團隊目前正研發一款手貼式量測裝置,要讓洗腎病友更輕便掌握瘻管狀況。文◎王若樸


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