帕金森症是一种常见的脑神经退化疾病,为患者生活带来许多不便,而对于这种疾病的早筛早干预能够帮助对应人群推迟发病时间。近日,第37届广东省青少年科技创新大赛在线上举行,深圳中学学生田一丁带来了“普筛易——静电场帕金森病早筛仪器”项目,旨在让更多的帕金森病潜在患者能够及早扫除病痛的阴霾,获得了青少年科技创新大赛省赛一等奖,并成为深圳高中组唯一入围国赛项目。

一则视频让深中学子关注帕金森人群

田一丁告诉深晚记者,“普易筛”项目源起于他高一时于短视频平台中看到的1996年亚特兰大奥运会开幕式片段。视频中,拳王阿里右手高举奥运火炬,而左手却不断颤抖。作为一个拳击运动员,双手曾是阿里最强大的武器,可他却因疾病难以控制身体,这让田一丁大受震撼。看完后,他在视频评论区中得知,这就是帕金森病。由此,田一丁开始了对帕金森病的关注。

目前的帕金森病诊断技术,如核磁共振、MRI扫描、经颅多普勒等,价格较高、操作要求也高,于是,田一丁从这些方面着手,希望发明一款助推帕金森早筛走入更多家庭的仪器。据介绍,“普易筛“帕金森病早筛仪器依据”震颤分析“医学检测帕金森病,通过检测手指在静电场中对电势造成的变化来进行诊断。通过查阅文献,田一丁关注到,约70%的帕金森患者的首发症状是手指4-6Hz静止性震颤。因此,通过测量手指到传感器距离随时间的变化量,就可以计算出手指的震颤频率。

希望助推帕金森病早筛仪器普及扫除病人病痛阴霾

在了解到相关情况后,田一丁结合指导老师胡楠校内选修课中所学内容,首先在仿真软件中搭建了静电场仿真模型。他通过观察模型发现,手指在空间中的微小位移可以被电势信号变化表达出来。根据这个原理,田一丁决定使用静电场电势检测的方式来进行非接触式的震颤检测。

田一丁首先搭建出了他的初代样机,该样机实现了调用静电场传感器读取接收端电极数据,显示电势信号和震颤频率至灰度显示器,以及简单交互等基础核心功能。在老师的建议与帮助下,系统成功迭代到二代,增加了导出储存检测结果至外部、在高清触控显示屏上实时显示电势-时间变化图,封装产品外部防止电磁干扰等重要功能。

二代机创新性地解决了之前产品需穿戴设备检测,体验不佳的问题,只需将手悬空放置于仪器上方十秒钟即可完成检测。目前常用的大多数检测手段均需要外部人员的协助,而现在患者可以选择独自操作“普易筛”系统,操作方便。

今年,在二代机器的基础上,田一丁对机器外围设备进行了进一步升级,开发出了第三代机器。三代机采取了扁平化设计,加入了LED灯带视觉反馈以提升用户使用体验。6月,田一丁带着第三代仪器走访了深圳市人民医院与南方科技大学,获取医生和患者们最真实的试用反馈,听取专家的建议与点评。

回首过去两年的开发历程,田一丁表示,一路走来,把一个想法一点一点地变成现实的过程给了他很大的启发。他说:“虽然高中学业压力很大,但我仍记得在半夜舍友熟睡时,在仿真软件中做出那幅美丽的空间电势分布图时的欣喜。”当田一丁像拥抱自己的孩子一般自豪地捧着机器时,他发现他比从前更加明白努力在科学创新中的意义。

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▲田一丁(左)为别人展示自己的发明。

田一丁告诉深晚记者:“希望能够在不久的将来,早筛仪器能够在养老院和社区诊所普及,让更多的帕金森病潜在患者及早扫除病痛的阴霾。”

深圳晚报记者 袁晔