新一代穿戴式心震圖、姿動圖與心電圖即時感測技術與新型態心臟病發特徵行動偵測預警雲端服務模式開發( I )

隨著我國人口老化，心臟疾病已成為高齡社會最嚴重且最多的病症，一直高居國人十大死 因第二名，而且心臟病急性發作常導致生命危險，不但耗費極大醫療資源，也增加龐大之社會 成本。然而，有些心臟疾病在發病前是可以早期偵測的，雖然心臟病患多靠定期健康檢查來評 估病情，但病人前往醫院時間短暫，也許在診間檢查數據一切正常，但卻無法診斷出可能發病 之潛在風險，惟有長期、連續地監測與記錄日常心臟生理訊號，才能真正達到及時發現問題、 事先預警並防患於未然，避免遺憾事件之發生。因此，本計書係以建立並展示一基於穿戴式感 測技術之新型態居家環境心臟病發特徵行動偵測預警系統及雲端服務模式，以期能察覺病患發 病前之早期徵兆，適時提供預警與及時援助服務。由於本研究團隊已發展出穿戴式心電圖量測 模組，正由長庚醫院人體試驗計晝實驗中(專利申請在案）。然在臨床量測試驗中發現，心電圖 結合慣性感測器貼附於對應心臟瓣膜體表區域上，同步擷取心臟搏動傳遞至體表之震動訊號， 可得到一系列之心震圖譜；另外，在比對心電圖之P、R、T波峰點與心震圖譜後，發現心震圖 譜特徵點之時間、順序與震幅，可以做為輔助現有臨床診斷工具（如心電圖、心音圖、超音波 影像等），辨識心臟搏動異常（如瓣膜閉合、心臟血流及心肌收縮異常）之非侵入式新方法（已申 請我國及美國發明專利在案），亦可做為輔助單純使用心電圖，對病人雖有ECG心律,但是心 臟已經停搏之無脈性心電活動(Pulseless electrical activity, PEA)異常病因之辨識。因此本計晝 將以已開發之穿戴式心電圖量測模組為基礎，增加慣性感測器量測心震圖譜與姿動圖等心臟生 理響應，即時運算、回饋，提供急性心臟疾病(如心肌梗塞、心律不整、心臟衰竭及心臟瓣膜開 閉異常造成之心因性猝死)發病前之健康預警服務為主要目標。本項計晝為三年期整合型跨領 域，將開發穿戴式生理訊號量測模組、建立混合式雲端高速運算平台、進行人因工程分析與臨 床驗證，本計晝將分為四個子計晝進行；各子計晝之研究目標與各年度工作重點說明如下：子計畫(1):穿戴式心震圖、姿動圖與心電圖即時感測技術開發:針對穿戴式心臟病發特徵 預警系統中同步量測心臟生理訊號模組進行設計，以期達到隨時、隨地、隨動、隨身偵測，提 供行動生活預警之功能。主要工作包括（1)開發『多通道陣列式心震圖與姿動圖感測技術』； (2)整合心電圖與心震圖、姿動圖成為可同步監測心臟搏動異常響應之感測模組；（3)開發心電、 心震與姿動訊號之匯集閘道並整合無線通訊、即時運算功能；（4)開發心臟搏動及姿體活動異 常特徵判定演算法及共伴晶片；（5)穿戴式心臟病發特徵預警系統(心電圖、心震圖與姿動圖）即 時感測技術之功能及應用測試；（6)醫療器材510(k)法規認證設計管制統合。子計畫(2)：混合式雲端高速運算平台及新型態行動健康預警服務模式建置:針對巨量心震 圖、姿動圖與心電圖進行快篩，利用同年齡族群及疾病資料庫運算比對，以期在最短的時間内 篩選出心臟作動及姿態動作異常高危險群，讓病患適時得到健康預警服務。主要工作包括(1)混 合式行動高速雲端運算平台建立；（2)急性心臟疾病心電圖、心震圖與姿動圖快篩機制、危險指 標模型預測與即時回饋；(3)巨量資料急性心臟疾病心電圖心震圖與姿態動作異常資料庫與篩選 機制建立；（4)危險指標模型預測與即時回饋；（5)雲端健康促進平台建立；（6)開發應用程式 APPs，供下載使智慧手機成為居家行動生活健康照護之工具。子計書(3):新一代穿戴式感測技術應用於急性心臟疾病臨床評估:配合子計晝一所開發之 穿戴式心震圖、姿動圖與心電圖即時感測技術及子計晝二所建置之混合式雲端高速運算平台進 行臨床驗證測試。主要工作包括(1)正常人族群心電圖及心震圖量測先導實驗與特徵點/值定義 評估；（2)先導實驗心電圖、心震圖譜與心臟超音波圖譜比對與解讀，並建立不同年齡層心震圖 譜判讀法則；（3)使用穿戴式感測技術進行急性心臟疾病(心肌梗塞、心律不整及心臟衰竭)病患 族群心電圖及心震圖實驗及特徵點/值判讀，並與心臟超音波圖譜進行交叉比對及建立不同疾 病嚴重程度之判讀法則；(4)使用穿戴式感測技術在居家急性心臟疾病連續偵測與即時雲端介面 傳輸遠距診斷評估；(5)使用穿戴式感測技術及混合式雲端高速運算平台進行急性心臟疾病病患 之治療前後療效評估；(6)新型態急性心臟疾病行動健康預警服務模式於混合式雲端高速運算平 台之臨床應用驗證。子計畫（4):新一代穿戴式感測模組人因工程分析與設計管理：將運用以使用者為中心的「創新產品設計與開發方法(IPDD)」，從概念發想階段到原型展示，全面性考量整體設計與開 發流程，引導不同領域專家，參與新產品方法，達到協同合作設計。「創新產品設計與開發方 法(IPDD)」包含質性探究與量化研究，共分為六個階段：（1)運用角色法(Persona)定義使用者需 求；（2)運用品質機能展開矩陣(QFD)確立功能需求；（3)新一代穿戴式心電圖量測模組情境設計 (Senario) ； (4)新一代穿戴式心電圖量測模組草模(Mock-up)設計與開發；（5)以使用者導向之系統 使用性評估(Usability)以發現操作與使用的設計問題與改善要點；（6)運用科技接受度模式 (Technology Acceptance Model, TAM)以評估使用者對科技的接受情形，瞭解穿戴式心電圖量測 模組的導入成效和改進方向。本整合型計書擬以「人」為本，由關懷長者及人文角度出發，探討高齡長者具心臟疾病突 發之高風險族群需求及對穿戴式行動科技之態度，以使用者為中心，開發穿戴式心臟病健康預 警系統。除此，本研究為能突顯「穿戴式行動科技」與「社會」跨領域研究之特色，也將針對 穿戴式行動科技之社會不同面向(法規認證、風險評估、個資保護、使用性評估、科技接受度評 估及居家情境體驗測試與推廣等)進行探討研究。本項穿戴式心臟病預警系統完成後，在醫療追 蹤方面可應用於長期、連續心臟生理訊號追蹤紀錄分析，當心臟有異狀時能適時地預警以達到 防患於未來、避免憾事之發生：另外在居家照護方面，對於獨居或無法自我照顧的老人族群提 供遠端監視，遇到心臟病突發危險狀況時能適時地提供救援。

系統編號:PB10409-0019
原計畫編號:MOST104-2627-E182-001