机器人远程测量COVID-19患者的生命体征

医疗保健工作者的工作的最风险之一是评估具有Covid-19症状的人。来自麻省理工学院和布里格姆和妇女医院的研究人员希望通过使用机器人来远程测量患者的生命体征来降低风险。由手持设备控制的机器人也可以携带一种平板电脑，使医生能够在不在同一房间的情况下向患者询问患者。

“在机器人技术方面，我们的目标之一是利用自动化和机器人技术，让人们摆脱危险的工作，”麻省理工学院(MIT)博士后黄亨伟(Henwei Huang)说。“我们认为，我们应该可以使用机器人来消除医护人员直接接触患者的风险。”

在由波士顿动力公司开发的类似狗的机器人上安装了四个摄像头，研究人员已经证明，他们可以在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。他们正在计划对有新冠肺炎症状的患者进行测试。

“我们很激动到这一行业 - 学术界伙伴关系，其中有工程和机器人专业知识的科学家们与医院的临床团队合作，为床边带来精致的技术，”胃肠学家机械工程系助理教授Giovanni Traverso表示at Brigham and Women’s Hospital, and the senior author of the study.

研究人员在预印刷服务器TechRXIV上发布了一篇论文，并将其提交给同行评审日志。黄是该研究的主要作者之一，以及Brigham和女子医院紧急医学助理教授的Peter Chai，以及Eth苏黎世的访问学者，Claas Ehmke。

测量生命体征

今年3月，当COVID-19病例开始在波士顿激增时，包括布里格姆和妇女医院(Brigham and Women’s)在内的许多医院在急诊科外搭起了分诊帐篷，对有COVID-19症状的人进行评估。初始评估的一个主要组成部分是测量生命体征，包括体温。

MIT和BWH研究人员提出了使用机器人能够实现对生命体征的非接触式监测的想法，以便允许医疗工作者最大限度地减少暴露于潜在的传染病患者。他们决定使用现有的计算机视觉技术，可以测量温度，呼吸率，脉搏和血氧饱和度，并致力于使其移动。

为了实现这一目标，他们使用了一种名为Spot的机器人，它可以像狗一样用四条腿走路。医护人员可以使用手持控制器将机器人移动到病人坐着的任何地方。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以过滤不同波长光线的单色摄像头。

研究人员开发了一种算法，允许他们使用红外摄像机来测量升高的皮肤温度和呼吸频率。对于体温，相机测量面部皮肤温度，算法将该温度与核心体温相关联。该算法还考虑了环境温度和相机与患者之间的距离，因此可以在不同的距离、不同的天气条件下进行测量，仍然是准确的。

来自红外相机的测量也可用于计算患者的呼吸速率。随着患者进出呼吸，戴上掩模，它们的呼吸会改变面罩的温度。测量该温度变化使研究人员能够计算患者呼吸的迅速。

这三台单色相机每个都过滤不同波长的光- 670nm, 810 nm和880 nm。这些波长允许研究人员测量血细胞中的血红蛋白与氧气结合并流经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数据来计算脉搏率和血氧饱和度。

“我们并没有真正开发新技术进行测量，”黄说。“我们所做的就是专门将它们整合在一起，专门用于Covid应用程序，同时分析不同的生命体征。”

持续的监控

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部门显示Covid-19症状的人中测试他们的机器人方法。

研究人员计划专注于分类申请。在长期内，他们设想机器人可以部署在患者的住院房间。这将使机器人能够连续监控患者，并允许医生通过平板电脑检查它们，而无需进入房间。这两种申请都需要从FDA.Mobile系统批准可以将医疗工作者的暴露在Covid-19病毒中。

麻省理工学院

www.mit.edu.

- 由Chris Vavra，Associate Editor编辑，控制工程， CFE Media and Technology，cvavra@cfemedia.com．