CN110115588B - 以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法、装置，将三个以上不同波长的光波分别穿过一健康受测者及一疑似患病者的一待检测部位，并接收被该待检测部位的组织吸收而强度衰减的三个以上光波，根据三个以上光波的衰减状况比对人体组织的吸收光谱，获得该健康受测者及该疑似患病者的待检测部位的血红素含量以及水分含量，将该疑似患病者的待检测部位的血红素含量及水分含量与该健康受测者的待检测部位的血红素含量及水分含量进行比对，并将比对结果输出，分别获得一生理数据。

Description

以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法、 装置

技术领域

本发明涉及一种以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法、装置，特别是指利用非侵入式的光学侦测方式，侦测病童四肢的水分(肿胀)、血红素(发红现象)及血氧浓度，使医师可获得川崎症五大评估因子中肢体红肿的生理数据的发明。

背景技术

川崎症好发于五岁以下幼儿，主要以全身性血管炎为表现，现已成为发达国家儿童后天性心脏病的主要元凶。诊断川崎症的条件是要以下五种条件中的任四项，包括：结膜炎、草莓舌或嘴唇干裂、全身皮肤疹、四肢手脚红肿或脱皮和颈部淋巴结肿大，加上持续发烧大于或等于五天来确认诊断。

目前能够辅助医师判断幼童是否罹患川崎症的方法，或是当川崎症经过治疗后，能够辅助医师判断川崎症的治疗成效的方法，上述方法多半是侵入式的。例如中国台湾专利第201028480号「不健康细胞之侦测方法及其应用」。

但是侵入式的检测会造成幼童恐惧而不配合的情况，且侵入式的检测一般都包含了或多或少的感染风险。

四肢末端肿胀在川崎症相当常见，是川崎症的五大症状之一，依据我们的研究结果约有90％的病童会出现此症状，出现比例仅次于眼睛结膜炎。我们的研究也发现白蛋白(albumin)会降低，且降低的程度与疾病的严重度有明显的正相关，因此我们依此理论基础发展出可以侦测水分(肿胀)、血红素(发红现象)及血氧的光学检测方法，提供肢体肿胀的具体数据以提高医师判断幼童是否罹患川崎症的正确率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法、装置，特别是指利用非侵入式的光学侦测方式，侦测病童四肢的水分(肿胀)、血红素(发红现象)及血氧浓度，使医师可获得川崎症五大评估因子中肢体红肿的生理数据。

基于此，本发明主要采用下列技术手段，来实现上述目的。

一种以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法，包括下列步骤：A.将不同波长的至少三个以上光波穿过一健康受测者的一待检测部位，并接收被该待检测部位的组织吸收而强度衰减的三个以上光波，根据三个以上光波的衰减状况比对人体组织的吸收光谱，获得该健康受测者的待检测部位的血红素含量及水分含量；B.利用与A步骤相同的方式侦测一疑似患病者的一待检测部位，并同样获得该强度衰减的三个以上光波，进一步获得该疑似患病者的待检测部位的血红素含量以及水分含量；C.一处理器将该疑似患病者的待检测部位的血红素含量及水分含量与该健康受测者的待检测部位的血红素含量及水分含量进行比对，并将二种数值的比对结果输出，分别获得一生理数据。

进一步，所述的以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法还包括利用不同波长的至少三个以上光波穿过该健康受测者的待检测部位及该疑似患病者的待检测部位，借以进一步获得该健康受测者的待检测部位及该疑似患病者的待检测部位的血氧浓度，并将二者比对后输出比对结果，借以获得第三种数值的比对结果。

进一步，采用三个不同波长的光波进行测试，所述光波的波长分别为介于600纳米至800纳米之间、介于800纳米至920纳米之间、以及介于920纳米至1500纳米之间。

一种川崎症光学检测装置，用以执行所述的以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法，包括：一侦测光源，至少发出三个以上不同波长的光波；一光接收器，用以接收衰减强度后的该光波；一处理器讯号连接该侦测光源及该光接收器，用以操作该侦测光源及该光接收器动作，而接收该健康受测者的待检测部位及该疑似患病者的待检测部位的血红素含量及水分含量，之后并比对该健康受测者的待检测部位及该疑似患病者的待检测部位的血红素含量及水分含量，获得一比对结果。

作为优选，该侦测光源发出三个以上不同波长的光波，借以进一步获得该健康受测者的待检测部位及该川崎症患者的待检测部位的血氧浓度，并将二者比对后输出比对结果。

作为优选，该侦测光源及该光接收器以无线方式讯号连接该处理器。

采用上述技术手段后，本发明可达成以下功效：

1.本发明提供了一个临床上可以帮忙医师评估幼儿是否符合川崎症五大因子中的肢体肿胀的生理数据。协助医师或家长在幼儿发烧五到十日内做出正确判断，并顺利让病童接受高剂量的免疫球蛋白治疗，如此方能显著降低川崎症对儿童心脏的受损风险。

