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准备值班:医疗机器人会为下一次大流行做好预后

时间:2021-04-13 16:35:27 技术 我要投稿

1918年西班牙流感大流行之后不久,捷克作家Karel?apek在他的1921年科幻小说RUR中首次引入“机器人”一词来描述人造人。当今常用的是与人类一起工作的复杂系统,可以协助完成一系列不断扩展的任务。



在《自然机器智能》的一篇文章中,约翰·霍普金斯大学的研究人员讨论了冠状病毒大流行如何推动了自动化方面出乎意料的创新,同时揭示了在医疗机构中部署机器人系统的瓶颈。他们认为,人机交互的进步(例如提高机器人的感觉,触摸和决定能力)将决定明天的机器人是否将帮助医院在下一波大流行之前保持领先地位。


在评论中,团队确定了机器人在COVID-19期间大大增强了患者护理和提供者安全的三种方式:最大程度地减少了感染患者与护理提供者之间的接触,减少了对PPE的需求,并使提供者有更多时间专注于关键任务。他们展望如何利用技术来开发适应性强且可靠的机器人,以应对未来的传染病危机。


该中心与惠廷工程学院的评论作者Axel Krieger和Russell Taylor以及Johns Hopkins Medicine的Johns Hopkins生物收容所所长Brian Garibaldi进行了交流,以期了解传染病暴发期间机器人的未来。


在这场危机中,医疗机器人技术社区学到了什么?


泰勒(Taylor):您大肆宣传自己拥有的机器人,而不是自己想要的机器人。我们无法在紧急情况下建立机器人团队并将其放入仓库。这不仅在经济上不可行,而且在您需要它们时,它们可能已过时。我们认识到的一件事是,我们需要在已部署的系统中构建核心功能,以便可以轻松适应当前的挑战。


我们已经有机器人可以送饭或取病人的体温。现在,我们谈论的是更加复杂的系统-可以进行认真的清洁,可以执行护理任务,可以完成许多工作,而不仅仅是交付物资-并提出了一些有趣的工程挑战。


一个大问题是可部署性以及非专家用户如何快速自定义机器人。例如,我们的ICU呼吸机机器人是为一种按下按钮的呼吸机设计的。


但是某些呼吸机具有旋钮,因此我们需要能够添加一种方式,以便机器人也可以操纵旋钮。


假设您想要一个可以为多台通风机提供服务的机器人;那么您将需要一个带有手臂附件的移动机器人,并且该机器人还可以在医院地板上完成许多其他有用的工作。


未来的机器人将在传染病的临床护理中扮演更重要的角色,但是当下一次大流行来袭时,准备使用机器人工具仍然存在障碍。工程师应该在哪里集中精力进行研究,以确保我们做好准备?


去年,在冠状病毒大流行的高峰期,约翰·霍普金斯大学的工程师首次推出了一种机器人,该机器人可以从患者加护病房的外部远程操作呼吸机和其他床头机器。


克瑞格(Krieger):大流行显示了机器人系统当前的一些局限性,使其无法在困难,多变的大规模环境中可靠地运行和适应。


繁忙医院中的机器人需要能够处理意外事件和不确定性。研究需要集中在推进医疗保健机器人的自主性和学习策略上,因此他们只能在有限的监督下执行任务。在不久的将来,医疗机器人的最现实方法是共享自主权,它将医学专家的知识与机器人的能力相结合。


机器人帮助一线医疗工作者的最大机会在哪里?哪些任务将是最有益的?


加里波第(Garibaldi):医务人员每次进入要治疗感染性患者的房间时,都需要戴上新鲜的PPE。


机器人无需佩戴个人防护装备,从而为人类提供者腾出了宝贵的物资和时间。机器人可以做的越多,人类提供者就可以将更多的精力投入到护理的其他方面。


我认为工程师应该关注的一大领域是增强机器人执行精细运动任务的能力,以便他们可以执行直接的患者护理任务,例如放置静脉输液,为气管插管或插入中心线。其他潜在任务可能包括基本的房间打扫,放血,呼吸机和监护仪的管理与操作。


护理人员和患者在设计这些机器人系统时应扮演什么角色,以确保它们有效且安全?


加里波第:护理人员和患者都需要对机器人系统的功能以及实际的人机界面感到满意。在某些任务上,患者可能希望由人类临床医生执行。除了任务选择之外,患者和护理人员还可以提供有关机器人构造中使用的材料(尤其是直接接触人类患者的组件)以及总体设计的重要反馈。


泰勒:他们需要参与流程的每个步骤。工程师需要有关这些系统如何在野外真正工作的反馈。我们还想了解他们对系统的反应,特别是如果看护者说:“我不确定我可以信任机器人来做到这一点。”


您正在研究与该问题有关的什么?


泰勒(Taylor):我对移动自主性和态势感知问题感兴趣:一台计算机如何才能开发出有关环境的足够信息,以便它可以完成应做的任务,以及如何与它的一般运动和感知能力联系起来完成那个特定的任务?


如果我告诉机器人打扫房间,则机器人需要能够了解房间里的东西和需要打扫的东西,而且情况每天都在变化。在计算感测和机器人实验室,我们有团队研究增强现实如何增强人机协作。许多机器人在外科手术机器人的背景下工作,但与临床护理应用程序有很多重叠之处。


Krieger:我们的团队正在努力改进ICU机器人,以提供更高的准确性和呼吸机的保真度。我们还研究了机器人在使用3D相机和力传感器进行肺部超声成像中的用途。最后,我们正在研究其他自主手术机器人程序,例如缝合和肿瘤切除术。