Roboter führt kontaktlose Vitalzeichenmessung durch, erhöht Sicherheit im Gesundheitswesen

Während der Coronavirus-Pandemie ist einer der riskantesten Teile der Arbeit von Gesundheitskräften die Beurteilung von Personen mit COVID-19-Symptomen. Forschende reduzieren dieses Risiko, indem sie Roboter einsetzen, um Vitalzeichen von Patienten ferngesteuert zu messen. Die Roboter, die per Handheld-Gerät gesteuert werden, können auch ein Tablet tragen, das Ärzten ermöglicht, Patienten nach Symptomen zu befragen, ohne im selben Raum zu sein.

Mithilfe von vier Kameras, die auf einem hundeähnlichen Roboter montiert sind, haben die Forschenden gezeigt, dass sie Hauttemperatur, Atemfrequenz, Pulsrate und Blutsauerstoffsättigung bei gesunden Patienten aus 2 Metern Entfernung messen können.

Bestehende Computer-Vision-Technologien, die Temperatur, Atemfrequenz, Puls und Blutsauerstoffsättigung messen können, wurden mobil gemacht. Dazu nutzten sie einen Roboter namens Spot, der auf vier Beinen laufen kann, ähnlich einem Hund. Gesundheitskräfte können den Roboter dorthin manövrieren, wo Patienten sitzen, mittels eines Handheld-Controllers. Die Forschenden montierten vier verschiedene Kameras auf den Roboter: eine Infrarotkamera plus drei monochrome Kameras, die unterschiedliche Wellenlängen des Lichts filtern.

Die Forschenden entwickelten Algorithmen, die es ermöglichen, die Infrarotkamera sowohl zur Messung erhöhter Hauttemperatur als auch der Atemfrequenz zu nutzen. Für die Körpertemperatur misst die Kamera die Hauttemperatur im Gesicht und der Algorithmus korreliert diese Temperatur mit der Kerntemperatur. Der Algorithmus berücksichtigt auch die Umgebungstemperatur und die Distanz zwischen Kamera und Patient, sodass Messungen aus verschiedenen Entfernungen, unter verschiedenen Wetterbedingungen und dennoch präzise möglich sind.

Messungen der Infrarotkamera können auch zur Berechnung der Atemfrequenz des Patienten verwendet werden. Während der Patient ein- und ausatmet, wobei er eine Maske trägt, ändert sich die Temperatur der Maske durch den Atem. Die Messung dieser Temperaturänderung ermöglicht es den Forschenden, zu berechnen, wie schnell der Patient atmet.

Die drei monochromen Kameras filtern jeweils eine andere Wellenlänge des Lichts – 670, 810 und 880 Nanometer. Diese Wellenlängen ermöglichen es den Forschenden, die leichten Farbänderungen zu messen, die entstehen, wenn Hämoglobin in Blutzellen an Sauerstoff bindet und durch Blutgefäße fließt. Der Algorithmus der Forschenden nutzt diese Messungen, um sowohl Pulsrate als auch Blutsauerstoffsättigung zu berechnen.

Die Forschenden führten die Messungen an gesunden Freiwilligen durch und planen nun, den Ansatz in einer Krankenhausnotaufnahme an Personen mit COVID-19-Symptomen zu testen. Langfristig stellt sich das Team vor, dass die Roboter in Patientenzimmern eingesetzt werden könnten. Dies würde es den Robotern ermöglichen, Patienten kontinuierlich zu überwachen und Ärzten auch, per Tablet nach ihnen zu sehen, ohne den Raum betreten zu müssen.