使用手机进行凝血功能检测，成本仅需0.03 美元
凝血与抗凝
血液之所以能正常流动是因为凝血和抗凝处于动态平衡状态，一旦这种平衡被打破就可能导致出血或血栓。当血管受到损伤时，血液通过一系列复杂的反应变成固态，形成血块，以防止出血。抗凝则是指防止血液过度凝固的机制。当抗凝作用不足时，易形成血栓，可能导致心脏病或中风。当抗凝过强或凝血功能不足时，可能出现出血的情况。
凝血可以分为内源性凝血和外源性凝血两种途径。内源性凝血途径是指参加的凝血因子全部来自血液。外源性凝血途径：是指参加的凝血因子并非全部存在于血液中，还有外来的凝血因子参与止血。内源性凝血的启动途径是血液与带负电荷的异物表面接触，或血管内膜损伤时，释放组织因子并激活凝血因子Ⅻ，从而启动凝血过程。而外源性凝血的启动途径则是组织因子暴露于血液中，与凝血因子Ⅶ结合形成复合物，进而激活凝血因子Ⅹ，启动凝血过程。
PT/INR
凝血酶原时间（Prothrombin time，PT）是反映外源性凝血因子的一种筛选实验，，用于诊断出血性疾病、术前评估、肝功能评估、预测心血管疾病和口服抗凝药监测。它通过在缺乏血小板的血浆中加入过量的组织凝血活酶和钙离子，凝血酶原转化为凝血酶并导致血浆凝固所需的时间，从而反映血浆中凝血因子Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ、Ⅶ、Ⅹ的活性指标。在实际检测过程中，同一份标本在不同的实验室，以秒为单位的 PT 测定会因为使用的凝血活酶试剂不同、试剂批号和仪器的不同而有各异的参考范围，使得不同仪器和不同试剂测定的 PT 不具有可比性。
故1985年WHO规定，在PT测定时必须报INR值。“INR”为 国际标准化比值 的缩写，计算公式为：INR =（患者PT秒数 / 正常PT秒数）^ ISI，其中 ISI 是国际敏感度指数。假设患者的PT为15秒，正常PT为11秒，ISI为1.1，那么INR的计算结果为： INR =（15 / 11）^ 1.1 ≈ 1.36。
《中国心血管健康与疾病报告2023概要》推算：我国约2500万人受到瓣膜病影响，每年开展约7万台TAVR手术。《中国人群瓣膜置换术后患者华法林个体化治疗最新研究进展》我国每年有近10万名患者接受治疗.我国以风湿性瓣膜疾病为主,人工机械瓣膜的使用率高达70％.由于机械瓣膜表面材料与血液相互作用及血流动力学改变,换瓣术后必需终生抗凝治疗。
INR正常值范围0.8~1.2。《华法林抗凝治疗的中国专家共识》中指出，华法林最佳的抗凝强度为INR 2.0-3.0，此时出血和血栓栓塞的危险均最低.不同心脏疾病的INR具体又有所不同，根据ACC瓣膜病治疗指南建议，主动脉瓣机械瓣置换术后，INR范围在2.0~3.0（I类推荐，B级推荐）。如果合并房颤等血栓高危因素，INR在2.5~3.5（I类推荐，B级推荐）。建议二尖瓣机械瓣置换术后INR在2.5~3.5（I类推荐，B级推荐），并联合应用阿司匹林75~100 mg/d（IIa类推荐，A级推荐）。
2024年，罗氏诊断凝血自测产品CoaguChek® INRange在华上市，单台设备售价约80000人民币，含血笔和24片PT检测试纸。单次检测成本为333.3333元。如不计算仪器成本，单次检测成本为1050/24=43.75。国产设备乐普Coaguchek在网络平台的售价为2999人民币/台，25片试制售价为380人民币。深圳微点的设备单台售价约7000元，12偏试制售价约700-800元。对比我国各省医保局发布的《医疗服务收费标准》，这样的检测成本显然高于患者去医院进行检测。
华盛顿大学 Paul G. Allen 计算机科学与工程学院移动智能实验室主任 Shyamnath Gollakota 开发了一种极低成本的PT/INR检测系统。该系统由3D打印塑料支架连接手机和反应杯，仅需用户采集10ul全血（指尖血）放入反应杯中。并加入20 μl 组织因子和一个铜颗粒，手机的震动通过支架传导到反应杯，摄像头捕捉铜颗粒的运动。随着血液逐渐凝固，铜颗粒会减慢速度，并最终随着凝块的形成而停止。该系统会自动识别何时加入组织因子并自动计算时间，从而分析并计算析以计算 PT/INR。这个系统总材料成本约为 0.03 美元，只需要一个轻便（17 克）、紧凑（70 × 27.5 × 60.9 毫米）、3D 打印塑料智能手机附件、一次性塑料杯和微小的铜颗粒。
血浆样本
