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技术深耕六年 交大成功开发世界首创手持非侵入式AI血流感测系统
 

【CTIMES/SmartAuto 报导】   2019年11月13日 星期三

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在科技部经费补助下,国立交通大学电机系赵昌博特聘教授团队,成功运用PPG光学、电子电路、以大数据建立AI演算模型等不同领域技术,开发出世界首支手持「非侵入式血流感测器」,可让洗肾病患於第一时间得知?管的健康状况。创新技术着重於精确的心率、血流、血压与心房颤动数值的即时量测与监控,有效的掌握使用者的生理状况,并研发装置出现警讯时能尽快至医院进行诊察。

科技部工程司司长徐硕鸿及交大电机工程学系特聘教授赵昌博团队、新光吴火狮纪念医院肾脏科主治医师林秉熙合影
科技部工程司司长徐硕鸿及交大电机工程学系特聘教授赵昌博团队、新光吴火狮纪念医院肾脏科主治医师林秉熙合影

国人自主研发 世界首支高准确度之手持非侵入式血流感测器

赵昌博特聘教授团队成功设计实现世界首支手持「非侵入式血流感测器」,类似Apple Watch表背以感光方式侦测使用者心跳,本感测器以特殊波长阵列设计光学感测器,以光学感应皮下血管传来的讯号,因血液流动对光的吸收会有所变化,藉由量测血管的光体积变化描记图讯号(photoplethysmography,PPG),用於侦测血管血流情况。

感测器尺寸约为手机的一半,体积小巧且操作容易,过程无辐射且非侵入性,并且可精准地侦测血流量(Blood Flow Volume)。可运用此技术於即时侦测脱水、中暑、高山症及洗肾病患之?管健康状况。同时透过专利演算法得到心率、血流、血压与心房颤动数值,可提供病患居家量测,并将资料云端化,使得医生也能随地掌握健康状态。并透过日常监测,及早发现血管血流不足的状况,及时安排相关治疗。

藉由大数据、AI演算法等创新科技 大幅提升使用便利性

自2017年研发出第一代手持「非侵入式血流感测器」以来,不断借助新科技,持续强化其功能。相较上一代,强化之处例如改善感测器之光学设计与光罩,让量测更加便利,不会因为摆置於手腕的位置稍有偏差而影响量测结果,同时亦可避免环境光对量测结果的影响。

此外,与两所医学中心的肾脏科医师合作,目前已累积二百馀名病患使用本项手持「非侵入式血流感测器」与侵入式血流感测器之量测数据比对资料,藉由大数据建立AI演算模型,提高量测准确度,同时让第一次使用本项手持「非侵入式血流感测器」者,可直接使用,不须校正,大幅提升使用的便利性。

造福洗肾病患 可随时得知?管的健康状况

根据卫生福利部中央健康保险署统计资料,2018年医疗支出前十大疾病,慢性肾病蝉联第一名,就医人数约36.4万人,医疗费用约513亿元。去年有9万人洗肾,创历年新高,一年花费449亿元。畅通的透析血管通路俗称「?管」,为洗肾病人的生命线,但在长期血液透析後会导致?管阻塞而产生血管并发症。

目前对於?管堵塞的诊断,最准确的方法是采用侵入式血流感测器,然而须由医务人员操作,且为侵入式,较为不便,目前医院通常是使用非侵入式的超音波都普勒血流仪来量测血流状况,此仪器价格昂贵、体积较大,且同样须由医务人员操作。

赵昌博特聘教授团队研发体积小、价格亲民且可居家量测的高精准度之手持「非侵入式血流感测器」,与侵入式血流感测器的量测结果相较,相关性高达91%,且已与两所医学中心进行临床试验,其准确度皆符合商品化之标准规范。初期以「手持式光学血流计及APP」切入市场,其轻便、简易的量测方式可让洗肾病患於第一时间得知?管的健康状况,可取代现有的医院大型超音波血流仪,让洗肾病人可以在家里监控?管健康状况,同时透过与医院系统连线,让医院可以提前为?管堵塞的病人安排用药或气球扩张手术,以免耽误血液透析疗程。

技术深耕六年有成 荣获国家新创奖、IEEE国际大奖的肯定

赵昌博特聘教授团队自103年开始投入「非侵入式血流感测器」相关研究,技术深耕六年有成,研究成果超越国际研究水准,自103年来已获得国内24家厂商青睐,进行36件产学合作、技术移转与技术谘询,产学效益丰硕。

在国内奖项的肯定方面,荣获2次国家生技医疗产业策进会之「国家新创奖」。「创新光学式之可穿戴连续无束带血压计」荣获第13届(2016年)国家新创奖,「创新非侵入式之血流感测器」荣获第15届(2018年)国家新创奖。在国际奖项的肯定方面,本项「非侵入式血流感测器」荣获2019 IEEE Sen-sors Council Technical Achievement Award (in the field of Sensor Systems or Net-works - Advanced Career)国际大奖的肯定,此奖项於国际上Sensor Systems领域每年仅1位学者获奖,亦为国内第一位获得此国际殊荣的学者。

守护民众健康 深具市场潜力

在过去十多年以来,世界上各种新型智慧健康装置不断问世。在2025年全球智慧健康装置市场预估达2,446万美元。根据世界卫生组织(WHO)调查,每年约有1,770万人因心血管疾病(CVD)而丧生,大约占全球死亡人数的31%。

本项手持「非侵入式血流感测器」,目前已应用於量测洗肾病患之?管健康状况,预计於明年完成FDA认证及开始销售,造福洗肾病患。此外,亦可应用於一般民众随时掌握自己的心率、血流、血压与心房颤动数值,降低因心血管疾病而丧生的可能性。

赵昌博特聘教授团队获得本部108年度价创计画的补助,进一步研发可挠式软性PPG感测贴片,此亦为世界首创,可克服市售穿戴式手表或手环无法在运动中量测心率及其他生理资讯,并且可达到24小时连续量测,同时结合云端巨量量测资料服务平台,提供个人居家健康管理服务,即时监控个人健康状况,连线医院医师,并可即时采取医疗行为,预防并发症。

關鍵字: 人工智能  Büyük veri  感測器  科技部  交大 
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