智能手机APP可以振动一滴血以测定凝血功能PT+INR可在家轻松搞定!

2022年02月13日 8386人阅读 返回文章列表

智能手机APP可以振动一滴血以测定凝血功能 PT+INR可在家轻松搞定!


华盛顿大学的研究人员开发了一种新的凝血测试,该测试仅使用一滴血以及智能手机振动电机和摄像头。该系统包括一个塑料附件,可在手机摄像头下方放置一小杯皿(如图所示)。注意:这张照片模拟了这个系统的工作原理,这里显示的“血液”不是真实的。


当有人受伤时,血凝块会自然形成,作为止血的一种方式。但是有医疗问题的患者(例如机械心脏瓣膜或其他心血管病)的血栓可能导致中风、外周血管栓塞或心脏病发作。这就是为什么数以百万计的米国人服用使血液更难凝结的血液稀释药物,例如华法林。


然而,华法林并不完美,它要求患者经常接受检测以确保他们的血液处于正确的范围内——太容易凝结的血液仍可能导致中风、血栓形成或心脏病发作,而不易凝结的血液则可能导致受伤后出血时间延长。要进行测试,患者要么必须去诊所实验室,要么使用昂贵的家庭测试系统。


华盛顿大学的研究人员开发了一种新的凝血测试,该测试仅使用一滴血以及智能手机振动电机和摄像头。该系统包括一个塑料附件,可在手机摄像头下方放置一个小杯皿。


智能手机振动电机


一个人往杯子里滴一滴血,杯子里有一个小铜颗粒和一种化学物质,可以启动血液凝结过程。然后,手机的振动马达会震动杯子,同时摄像头会监测颗粒的运动,颗粒的速度会减慢,然后在血栓形成时停止运动。研究人员表明,该方法符合该领域标准仪器的精度范围。


该团队于 2 月 11 日在《自然·通讯》(Nature Communications)上发表了这些发现。


研究者指出:医生过去常常手动来回摇动血液管,以监测凝块形成所需的时间。然而,这需要大量血液,因此无法在家庭环境中使用。我们在这里所做的创造性的飞跃是,我们正在展示通过使用智能手机上的振动电机,我们的算法可以做同样的事情,除了用一滴血。我们得到的精确度与市面上最好的技术相似。


医生可以用两个数字来对凝血能力进行评估:


血凝块形成所需的时间,即所谓的“凝血酶原时间”或 PT;


一种由 PT 计算出来的比率,可以让医生更容易地比较不同检测或实验室的结果,称为“国际标准化比率”或INR。


研究者指出:大多数服用这种药物的人都是终生服用。但这并不是一种“一劳永逸”的事情——在米国,大多数人在大约 64% 的时间里只处于我们所说的 PT/INR 水平的“理想范围”。这一数字甚至更低——在印度或乌干达等检测频率较低的国家,这一数字仅为40%。我们怎样才能让它变得更好呢?我们需要让人们更容易进行更频繁的检测,并对自己的医疗保健负责。


能够在家监测PT/INR水平的患者,只需要在测试表明他们超出了理想范围时去看临床医生。


研究人员想要一种廉价的设备,它的工作方式类似于家用血糖监测仪对糖尿病患者的工作方式:一个人可以刺破手指并测试一滴血。


研究者指出:我们从振动一滴血开始,并试图监测表面上的波浪,但用这么少的血量真的很有挑战性。


该团队添加了一个小的铜颗粒,因为它的运动追踪起来更加可靠。随着血液凝结,它形成了一个收紧的网络。在这个过程中,颗粒从“愉快地”弹跳到不再移动。


为了计算 PT 和 INR,手机会收集两个时间戳:第一个是用户插入血液时,第二个是颗粒停止移动时。


研究者表示:对于第一个时间戳,我们正在寻找用户何时将包含样品的毛细管插入镜头画面中。在测量结束时,我们直接观察杯皿的内部,因此这些镜头画面内唯一在运动的是铜颗粒。由于血液很快凝结,颗粒突然停止移动,你可以观察到镜头画面之间的差异。从那里我们可以计算 PT,这可以映射到 INR。


研究人员在三种不同类型的血液样本上测试了这种方法。作为概念验证,该团队从血浆开始,血浆是一种透明的血液成分,因此更易于测试。研究人员在华盛顿大学医学中心测试了 140 名匿名患者的血浆。该团队还检查了 79 名已知有凝血问题的患者的血浆。对于这两种情况,测试的结果与市售测试相似。


为了模拟患者在家中的体验,该团队随后在 Harbourview 和华盛顿大学医疗中心测试了 80 名匿名患者的全血。该测试还产生了在商业测试准确度范围内的结果。


该装置仍处于概念验证阶段。研究人员已经公开发布了代码,并正在探索商业化机会以及进一步的测试。例如,目前所有这些测试都在实验室完成。下一步是与患者一起在家中测试该系统。研究人员还希望了解该系统在资源更加有限的地区和国家的运行情况。


研究者指出:过去十年中,几乎每部智能手机都配备了振动马达和摄像头。这意味着几乎每个拥有手机的人都可以使用它。你所需要的只是一个简单的塑料附件,无需任何额外的电子设备。这是世界上最好的——它基本上是 PT/INR测试的“圣杯”。即使在资源非常有限的情况下,它也可以让数百万人使用它。



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