光學線上監測系統用於血液透析與資料分析

Abstract

我們開發一種用於線上測量血液透析、即時得知透析廢液(spent dialysate)中尿酸和β2-微球蛋白濃度的光電系統。此光電系統是由兩組紫外光波段的發光二極體、流通槽和光感測二極體組成；一組用於在波長為278 nm波峰測量尿酸的吸收光度(absorbance)，而另一組用於在波長為315 nm波峰測量β2-微球蛋白的吸收光度。量測血液透析時流過流通槽透析廢液的吸光值。在流通槽上，我們使用圓柱形的設計來減少全內折射並減少迷光(strait light)進入光感測器，以獲得更好的線性度和最小的比爾定律偏差。該系統首先使用標準溶液解進行校準，並安裝至商用的血液透析機，來量測臨床研究中六名患者的10次血液透析療程的分子濃度變化。除了證明使用我們的光電系統可以量測出透析廢液中尿酸和β2-微球蛋白的濃度外，將量測結果配合支持向量機回歸(SVM regression)法，我們可以預測患者血清中的尿酸與β2-微球蛋白濃度，其中尿酸有R2 = 0.8482，β2-微球蛋白有 R2 = 0.7208的極佳相關性。這些成果展示了我們的系統具有線上監測血液透析的巨大潛力。