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自我檢測心血管易如反掌

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排行榜 收藏 發佈時間:2011年5月31日
      

NQT N;K$`%X9l0澳門大學要辦成世界一流的大學,正在多方面努力中,除了教學,還十分重視科研工作,很多有實用價值、造福人群的研究在進行中,家用心血管智能檢測 統是成功例子之一。

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|&S*w!z e)x ]0該 統提供家庭用戶一個對心血管健康狀況進行自我檢測的平台,透過在手腕採集的脈搏波從而獲知心血管 統的健康狀況。

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參與家用心血管智能檢測 統研發工作的一眾研究員與教授。澳門雜誌_\4_}m)c

■參與家用心血管智能檢測 統研發工作的一眾研究員與教授。

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從用家角度設計

Y(U u1k o$~.a7]0一套家用心血管智能檢測系統,最近由澳門電腦與系統工程研究所(由澳門大學、澳門理工學院等機構組建)項目組在澳門大學的技術支援下,用三年多的時間成功研發出來。澳門雜誌Ah"~k8B\

Se J%\DW tG0該系統結合軟硬件,讓用戶在家裡通過單機或聯網進行自我檢測心血管的健康狀況;並透過無創採集手腕橈動脈處的脈搏波,利用小波分析、向量支撐機、血流動力學等技術對脈搏波進行處理和分析,再經人工智能及電腦心血管專家輔助診斷技術進行推理診斷,從而快速得知人體心血管系統的健康狀況,向用戶發出相關疾病的報警提示信息,以便有針對性地採取診治或養生保健的對策。

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這個研發項目的負責人董名垂教授稱,只要從用家的角度出發,就能設計出貼近用家需要的產品。原來,董教授自己曾經受到心血管疾病的威脅,令他萌生開發這個自助檢測系統的念頭。

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在世界衛生組織的統計中發現,心血管疾病是人類第一號殺手,而在中國內地和澳門則為第二號殺手,而且心血管疾病有低齡化的趨勢,其威脅越來越廣泛,更促使董教授開發這個系統。

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從醫院轉到家庭

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很多時候,心血管疾病發病前完全沒有徵兆,是突然間發作的。董教授說,他自發病那天開始就在想,急性心血管疾病發作,如果沒有趕在黃金時間內搶救是會致命的,假如可以在病發前一直監控心血管的狀況,若察覺出異常,提早到醫院進行檢查治療,並調整生活習慣,就可以挽救很多生命。這是董教授立志要研發這個系統的原因之一。澳門雜誌IOb[A7o.Lag'S9_

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第二個原因是現代人生活普遍緊張,十分勞累,在生活條件提升的同時卻加重了心血管系統的負擔,形成了心血管疾病低齡化的趨勢,很多年輕人的心血管狀況就像老年人一樣,令心血管疾病的危機從老年人蔓延至較年輕的一輩。

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目前,檢測心血管要到醫院或檢驗化驗所進行,有輪候時間長、費用高的缺點,很多人因此疏忽了檢測,未能及早發現心血管潛在的毛病。澳門雜誌Kzb[6Z

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他們研發這個系統的最大好處是把心血管疾病從醫院搶救為重心的模式轉變成以家庭預防為重心的模式。如果等到發生疾病才進行搶救,代價十分高昂,以家庭預防為重心的模式,不但能大大提高病人的存活率,而且能在心血管發生疾病以前就讓潛在病人通過調整飲食等生活習慣來改善心血管狀況,讓疾病消失於無形。

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多方人才共創成果

&\`*oWe |0家用心血管智能檢測系統的研發分成三個階段,第一代是桌上電腦版本,第二代是網絡版本,第三代更應用到便携式裝置上。澳門雜誌cE4L1M0pW

Q.Y4b8B*SRU0整個系統是軟硬件結合,研究小組需要有分別開發軟件和硬件的成員。研究小組的成員都是慕這項目的意義而來,雖然困難不少,但這正可讓他們發揮才華,所以都堅持下來。

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這個系統從設計到實現,一班學工程的學生遇到最大的難題就是他們都對醫學十分陌生,而設計這個系統卻需要大量的醫學知識,研究成員要先行學習相關的醫學知識。

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4b4A!k#Z+R0為了研究脈搏,董教授特地請教中醫把脈的知識,得知原來脈搏也有多種分別,然後把這些脈搏的知識融入到系統設計當中。澳門雜誌;j ^q4J {"v ET {(l

wV u.bB0負責軟件設計的李偉基,他在大學主修的並非軟件設計,而是機電工程,從機電跨越到軟件的不同範疇並非容易,要學習一個全新的課題,更要研究從連續的脈搏波找出特徵信息,供往後的推理分析使用。他很努力地克服了難關,否則我們便看不到這個心血管檢測軟件了。

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在設計介面時,李偉基也下了一番功夫,要直觀易用,一看就懂,而不是像醫學儀器般有很多複雜的畫面,只有醫生、專家才看得明白;而且考慮到使用者會是年紀比較大的人,所以字體及畫面都設計得比較大,用直觀易明的顏色——紅、黃、綠來表示超標、臨界、正常的數值,讓使用者一看就明白。現時此系統共提供32項有關心臟、血管血液、循環三部分的心血管健康參數。

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精細採集脈搏信號

A Uk?4^q^:BJ;G+n0b0使用該系統,要量度脈搏,採集連續的脈搏波,這裡牽涉到信號處理,對採集信號的要求甚高,因為往後一切的心血管分析都是以採集到的脈搏波為基礎,失真的脈搏波會造成分析結果出現偏差。可是信號傳輸過程中十分容易出現誤差及雜訊,信號採集器設計者方維軒同學要確定誤差及雜訊的來源,然後反覆修改電路設計以求去除雜訊,這就費了好多功夫。澳門雜誌`r y+c:J^

