放射線治療血管損傷評估之創新超音波感測器與讀取電路系統

確保及促進各年齡層健康生活與福祉 電控工程研究所     2021/08/01
研發非侵入式型超音波感測貼片及其讀取電路晶片系統,用來即時監測放射線治療中引起的頸動脈損傷情形。根據衛福部資料,癌症於今年佔全體國民死因28.6%,連續38年位居國人死亡原因第一名,而放射線治療在眾多癌症治療中被實證醫學高度接受且廣泛使用,但當中產生的輻射線,容易損傷血管內皮細胞而引起血管壁的變化,因此本研究開發之超音波感測貼片及電路可於放射線治療過程中準確偵測因血管壁增厚及硬化而產生之流速變化及可能亂流(turbulence)以提早阻止頸動脈爆裂、假性動脈瘤和頸動脈內膜增厚等併發症,而且此超音波感測貼片及比起其他相似系統,不但可偵測深層血管之變化,更不會對患者之血管產生任何壓力。此計畫開發包括由壓電陶瓷材料組成之單通道超音波感測探頭、以無電感CS-CG低雜訊放大器、都普勒解調電路、高壓脈衝產生器及數位訊號處理電路組成之混訊SoC及用於計算各種頸動脈指標之演算法,也建立AI Neural Network model 估測頸動脈管徑隨時間之變化。並將申請IRB以臨床量測驗證系統可靠性。目標是在各項指標包括收縮速度峰值、舒張末期速度、平均速度達至少90%準確率 。就國際上感測社群之影響力而言,新設計開發之超音波感測貼片探頭是現今全世界市場上並無類似產品。其讀取電路與搭配之估測血流量(volume flow, VF)之人工神經網絡(ANN)也為世界上創舉。