2.本发明利用光学式侦测系统进行四肢组织内血红素含量、水分含量、血氧浓度的检测来评估川崎症的症状，完全无须收集病童血液检体，完全是无侵入性的侦测方式。

3.本发明进一步将光学侦测获得的四肢组织中血红素及水分含量结合类神经网络算法，依此来推演出较正确的川崎症症状分类，提供更适合临床运用的模式。

附图说明

图1为本发明的检测装置的示意图。

图2为本发明的检测装置于使用时的功能方块图。

图3为本发明的检测方法的流程图。

图4为本发明实施时，第一光波至第三光波被健康受测者及疑似患病者的组织吸收后，衰减的光强度比较图。

图5A为本发明评估川崎症治疗效果时，一般对照组健康组、发烧对照组、川崎症治疗前、川崎症治疗后至出院前、以及川崎症治疗至少三周后的氧合血红素比较图。

图5B为本发明评估川崎症治疗效果时，一般对照组健康组、发烧对照组、川崎症治疗前、川崎症治疗后至出院前、以及川崎症治疗至少三周后的血红素比较图。

图5C为本发明评估川崎症治疗效果时，一般对照组健康组、发烧对照组、川崎症治疗前、川崎症治疗后至出院前、以及川崎症治疗至少三周后的水分含量比较图。

图5D为本发明评估川崎症治疗效果时，一般对照组健康组、发烧对照组、川崎症治疗前、川崎症治疗后至出院前、以及川崎症治疗至少三周后的血氧浓度比较图。

【符号说明】

1 侦测光源

11 第一光源

12 第二光源

13 第三光源

2 光接收器

3 处理器

4 控制装置。

具体实施方式

综合上述技术特征，本发明的以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法、装置，以及以光学方式评估川崎症治疗效果的方法的主要功效将可于下述实施例清楚呈现。

参阅图1所示，本实施例的检测装置包括有：

一侦测光源1，包括一第一光源11、一第二光源12与一第三光源13，一光接收器2及一处理器3，本实施例中该侦测光源1及该光接收器2整合在一控制装置4中。该侦测光源1及该光接收器2讯号连接该处理器3，使该处理器3可操作该侦测光源1及该光接收器2动作，较佳的使用方式是该侦测光源1及该光接收器2以无线方式讯号连接该处理器3。

参阅图2及图3所示，该第一光源11用以发出一第一光波，该第二光源12用以发出一第二光波，该第三光源13用以发出一第三光波。其中该第一光波的波长介于600纳米至800纳米之间，该第二光波的波长介于800纳米至920纳米之间，该第三光波的波长介于920纳米至1500纳米之间。本实施例中，该第一光波的波长为700纳米，该第二光波的波长为910纳米，以及该第三光波的波长为950纳米。但实际选用时，由可见光范围至近红外光范围的光波皆可使用，本实施例作上述选用的目的在于，对于后续实施时，光波穿过标的物后，光衰减的程度较明显。

之后参照以下步骤来执行本实施例的川崎症光学检测方法：

A.将该第一光波、该第二光波及该第三光波穿过一健康受测者的一待检测部位(一般来说是该健康受测者的四肢)，并接收被该待检测部位的组织吸收而强度衰减的该第一光波、该第二光波及该第三光波。可参阅图4所示，计算该健康受测者的待检测部位的光衰减程度(透光度,ΔOD)：

其中I_I(λ)及I_o(λ)分别代表波长λ的原始入射光强度及经过人体组织吸收后的光强度，并根据上述光波的衰减程度及人体组织的吸收光谱，获得该健康受测者的待检测部位的血红素含量、水分含量、以及血氧浓度。

B.再将该第一光波、该第二光波及该第三光波穿过一疑似患病者的一待检测部位(同样为该疑似患病者的四肢)，并同样获得该强度衰减的该第一光波、该第二光波及该第三光波。同样可参阅图4所示，计算该疑似患病者的待检测部位的光衰减程度，借以获得该疑似患病者的待检测部位的血红素含量、水分含量及血氧浓度。

C.该处理器3会接收上述数据，将该疑似患病者的待检测部位的血红素含量、水分含量及血氧浓度与该健康受测者的待检测部位的血红素含量、水分含量及血氧浓度三者进行比对，并将比对结果输出，分别获得一生理数据。

在此要特别说明的是，该处理器3并无法直接根据上述三种数值的比对结果直接判定该疑似患病者是否罹患川崎症，仍必须依据医师的临床经验判断，例如当血红素含量超出、水分含量在标准值、且血氧浓度在标准值时，或者当血红素含量在标准值、水分含量超出、且血氧浓度超出等状况下，搭配其它判断因子，包括：结膜炎、草莓舌或嘴唇干裂、全身皮肤疹，加上持续发烧大于或等于五天来确认该疑似患病者是否罹病，这些状况都必须由医师来评估判断，上述数值是提供医师更清楚的数据，供医师做出最正确的诊断，因此本发明并不属于专利法第25条第一款第(三)项「疾病的诊断和治疗方法」为法定不授予专利权事项。

