Roboter misst berührungslos die Vitalfunktionen von Patienten

Während der Coronavirus-Pandemie ist einer der riskantesten Teile der Arbeit eines Gesundheitspersonals die Beurteilung von Menschen mit Symptomen von COVID-19. Forscher reduzieren dieses Risiko, indem sie Roboter einsetzen, um die Vitalfunktionen von Patienten aus der Ferne zu messen. Die Roboter, die von einem Handgerät gesteuert werden, können auch ein Tablet tragen, mit dem Ärzte Patienten nach ihren Symptomen befragen können, ohne sich im selben Raum aufzuhalten.

Unter Verwendung von vier Kameras, die an einem hundeähnlichen Roboter montiert sind, haben die Forscher gezeigt, dass sie Hauttemperatur, Atemfrequenz, Pulsfrequenz und Blutsauerstoffsättigung bei gesunden Patienten aus einer Entfernung von 2 Metern messen können.

Es wurden vorhandene Computer-Vision-Technologien verwendet, die Temperatur, Atemfrequenz, Puls und Blutsauerstoffsättigung messen können – sie wurden dann mobil gemacht. Um dies zu erreichen, verwendeten sie einen Roboter namens Spot, der ähnlich wie ein Hund auf vier Beinen laufen kann. Mitarbeiter des Gesundheitswesens können den Roboter mithilfe eines Handheld-Controllers dorthin manövrieren, wo Patienten sitzen. Die Forscher montierten vier verschiedene Kameras auf dem Roboter:eine Infrarotkamera und drei monochrome Kameras, die unterschiedliche Lichtwellenlängen filtern.

Die Forscher entwickelten Algorithmen, die es ihnen ermöglichen, mit der Infrarotkamera sowohl erhöhte Hauttemperatur als auch Atemfrequenz zu messen. Für die Körpertemperatur misst die Kamera die Hauttemperatur im Gesicht und der Algorithmus korreliert diese Temperatur mit der Körperkerntemperatur. Der Algorithmus berücksichtigt auch die Umgebungstemperatur und die Entfernung zwischen Kamera und Patient, sodass Messungen aus unterschiedlichen Entfernungen und bei unterschiedlichen Wetterbedingungen durchgeführt werden können und dennoch genau sind.

Die Messungen der Infrarotkamera können auch zur Berechnung der Atemfrequenz des Patienten verwendet werden. Wenn der Patient mit einer Maske ein- und ausatmet, verändert sein Atem die Temperatur der Maske. Durch die Messung dieser Temperaturänderung können die Forscher berechnen, wie schnell der Patient atmet.

Die drei monochromen Kameras filtern jeweils eine andere Lichtwellenlänge – 670, 810 und 880 Nanometer. Diese Wellenlängen ermöglichen es den Forschern, die leichten Farbänderungen zu messen, die entstehen, wenn Hämoglobin in Blutzellen Sauerstoff bindet und durch Blutgefäße fließt. Der Algorithmus der Forscher verwendet diese Messungen, um sowohl die Pulsfrequenz als auch die Blutsauerstoffsättigung zu berechnen.

Die Forscher führten die Messungen an gesunden Freiwilligen durch und planen nun, den Ansatz in einer Notaufnahme eines Krankenhauses an Personen zu testen, die Symptome von COVID-19 zeigen. Längerfristig stellt sich das Team vor, die Roboter in den Krankenzimmern der Patienten einzusetzen. Dies würde es den Robotern ermöglichen, die Patienten kontinuierlich zu überwachen, und es den Ärzten auch ermöglichen, per Tablet nach ihnen zu sehen, ohne den Raum betreten zu müssen.