在与医疗保健专业人员合作多年后,劳蕾尔·瑞克医生和她的团队发现,医院里最繁忙、最拥挤的地方是急诊科。在“急诊科”,许多医生和护士必须快速评估和治疗广泛的疾病和条件。

瑞克医生说:“即使在冠状病毒感染前,患者也可能在走廊里待上几个小时。yabovip16.com。“还有很多不同的人——医生、护士、技术人员、急救人员、家庭成员——这不仅增加了拥挤程度,还增加了人群的认知负担。”

这个场景对人类来说已经够困难的了,更不用说医院最新的助手:人形机器人了。

机器人在世界各地的医院中使用得越来越频繁特别是医生们正在寻找方法,在不通过人类接触传播疾病的情况下提供COVID-19治疗。

2020年初,一个名为“汤米被用来在意大利的一家医院运送物资。西班牙的PAL机器人公司也采用了类似的方法TiAGO交付和TiAGO输送机器人在巴塞罗那的两家医疗机构

(下图:观察机器人Moxi在达拉斯德州健康长老会医院的运作情况。)

然而,对于像汤米和蒂亚戈这样的机器人来说,要想在繁忙的急诊科中找到自己的路,它们必须了解环境,以及在环境中发现的人群。

加州大学圣地亚哥分校的计算机科学家已经开发出一种更精确的导航系统,可以让机器人更好地适应繁忙的临床环境,特别是急诊室。简单地说,“安全关键深度Q-Network”,简称SafeDQN,会发现做关键工作的团队,然后绕过他们。

SafeDQN的一种算法着眼于医院集群的两个因素:一组有多少人,他们移动的速度有多快。

例如,当病人的病情恶化时,一个小组立即聚集在他们周围提供援助。在这种情况下,临床医生的动作是快速、警觉和精确的。

导航系统检测到这种情况,然后指挥机器人远离道路。

UCSD使用YouTube上的视频对算法进行训练,其中包括纪录片和真人秀的片段,比如《创伤:急诊室里的生活》(Trauma: Life in The ER)和《波士顿EMS》(Boston EMS)。这700多个视频可供其他研究团队训练其他算法和机器人。

由Laurel Riek教授和博士生Angelique Taylor领导的团队,在5月30日至6月5日在中国西安举行的国际机器人和自动化会议上发表了一篇论文,详细介绍了他们的发现。

泰勒说:“我们的系统是为了应对急诊科可能发生的最坏情况而设计的。”泰勒是加州大学圣地亚哥分校计算机科学与工程系Riek医疗机器人实验室的一员。

研究人员在模拟环境中测试了他们的算法,并将其性能与其他最先进的机器人导航系统进行了比较。UCSD工程师表示,SafeDQN系统在所有情况下都能生成最有效、最安全的路径。

在简短的问答中yabovip16.com下面,Riek博士谈到了机器人在医院中的新兴角色,因为它们提高了导航能力。

yabovip16.com:在繁忙的医院环境中,机器人在检测和导航方面面临的挑战是什么?你们的技术是如何解决这些缺点的?你的机器人是如何比其他机器人更好地导航的?

月桂里克•博士在这篇由我的博士生Angelique Taylor领导的论文中,我们探讨了机器人如何理解和模拟ED中的活动,特别是关于病人的敏锐度的问题。在这里,我们观察到一个高敏锐度患者(例如,某人患有心脏病或中风)可能有更多的快速移动的医疗工作者在他们周围。我们用直觉来设计我们的系统,称为SafeDQN,它允许机器人了解医疗工作者正在从事的任务类型,这样它们就不会中断拯救生命的医护服务。

为了进行评估,我们模拟了四种场景(或地图),其中机器人在繁忙的急诊科向临床医生运送物资。每个场景包括高视力患者在走廊接受治疗的地方,以及其他临床医生可能在治疗低视力患者的地方。机器人需要确定最安全的路径(不中断对高视力患者的护理),同时也要确定最快的路径。

yabovip16.com你把你的系统和其他现有的导航方法做过比较吗?

月桂里克•博士我们将我们的系统与三种传统的导航方法进行了比较,这三种方法没有考虑到患者的视力水平。这些包括:1)随机散步,一个机器人导航通过随机选择一个行动,直到达到目标,2)*搜索,它使用简单的规则(启发式)寻找最短路径,和3)迪杰斯特拉算法,该模型世界中的节点图,然后尝试计算最短的图。

我们发现SafeDQN为移动机器人在模拟ED环境中导航时生成最安全、最快的路径。它显著优于Random Walk、A*和Dijstra。据我们所知,这是第一次为机器人在安全关键设置中提出了一种敏锐度感知导航方法。

yabovip16.com:在未来的十年里,你认为机器人在医院里扮演什么角色?

月桂里克•博士:与临床医生和患者共同精心设计的机器人系统,并真正理解护理交付的上下文,可能有助于减少医疗工作者的工作量和改善患者体验。目前,急诊科工作人员大约每6分钟就会被打扰一次,这对患者的安全、专利体验和医疗工作者的健康有巨大的负面影响。在这里,机器人可能会为医护人员取用品或设备,或者给病人送食物和毯子。然而,在执行这些任务时,这种机器人上的传感和导航系统必须考虑到患者的灵敏性,以免成为额外的干扰源或本身构成安全风险。我们的工作旨在解决这一差距。

机器人也有可能为感到孤立的病人提供帮助——也许可以将他们与家人和朋友联系起来(例如,在轮子上进行视频聊天),或者向他们提供最新的护理信息(“你将在10分钟内接受x光检查。”)。对某些人群来说,在没有医疗工作者或志愿者的情况下,类似宠物的机器人可能能够提供安慰和支持。

yabovip16.com你在哪里测试过这个系统?病人和医生的反应是什么?

里克•博士到目前为止,我们已经对这个系统进行了模拟测试,但计划今年夏天在一个真实的医疗培训中心进行测试。我们的临床同事非常支持我们的系统设计,并渴望测试它。我们也期待与患者及其家属合作,因为他们也是重要的利益相关者。重要的是,我们设计的机器人是可接近的,可理解的,用户友好的。我们正在几个不相干的项目上探讨这个问题。

yabovip16.com: 2019冠状病毒病对您的工作有何影响?

里克•博士当前位置在流感大流行开始后,我有6个临床同事,他们都在不同的专业工作,写信问我是否可以为他们制造机器人来支持医院的远程医疗。因此,我们开始了几个新的项目,探索如何以这种方式使用机器人。在这里,我们关注两个关键的想法:1)通过设计低成本的远程医疗机器人来解决卫生公平问题,这样它们就更容易被资源较少的医院和诊所使用;2)制造具有触觉的机器人。对于临床医生来说,能够远程进行体检是很重要的,对于孤立的患者来说,除了平板电脑上的一张脸,他们还能感觉与临床医生有更多的联系。

这项工作(SafeDQN)尤其重要,因为它为急诊科的护理提供背景,而急诊科是COVID-19的第一线。考虑到这一背景,以及如何建立有益的技术,将有助于当前和以后的大流行。

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