解析▪新創技術
全球首創紅外線一秒鐘揪出棘手的兒童川崎症
2022-05-05

郭和昌醫師在高雄長庚行醫近20年,在川崎症(Kawasaki Disease, KD)領域發表川崎症相關論文136篇,數量為全台之冠、全球第三,並成立全國第一個川崎症中心。團隊已經開發出紅外線兒童川崎症檢測裝置,運用類神經系統演算法,將各個參數分別給予不同權重,推演出正確率更高的川崎症症狀分類,1秒鐘即可得知診斷結果…

川崎症(Kawasaki Disease, KD)是後天性兒童心臟病的最大主因,好發於五歲以下幼兒,會引起全身性的血管發炎,目前台灣發生率僅次於日本及韓國,高居全球第三。川崎症的發病原因迄今不明,無法用單一指標判定,是很複雜的疾病,若患者未及時受到妥善治療,可能會導致冠狀動脈擴張或形成動脈瘤,如此將無法進行高撞擊運動如跑、跳等,且須長期(甚至可能是一輩子)口服抗凝血藥物治療。因此高雄長庚紀念醫院兒童內科醫師郭和昌和其團隊成員共同研發出只需要一秒便能辨別川崎症的光學裝置,為全世界首創非侵入式診斷川崎症的方法,協助醫師與家長在孩童發燒時做出正確判斷,以利及時治療,減少對心臟的損害。

川崎症的主要臨床症狀包括雙側結膜炎、草莓舌或嘴唇乾裂、全身皮膚疹、四肢手腳末端紅腫或脫皮、頸部淋巴結腫大以及持續發燒。為了讓家長能更熟知川崎症的發病症狀,郭和昌特別發明一套簡易好記的12345口訣:1個嘴巴紅、2個紅眼睛、3隻手指觸摸淋巴結腫、4肢末端發紅腫脹或脫皮、5天發燒且出現多型性皮疹,同時也翻譯成英文口訣多次登載至國際期刊。但是,郭和昌還想做更多。多年來觀察追蹤川崎症,他發現在診斷上應該可以做得更好,於是思考著要怎麼做?


※郭和昌醫師(左一)開發的紅外線偵測工具有助於未來兒童川崎症居家初步篩檢,避免治療研誤。(照片來源:高雄長庚醫院提供)

後來認識了陽明交通大學影像與生醫光電所教授林伯昰,便決定從紅外線切入,進而開發出非侵入式的光學偵測裝置,原理是利用人體組織中不同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、水分含量和血氧濃度。舉例來說,四肢末端腫脹是川崎症五大診斷要件之一,約有90%的病童會出現此症狀,團隊利用紅外線偵測技術來量測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。從實驗結果中發現這些數據在治療前與康復後有顯著的差異,而且經過反覆實驗測試,發現在手掌大拇指下方處的紅外線光譜吸收效果最好。他提到,起初想探究病童四肢腫脹的因素,但家長普遍不願意讓小孩做皮膚切片,所以若是透過這種非侵入式的光學方法就可以了解腫脹情形,不但醫師可以更客觀地診斷,家長也可以居家追蹤。

目前這項技術已取得台灣和美國專利,也已經開發出成品(5*3公分大小的盒子),偵測後可將數據透過藍芽傳輸到電腦或手機App進行顯示、分析與紀錄,接著運用類神經系統演算法,將各個參數分別給予不同權重,推演出正確率更高的川崎症症狀分類,1秒鐘即可得知診斷結果;此外也可算出體內相對應的總白血球數量以評估發燒感染的嚴重度(C-reactive protein)。因為毋須抽血收集血液檢體,郭和昌認為這種技術裝置是最有利於普及到一般家庭的川崎症診斷工具,且經過實證已可提供非常好的敏感度(83.5%)及專一性(92.5%)。而這項偵測工具也可以再加入其他疾病的參數權重,就可以用來辨別不同病症,預計可以運用於區別兒童川崎症及新冠肺炎COVID-19導致的高嚴重度的兒童多系統發炎症候群(MIS-C)。

郭和昌也特別提到,除了做成新的檢測裝置,將技術與既有的產品形式結合為新功能產品也是一大方向,例如對於20年來在功能上沒有較大突破的耳溫槍產品,如果結合這項技術成為新一代的多功能耳溫槍,應有很大的市場潛力。他也認為如果探頭大廠加入合作,只要開發簡易的探頭並結合智慧型手機,就可以居家偵測川崎症,快速又準確,與家長一起保護孩子的"心"。


※圖為團隊早期開發的雛型品。(照片來源:高雄長庚醫院提供)

※系列報導:

※本文由生策中心新創幫編輯群採訪撰寫(口述:郭和昌醫師 執筆:張家瑋)。如有引用,請確實註明出處來源。

 

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