研究团队收集了来自华盛顿大学医学中心 （UWMC） 的 140 份匿名血浆样本评估了该的系统。用从临床级凝血分析仪 （Diagnostica Stago STA R Max） 获得的 PT/INR 值标记样品。血浆样品的 PT/INR 值分别为 11.4-49.8 秒和 0.9-5.3，平均值为 20.1 秒和 1.8，中位数为 17 秒和 1.4。
将智能手机系统计算的 PT/INR 值与实验室 PT/INR 值进行比较。PT/INR 的类别间相关系数分别为 R = 0.963 和 R = 0.966。通常商用即时检测凝血仪的准确度在 0.77–0.97 范围内。分析表明 PT 的偏差误差为 1.617 s，280 个测量样本中有 16 个超出 95% 一致性限值。对 INR 的类似分析显示偏差误差为 −0.003,280 个样本中有 17 个超出 95% 一致性限值。较高 INR 的方差增加可能是由于实验室使用的组织因子与智能手机的国际敏感性指数 （ISI） 的差异。为了评估重测可靠性，每个血浆样本进行了两次检测。140 个血浆样本重复测量之间的分析内变异系数 （CV） 为 PT 为 3.62%，INR 为 6.14%，在使用商用即时检测凝血仪发现的 1.4-8.4% 范围内。
已知凝血障碍血浆样本
团队还还从两个地点收集的另外 79 份已知凝血障碍病患者血浆样本上评估了该的系统，包括弥散性血管内凝血 （DIC） （n = 8）、肝病 （n = 19）、外伤 （n = 8） 或需要抗凝治疗的病症（如体外膜肺氧合 （ECMO） （n = 6） 或服用肝素 （n = 17） 或华法林 （n = 13） 治疗疾病的患者。血浆样品的 PT/INR 值分别为 12.6 至 67.2 秒和 1-7.6，平均值为 22.2 秒和 2.0，中位数为 19.2 秒和 1.6。这些患者的平均 PT/INR 是正常 INR 1.0 的两倍。使用与血浆样本第一次评估相同的程序收集和测试样本。
接受肝素治疗的患者未表现出 PT/INR 显着升高，平均值分别为 13.9 秒和 1.1。肝素影响内源性途径的凝血，而 PT/INR 评估外源性途径，因此这是预期的阴性对照结果。华法林确实直接影响外源性途径，该组在所研究的不同情况下的平均 PT/INR 最高，平均值分别为 36.2 秒和 3.6。INR > 4.5 的个体发生出血事件的风险增加近 6 倍
。在 INR > 4.5 的 4 名患者中，与实验室测量相比，我们的系统的 INR 误差为 14%。在所有测试病例中，PT/INR 评估工具具有良好的相关性。
全血样本
80 个匿名全血样本（蓝色采血管枸橼酸钠抗凝）与商用即时 PT/INR 测试仪（Coag-Sense，CoaguSense Inc.）测试结果的相关系数分别为 R = 0.936 和 R = 0.933。由于每个全血样本超过 1 毫升，研究团队用智能手机对每个样本进行了两次测试，以评估复测性能。PT 的 Bland-Altman 分析显示偏差为 -0.843 s，160 次测量中有 9 次超出 95% 的限制。INR 的偏差为 0.007,160 次测量中有 10 次超出这些限制。
重复性/CV值
PT/INR 重复测量之间的分析内 CV 为 5.39%。连续 10 次测量低和高 PT/INR 样品来评估系统中血浆和全血检测的一致性测试显示：低 PT/INR （14.3 s 和 1.1） 血浆样本的 CV 分别为 6.62% 和 11.39%，高 PT/INR （27.3 s 和 2.5） 样本的 CV 分别为 4.52% 和 7.76%。低 PT/INR （15.4 s 和 1.3） 全血样品的 PT/INR CV 为 8.06%，高 PT/INR （33.2 s 和 3.0） 样品的 PT/INR CV 为 6.64%。
商业化
如果这个系统进入商业化，那么患有心房颤动等疾病或拥有机械心脏瓣膜的人可能能够快速的方便的在家中就能测试PT/INR，而不是到医院或者由于麻烦放弃了检测——仅需在家庭测试超范围后才需要看医生。该设备仍处于概念验证阶段。研究人员在Github上对代码进行了开源，并正在探索商业化机会以及进一步测试。例如，目前所有这些测试都在实验室中完成。下一步是与患者合作，在家中测试该系统，以及了解该系统在资源更有限的地区和国家的表现。
项目仓库
https://github.com/uw-x/blood_coagulation
参考文献
https://www.nature.com/articles/s41467-022-28499-y#Sec2
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