参阅图5A至图5D所示，本发明进一步可用于评估川崎症治疗效果，例如图中获得的一般对照组(健康组,HC)、发烧对照组(FC)、川崎症治疗前(KD1)、川崎症治疗后至出院前(KD2)、以及川崎症治疗至少三周后(KD3)的氧合血红素、血红素、水分含量及血氧浓度的比对。可以发现川崎症患者相对于健康人员在氧合血红素及血红素有明显下降，而在水分含量及血氧浓度则有明显上升。因此根据上述参数回复至正常的速度，即可评估川崎症治疗效果。

本发明进一步地，可将该健康受测者的血红素含量、水分含量及血氧浓度，以及多个川崎症患者的血红素含量、水分含量及血氧浓度输入至一数值分析模型进行分析(例如非线性模型的类神经网络或模糊理论、以及线性模型的线性判断分析，借以计算得出每一川崎症患者的川崎症症状的指数。

因此本发明提供了一个临床上可以评估幼儿是否符合川崎症五大因子中的肢体肿胀的生理数据，帮忙提早诊断川崎症的无侵入式光学检测方法，此方法完全无须收集病童血液检体，完全是无侵入性的侦测方式，创造出新的辅助诊断川崎症的工具。协助医师或家长在幼儿发烧五到十日内做出正确诊断确定，并顺利让病童接受高剂量的免疫球蛋白治疗，如此方能显著降低川崎症对儿童心脏的受损风险，因为早日正确及实时诊断是治疗此症的最重要关键，本发明同时可评估患者的治疗效果。

综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法，其特征在于，包括下列步骤：

A.将不同波长的至少三个以上光波穿过一健康受测者的一待检测部位，该健康受测者的该待检测部位是该健康受测者的四肢，并接收被该待检测部位的组织吸收而强度衰减的三个以上光波，根据三个以上光波的衰减状况比对人体组织的吸收光谱，获得该健康受测者的待检测部位的血红素含量、水分含量及血氧浓度；

B.利用与A步骤相同的方式侦测一疑似患病者的一待检测部位，该疑似患病者的该待检测部位是该疑似患病者的四肢，并同样获得该强度衰减的三个以上光波，进一步获得该疑似患病者的待检测部位的血红素含量、水分含量及血氧浓度；

C.一处理器将该疑似患病者的待检测部位的血红素含量及水分含量与该健康受测者的待检测部位的血红素含量及水分含量进行比对，并将二种数值的比对结果输出,分别获得一生理数据；再将光学侦测获得的四肢组织中血红素及水分含量结合类神经网络算法，进行川崎症症状分类；

该疑似患病者被确定为一川崎症患者后，将多个该川崎症患者与该健康受测者的血红素含量、水分含量及血氧浓度输入至一数值分析模型进行分析，借以计算得出每一川崎症患者的川崎症症状的指数。

2.如权利要求1所述的以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法，其特征在于：还包括利用不同波长的至少三个以上光波穿过该健康受测者的待检测部位及该疑似患病者的待检测部位，借以进一步获得该健康受测者的待检测部位及该疑似患病者的待检测部位的血氧浓度，并将二者比对后输出比对结果，借以获得第三种数值的比对结果。

3.如权利要求2所述的以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法，其特征在于：所述光波的波长分别为介于600纳米至800纳米之间、介于800纳米至920纳米之间、以及介于920纳米至1500纳米之间。

4.一种川崎症光学检测装置，用以执行如权利要求1所述的以光学方法检测生理讯号获取川崎症症状的指数的方法，其特征在于，包括：

一侦测光源，至少发出三个以上不同波长的光波；

一光接收器，用以接收衰减强度后的该光波；

一处理器讯号连接该侦测光源及该光接收器，用以操作该侦测光源及该光接收器动作，而接收该健康受测者的待检测部位及该疑似患病者的待检测部位的血红素含量、水分含量及血氧浓度，该健康受测者的待检测部位是该健康受测者的四肢，该疑似患病者的待检测部位是该疑似患病者的四肢，之后并比对该健康受测者的待检测部位及该疑似患病者的待检测部位的血红素含量及水分含量，获得一比对结果；再将光学侦测获得的四肢组织中血红素及水分含量结合类神经网络算法，进行川崎症症状分类；

该疑似患病者被确定为一川崎症患者后，将多个该川崎症患者与该健康受测者的血红素含量、水分含量及血氧浓度输入至一数值分析模型进行分析，借以计算得出每一川崎症患者的川崎症症状的指数。

5.如权利要求4所述的川崎症光学检测装置，其特征在于：该侦测光源发出三个以上不同波长的光波，借以进一步获得该健康受测者的待检测部位及该川崎症患者的待检测部位的血氧浓度，并将二者比对后输出比对结果。

6.如权利要求5所述的川崎症光学检测装置，其特征在于：该侦测光源及该光接收器以无线方式讯号连接该处理器。

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