机器人对患者生命体征进行非接触式测量

在当前的大流行期间，医护人员工作中最危险的部分之一就是评估患有Covid-19症状的人。麻省理工学院和百灵医院的研究人员希望通过使用机器人远程测量患者的生命体征来降低这种风险。由手持设备控制的机器人还可以携带平板电脑，使医生无需在同一房间就可以向患者询问自己的症状。

麻省理工学院和百老汇妇女医院的研究人员希望通过使用机器人远程测量患者的生命体征来降低Covid-19对医护人员的风险。图片来源：由研究人员提供，由麻省理工学院新闻社编辑

“在机器人技术领域，我们的目标之一是利用自动化和机器人技术将人们从危险的工作中解救出来，”麻省理工学院的博士后Henwei Huang说。“我们认为我们应该有可能使用机器人将医护人员从直接暴露给患者的风险中移除。”

研究人员使用四台安装在波士顿动力公司开发的类似狗的机器人上的摄像机，可以在2米的距离内测量健康患者的皮肤温度，呼吸频率，脉搏频率和血氧饱和度。他们现在正在计划对有Covid-19症状的患者进行测试。

麻省理工学院机械工程助理教授，胃肠病学专家乔凡尼·特拉沃索说：“我们很高兴建立这种行业与学术界的合作关系，在这种合作关系中，具有工程和机器人技术专长的科学家与医院的临床团队合作，将先进的技术带到了床边。”在布莱根妇女医院(Brigham and Women's Hospital)任研究的高级作者。

研究人员已经在预打印服务器techRxiv上的系统上发表了一篇论文，并将其提交给了同行评审期刊。Huang是该研究的主要作者之一，还有布莱根妇女医院的急诊医学助理教授Peter Chai和苏黎世联邦理工学院的访问学者Claas Ehmke。

测量生命体征

当Covid-19病例三月份在波士顿开始流行时，包括百翰和妇女医院在内的许多医院都在急诊室外建立了分诊帐篷，以评估Covid-19症状的患者。这项初始评估的主要组成部分是测量生命体征，包括体温。

麻省理工学院和BWH研究人员提出了使用机器人技术实现生命体征非接触式监测的想法，从而使医护人员能够最大程度地减少对潜在感染患者的接触。他们决定使用现有的计算机视觉技术来测量温度，呼吸频率，脉搏和血氧饱和度，并努力使它们移动。

为了实现这一目标，他们使用了称为Spot的机器人，该机器人可以像狗一样四脚走路。医护人员可以使用手持控制器将机器人操纵到患者坐着的任何地方。研究人员在机器人上安装了四个不同的摄像头-一个红外摄像头和三个可滤除不同波长的光的单色摄像头。

研究人员开发了算法，使他们能够使用红外摄像机测量升高的皮肤温度和呼吸频率。对于体温，相机会测量脸上的皮肤温度，并且算法会将温度与核心体温关联起来。该算法还考虑了环境温度以及照相机与患者之间的距离，因此可以在不同的天气条件下从不同的距离进行测量，并且仍然是准确的。

红外摄像机的测量值也可以用于计算患者的呼吸频率。当患者戴着口罩呼入呼出时，他们的呼吸会改变口罩的温度。通过测量温度变化，研究人员可以计算出患者呼吸的速度。

三个黑白相机分别过滤不同波长的光-670、810和880纳米。这些波长使研究人员能够测量血细胞中的血红蛋白与氧气结合并流过血管时产生的轻微颜色变化。研究人员的算法使用这些测量值来计算脉搏率和血氧饱和度。

Huang说：“我们并没有真正开发出可以进行测量的新技术。” “我们所做的就是将它们非常专门地集成在一起以用于Covid应用程序，以同时分析不同的生命体征。”

持续监控

在这项研究中，研究人员对健康的志愿者进行了测量，他们现在正在计划在医院急诊室中针对表现出Covid-19症状的人测试他们的机器人方法。

在短期内，研究人员计划将重点放在分诊应用上，从长远来看，他们设想可以将机器人部署在患者的病房中。这将使机器人可以连续监视患者，还可以让医生通过平板电脑对其进行检查，而不必进入房间。两种申请均需获得美国食品和药物管理局的批准。

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