在當前的大流行期間，醫(yī)護人員工作中最危險的部分之一就是評估患有Covid-19癥狀的人。麻省理工學院和百靈醫(yī)院的研究人員希望通過使用機器人遠程測量患者的生命體征來降低這種風險。由手持設(shè)備控制的機器人還可以攜帶平板電腦，使醫(yī)生無需在同一房間就可以向患者詢問自己的癥狀。

麻省理工學院和百老匯婦女醫(yī)院的研究人員希望通過使用機器人遠程測量患者的生命體征來降低Covid-19對醫(yī)護人員的風險。圖片來源：由研究人員提供，由麻省理工學院新聞社編輯

“在機器人技術(shù)領(lǐng)域，我們的目標之一是利用自動化和機器人技術(shù)將人們從危險的工作中解救出來，”麻省理工學院的博士后Henwei Huang說。“我們認為我們應(yīng)該有可能使用機器人將醫(yī)護人員從直接暴露給患者的風險中移除。”

研究人員使用四臺安裝在波士頓動力公司開發(fā)的類似狗的機器人上的攝像機，可以在2米的距離內(nèi)測量健康患者的皮膚溫度，呼吸頻率，脈搏頻率和血氧飽和度。他們現(xiàn)在正在計劃對有Covid-19癥狀的患者進行測試。

麻省理工學院機械工程助理教授，胃腸病學專家喬凡尼·特拉沃索說：“我們很高興建立這種行業(yè)與學術(shù)界的合作關(guān)系，在這種合作關(guān)系中，具有工程和機器人技術(shù)專長的科學家與醫(yī)院的臨床團隊合作，將先進的技術(shù)帶到了床邊。”在布萊根婦女醫(yī)院(Brigham and Women's Hospital)任研究的高級作者。

研究人員已經(jīng)在預(yù)打印服務(wù)器techRxiv上的系統(tǒng)上發(fā)表了一篇論文，并將其提交給了同行評審期刊。Huang是該研究的主要作者之一，還有布萊根婦女醫(yī)院的急診醫(yī)學助理教授Peter Chai和蘇黎世聯(lián)邦理工學院的訪問學者Claas Ehmke。

測量生命體征

當Covid-19病例三月份在波士頓開始流行時，包括百翰和婦女醫(yī)院在內(nèi)的許多醫(yī)院都在急診室外建立了分診帳篷，以評估Covid-19癥狀的患者。這項初始評估的主要組成部分是測量生命體征，包括體溫。

麻省理工學院和BWH研究人員提出了使用機器人技術(shù)實現(xiàn)生命體征非接觸式監(jiān)測的想法，從而使醫(yī)護人員能夠最大程度地減少對潛在感染患者的接觸。他們決定使用現(xiàn)有的計算機視覺技術(shù)來測量溫度，呼吸頻率，脈搏和血氧飽和度，并努力使它們移動。

為了實現(xiàn)這一目標，他們使用了稱為Spot的機器人，該機器人可以像狗一樣四腳走路。醫(yī)護人員可以使用手持控制器將機器人操縱到患者坐著的任何地方。研究人員在機器人上安裝了四個不同的攝像頭-一個紅外攝像頭和三個可濾除不同波長的光的單色攝像頭。

研究人員開發(fā)了算法，使他們能夠使用紅外攝像機測量升高的皮膚溫度和呼吸頻率。對于體溫，相機會測量臉上的皮膚溫度，并且算法會將溫度與核心體溫關(guān)聯(lián)起來。該算法還考慮了環(huán)境溫度以及照相機與患者之間的距離，因此可以在不同的天氣條件下從不同的距離進行測量，并且仍然是準確的。

紅外攝像機的測量值也可以用于計算患者的呼吸頻率。當患者戴著口罩呼入呼出時，他們的呼吸會改變口罩的溫度。通過測量溫度變化，研究人員可以計算出患者呼吸的速度。

三個黑白相機分別過濾不同波長的光-670、810和880納米。這些波長使研究人員能夠測量血細胞中的血紅蛋白與氧氣結(jié)合并流過血管時產(chǎn)生的輕微顏色變化。研究人員的算法使用這些測量值來計算脈搏率和血氧飽和度。

Huang說：“我們并沒有真正開發(fā)出可以進行測量的新技術(shù)。” “我們所做的就是將它們非常專門地集成在一起以用于Covid應(yīng)用程序，以同時分析不同的生命體征。”

持續(xù)監(jiān)控

在這項研究中，研究人員對健康的志愿者進行了測量，他們現(xiàn)在正在計劃在醫(yī)院急診室中針對表現(xiàn)出Covid-19癥狀的人測試他們的機器人方法。

在短期內(nèi)，研究人員計劃將重點放在分診應(yīng)用上，從長遠來看，他們設(shè)想可以將機器人部署在患者的病房中。這將使機器人可以連續(xù)監(jiān)視患者，還可以讓醫(yī)生通過平板電腦對其進行檢查，而不必進入房間。兩種申請均需獲得美國食品和藥物管理局的批準。

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