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基於是便攜式設計,對信號採集器的第二個要求是體積細小。現時設計好的信號採集器大小如銀包,輕便得很。此外,為了讓一般家庭在經濟上容易負擔,董教授要求方維軒把信號採集器的製作成本限制在200元以內。為盡量壓低成本,方維軒要到內地採購硬件。

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費曉磊同學主要研究如何把心臟造影技術融入到系統當中,可是現存心臟造影的資料不多,費曉磊要從腦造影方面入手學習,然後把腦造影的知識應用到心臟造影技術上。

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檢測系統需要應用到無線網絡及便攜式裝置,這方面的研究與設計是由傅彬彬同學負責。把系統安裝到便攜式裝置(如手機)並不只是把軟件安裝到手機這麼簡單。便攜式裝置的中央處理器及記憶體等影響計算能力的硬體規格遠遠及不上桌上型電腦,傅彬彬要設法令系統適合於便攜式裝置運行而又不會降低系統的效能。

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強大數據庫助診斷

9Q:D)n9W ^0這個系統除了單機在桌上電腦運作外,還可連線到遠端的數據庫,進行更高速的數據處理及計算分析,得出更為精細的分析結果。遠端分析令系統功能更加強大,現時遠端主機放置在澳門大學的實驗室,待這個系統推出市場後,董教授計劃把遠端數據庫放置在山頂醫院、鏡湖醫院或澳門電訊內,方便市民連接和醫生臨床使用。澳門雜誌z&I,}A7~oq'U4N

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數據庫內存有大量的醫學數據,作計算分析之用,系統使用者的數據會和數據庫內的醫學數據比對,由電腦進行推理,得出心血管狀況的分析,並判斷是否出現異常。澳門雜誌)P7xj\5k#q

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數據分析會根據不同的年齡層分設不同的標準值,例如說,老年人的心血管有些微衰退是正常的,不代表他們的心血管呈現病態,如果以年輕人的心血管參數作標準來評量老年人的心血管狀態,就會得出不準確的結果,所以按不同的年齡層作相應調整分析是必要的。澳門雜誌9q+E&X^ bt*Z

9?!A}&VU0這個產品的其中一個好處是提供歷史數據,可以把用戶所有檢測結果記錄下來。以往醫生只能了解心血管病人發病後的心血管狀態,不能確知病發時的心血管狀態,這會造成診斷的困難,運用這個系統,就能記錄下發病瞬間的心血管數據,這些數據彌足珍貴,可供醫生評估病人發病的原因。

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另一個好處是可監測病人心血管的長期演變狀況,從而協助醫生作出最準確的診斷並給予最合適的治療。澳門雜誌!J9[-L]-`0} _Q/C-u

-yJ7c.V Z+v"^0這個系統的特點是無創傷性,接上電腦就能使用,一台儀器可供6歲到90歲的家人共同使用,成年人可獨自一人操作,而且不論是健康、亞健康及非健康人群都適合使用。

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不斷研究繼續發展

;\!F4jp7vD/r0此系統曾在醫院檢測了1,500多筆紀錄,又到北京做臨床測試,得到很多臨床資料,然後拿回來逐筆分析,把數據與醫生的診斷相結合,然後按照規律設計推理規則。石駿同學所做的就是設計推理模型,他的工作就是看哪些參數和哪種疾病呈現出關係,而且要分辨哪些是主要參數,那些是次要參數,然後思考怎麼應用這些參數再進行病理分析。澳門雜誌!H)B|)]BF6{;y-|

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現時系統只有測量脈搏一項參數,計劃中還要加入測量心音作其中一項參數,信號採集器已為未來的產品演進預留空間,採集器原先只有一條軌道,現已改進至六條軌道,可接收六種不同的信號。

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~f GNI4a'^0董教授說,除了測量脈搏,只要他得知其他可評估心血管健康情況的測量方法(如採集心音等),他都會加進系統,因為有多項參數會比單一參數得出更準確的結果,令系統更趨完善。

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期望家庭普遍使用

*m|0Wd~1FMku#N-D0開發一個新系統是一個艱辛的過程,董教授把過程形容為「八年抗戰」,他對研究小組的要求十分嚴格,系統的每一個部分都要一個接一個按部就班完成,如果趕不上時限的話就要通宵工作。

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董教授的目標是把產品推出商業市場,推廣到澳門家庭普遍使用。為此,設計產品時要作多方面考慮,例如產品價格屬一般家庭可負擔,要方便快捷易用,甚至可以隨時隨地使用。董教授多次強調,一切都是從用戶角度去考慮問題。澳門雜誌7h7I4G2}%cO`(t'zV

n6~-lO1FS$@!Q,d0為了讓市民更容易記住此項產品,小組為這個「家用心血管智能檢測系統」起了一個簡潔有力而貼切的名字:「e家健康」(e-Home Healthcare)。澳門雜誌 {;O;xW M[u@Lf

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文:鄧瑩 圖:雷志宏/夏冰/受訪者

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圖文資訊

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  • 心血管檢測研發項目負責人董名垂教授。
  • 心血管智能檢測 統研究項目,在2009年昆明博覽會會場展出情況。
  • 研究員傅彬彬
  • 研究員在 統研發工作上花了許多的心血。
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