●技術簡介:
四肢末端腫脹在川崎症相當常見,是川崎症的五大診斷要件之一,依據我們的研究結果約有90%的病童會出現此症狀。我們也發現白蛋白會降低,且降低的程度與疾病的嚴重度有明顯的正相關,因此我們依此理論基礎發展出可以偵測水分(腫脹)與血紅素(發紅現象)及氧氣的光學方法。提供非侵入性快速區別方法,一秒鐘即可以區別。
●技術之科學突破性:
本研究的光學偵測系統,其基本原理是利用人體組織中不同構成成分對應不同波長的吸收光譜差異性來偵測組織內血紅素含量、水分含量、血氧濃度。當光子進入人體組織時,部分光子將被散射或吸收。所開發的光學偵測系統將提供三種不同波長的光源照射受試者組織,並從不同波長的光經過人體組織的光強度衰減狀況以及它們對應人體組織的吸收光譜,來評估組織內血紅素含量、水分含量、血氧濃度。本研究所設計的光學偵測系統最後會將所偵測到的生理參數透過藍芽無線傳輸到後端筆電或是手機APP程式進行顯示、分析及記錄的功能。
我們首先利用光學偵測系統技術來偵測川崎症病童四肢組織內水分、含氧血紅素、缺氧血紅素及組織血氧濃度的表現量。從實驗結果中發現確實這些參數在川崎症治療前跟治療康復後,有著顯著性的差異。
接著我們使用輻射基底類神經網路(Radial basis function neural network)來對川崎症症狀進行智慧自動分類。所即時量測到的組織水分、含氧血紅素、缺氧血紅素及組織血氧濃度的數值將作為類神經網路的輸入數值。我們首先使用63名受試者的生理參數進行類神經網路的學習訓練,所得到的判斷川崎症症狀效果,其中敏感度(Sensitivity)高達80.00 %,陽性預測值(Positive Predictive Value,PPV)高達82.76 %,以及正確率高達81.32 %。接著我們使用60名受試者對本系統進行盲測 (blind test),所得到的判斷川崎症症狀效果,其中敏感度(Sensitivity)高達80.00 %,陽性預測值(Positive Predictive Value,PPV)高達84.21 %,以及正確率高達82.54 %。(該成果榮獲第15屆國家新創獎、第16國家新創獎(新創精進獎)及第17屆國家新創獎(新創精進獎)。該成果發表於過敏領域排名第一之期刊J Allergy Clin Immunol. 2018 Aug;142(2):710-711. (SCI IF: 10.228)
●技術之產業應用性:
如同摘要所示,及早正確診斷出川崎症並施以高劑量免疫球蛋白是治療川崎症的重點。未及早診斷並施以治療易導致病童衍發出冠狀動脈炎,造成一生的影響及終生的遺憾。反之,若是放鬆診斷標準而隨意施以免疫球蛋白(IVIG)治療會造成嚴重的醫療浪費及對兒童的系統免疫影響。以兩個體重5公斤及10公斤的病童為例,一套免疫球蛋白療程分別花費約新台幣5萬到10萬元不等。所以開發一套準確且快速的協助診斷平台有益於及早正確診斷與治療川崎症。本團隊開發出來的協助診斷套組,利用光學即時監測系統偵測四肢組織中水分、血氧與血色素的表現量,然後將數據上網經過類神經網路運算,可於1秒鐘內即時得知診斷結果。此外,不需經由抽血才能獲得最後協助診斷的結果,而相關元件亦極易量產化。因本系統為非侵入式量測,結合手機APP程式,亦可推廣到一般家庭使用。所以本團隊所開發的川崎症光學及時監測協助診斷套組,完全符合準確、快速與便利的原則。
目前全世界市面上尚未有針對川崎症所開發出之實驗室診斷技術。目前川崎症的診斷仍仰賴臨床醫師根據病童的表現徵狀作判斷,高度仰賴臨床醫師的經驗與訓練,易受醫師的主觀意識所影響。
本診斷套組利用光學即時偵測四肢組織中水分、血氧與血色素的表現量。所以可以光學系統開發為手機連線運用。使用者購買裝置後,上機測得四肢組織中水分、血氧與血色素的表現值。再將數據傳上網頁,即可迅速經過類神經網路得知診斷結果。本診斷套組的耗材成本僅為治療成本 (免疫球蛋白費用) 的 5%-10%,為避免病童的心臟受到川崎症的傷害造成國力甚大的影響,可以以本診斷套組作篩,提供臨床醫師診斷上的參考。每一個發燒超過五天的病童均應該利用此篩選工具評估會傷害心臟的川崎症,每年大約20萬的新生兒,十歲以下的兒童有將近1-2百萬,若發生發燒超過五天以5%估計,每年將有5-10萬的兒童會需要使用此診斷方式;鄰近的日本與中國大陸病例數分別為台灣的十倍與百倍,市場相當龐大且具有相當高的獲利空間
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技術成熟度:試量產
展示目的:可交易技術、商機推廣、研發成果展示
流通方式:專利授權/讓與、技術授權/合作、自行洽談
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