洗腎病患的新福音––––用巨量資料分析技術監控廔管血流

 
2018/03/02 陳伯彥 | 工業技術研究院     464

根據美國腎臟登錄系統(USRDS)的最新公告,台灣慢性腎衰竭症的發生率與盛行率皆為全球之冠,病患人數已突破8萬人次,健保支出超過新台幣500億元,平均每名洗腎病患的支出達60萬元,但存活率卻逐年遞減,五年存活率僅56.2%。

 

對於苦等不到換腎機會的慢性腎衰竭症病患來說,洗腎(血液透析)是必然選項,只不過,廔管容易因為長期洗腎而堵塞,或是發生動脈竊流等狀況,導致無法進行血液透析,進而引發併發症甚至得住院治療。目前市面上缺少便宜、體積小且方便監測的廔管血流量體積感測器;此外,在現行醫療程序中,通常是由醫院檢測發現廔管堵塞後才由醫生安排手術,大幅度耽誤療程。但是,如果能開發一個可居家監測廔管健康,並將病患生理資訊透過雲端傳送到醫院的電子病歷系統,並配合巨量資料演算法的方法,就可以提早對廔管堵塞進行預判動作,除了可以提早安排手術時程外,亦可降低可能耽誤血液透析的療程,對於所有慢性腎衰竭病患來說真的是一大福音。

 
洗腎病患監測示意圖:血液透析的廔管常被視為洗腎病患的生命線。如果廔管出現阻塞,不僅會造成病患的恐慌,而且會延遲療程,甚至可能引發動脈栓塞等併發症 (圖片來源:計畫團隊提供)
 

為了讓每一位洗腎病患都能夠輕鬆的在家監測廔管血流,並提前做好預防措施,交通大學電機工程系趙昌博教授攜手晶元光電與台北榮總一同建立一個可以即時監控、分析廔管血流狀況的智慧照護服務。該服務由台北榮總協助提供臨床病例資料,再由交通大學開發感測器,與晶元光電合作分析光學(PPG)血流感測器的多波長訊號,建立可用來蒐集與分析病患資料的雲端巨量資料分析平台,以及可以即時呈現病患健康狀況的行動APP,藉此檢驗與校正廔管血流監測結果。

 

透過上述方案,不僅病患與家屬可提早發現廔管血流異常,盡快安排手術以避免耽誤血液透析療程,PPG感測器蒐集到的病患心血管生理資訊亦有助於建立亞洲人的心血管疾病資料庫。

 
 
透過手持式裝置、光學感測器與前端類比讀取電路等監測洗腎患者血流量 (圖片來源:計畫團隊提供)
 

值得特別注意的是,儘管交通大學、晶元光電與台北榮總目前僅針對「血流」進行臨床研究,但未來可望擴大應用範圍,進一步將範疇擴展到血壓、血糖、血氧等領域。再者,目前醫界尚無亞洲人心血管模型資料庫,待此計畫累積的數據資料達到一定規模,且心血管疾病資料庫相對完整後,資料庫還可以進一步與生理學系的亞洲人種心血管模型做比較、跟人類學系的遷徙擴張與氣候變遷做分析,或者是跟基因遺傳學系的亞洲人心血管病變潛在基因做交互比較,逐步完善專屬亞洲人的心血管疾病資料庫。

 

隨著數據資料的不斷累積,可進一步透過人工智慧技術優化該平台的分析能量,並且進一步與醫療院所的照護服務系統串聯,實現預防醫學,提供病患更貼心且智慧的照護服務。

 

偵測洗腎病患廔管血流量之PPG感測器及巨量資料雲端平台架構圖:藉由PPG感測器傳送病患健康狀況資料至雲端巨量資料分析平台,並進行檢驗與校正廔管血流監測結果 (圖片來源:計畫團隊提供)