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疫情凶猛,医疗机器人能有所作为么?
2020-02-05 17:56

疫情凶猛,医疗机器人能有所作为么?

文章所属专栏 前沿技术情报所

在肆虐的疫情面前,在一线坚守岗位的医护人员给了我们最多的感动,他们的安全状况也牵动着国人的心。这次出现的新型冠状病毒传染性很强,人满为患的医院里充满了携带病毒的患者,口罩、防护服、护目镜等医疗用品又总是因为种种原因供应不上,再加上长时间工作缺乏休息,免疫力下降,怎么能保证医护人员的安全?

 

目前还未有发布被感染的医护人员数量。但从大量的新闻报道中我们可以知道,被感染的白衣天使不在少数。钟南山院士曾透露,有14名医务人员在护理一名患者过程中被感染。

 

武汉市中心医院疼痛科主任、发热病区一线医生蔡毅朋友圈讲述医护人员感染情况


我们担心的事情在抗疫前线还是不断发生着。

 

人们一直梦想着让机器人来代替人类做危险的、繁重的工作。机器人不怕感染,如果能有性能优异的机器人来替代真人去护理、医治患者,医护人员的危险程度会大大下降。可惜的是,虽然传染病一直就有,但在卫生防疫方面的服务机器人应用还很少。我们去医院,很少见到机器人来服务患者。

 

在本次疫情蔓延的时候,业界一些机器人产品正在走上抗击疫情的前线,去服务医护人员,减少医护人员与患者的接触时间和频次,降低交叉感染的几率。目前在卫生防疫方面,现在机器人都能做哪些事?用机器人去执行卫生防疫的工作,难点在哪儿?

 

做不到无人化,机器人可以降低医护人员与患者接触的时间与频次

 

首先可以肯定地说,医院对新冠肺炎患者的治疗和护理,肯定做不到无人化的处理。对于症状一般的患者,要验血验尿,照CT,做核酸检测,检测生命体征,需要给患者插导管,戴面罩,做雾化,需要开药并给患者送药;针对呼吸困难的症状,需要做有创或者无创的机械通气,保证身体有氧气供应。必要时,要采取俯卧位通气、肺复张或体外膜肺氧合(ECMO)等。病人紧张焦虑,还要做心理疏导。在医院管理方面,要及时做各区域的消毒,在分诊台要有人员来导诊。

 

显然,医护人员与感染病毒的患者不可能不接触。

 

摘自《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四版)》


现在业界所尝试的,是用机器人去取代医护人员的一部分工作,降低医护人员接触患者、药物的频次,降低职业危害。

 

在以往,AI、机器人等新技术进入医院很困难,医疗场景涉及到人的健康与安全,再加上机器人动辄至少几十万元的采购成本,医院当然不会贸然用资金引进还未获得大规模临床验证的新技术。医院场景的机器人是比较小众的应用。

 

现在疫情严峻,医院场景的需求突然刚性起来,也是机器人公司不能错过的展示产品的机会。最近几日,我们可以陆续看到一些机器人产品在抗疫前线的应用情况。

 

1月底,猎户星空宣布向北京大学首钢医院和武汉火神山医院捐赠递送服务机器人,可以执行递送化验单、药物等工作。

 

上海钛米机器人向湖北地区陆续发送了42台消毒机器人,在武汉中心医院、武汉协和医院、武汉中南医院等6家医院进行使用。

 

1月30日,达闼科技宣布,捐赠10台云端医护助理机器人、消毒清洁机器人、智能运输机器人和巡逻温测机器人,发往武汉同济天佑医院和上海第六人民医院,执行远程看护、测量体温、消毒、清洁和送药等工作。目前机器人还在运往医院过程中。

 

2月2日,广州赛特智能向汉口医院、中南医院、雷神山医院捐赠4台送药机器人,应用于隔离病房送药、送餐进隔离区以及回收被服和医疗垃圾等工作。广东省人民医院也引入了赛特智能的两台送药机器人,亮点是可以自主开关门搭乘电梯。

 

2月2日下午,德阳地区第一台消毒机器人在定点医院隔离病区上岗。另外两台消毒机器人已从厂家发货,近日将安装到位,陆续上岗。

 

灵至科技的自主移动消毒机器人,目前已开始在武汉、上海进行临床应用。

 

在餐饮门店露过面的送餐机器人,也在应用于医院的防疫工作。普渡科技对接上火神山和雷神山医院,计划提供医用送餐机器人,预计两家医用各会使用50台。

 

德阳地区使用的消毒机器人


综合以上信息来看,机器人正在一线获得更多试用,这次疫情给了机器人公司展示的机会。这个领域涉及到的公司,既有钛米机器人、赛特智能这样的主要针对智慧医院场景的公司,也有猎户星空、达闼科技、灵至科技等泛服务领域的机器人。


部分医疗服务机器人简介


业界向医院提供的,主要是送药(配送)机器人和消毒机器人,因为这两者功能简单,相对成熟,也不涉及医院核心的护理、治疗环节,医院接收起来比较放心。其实在医疗防疫场景,不止这些机器人。

 

防疫、就医流程中的机器人产品其实不少


疫情发生之前,配药机器人、送药机器人、消毒机器人、导诊机器人已经有了少量应用,这次疫情给测温机器人、护理机器人带来了比较刚性的应用场景。这样看来,基本上防疫流程、就医流程各环节中,都已经有机器人产品,但应用普及度不同


测温机器人


从防疫流程看,首先是疫情的监测。大众疫情监测方面,现在在商超、高速收费站、火车站、地铁站、社区入口等地点,体温检测已经广泛展开。工作人员用体温枪挨个对每个对象进行检测,效率上肯定存在一些问题。


现在普遍采用红外技术在公共场合进行非接触式的测温,其原理在于,物体在零度以上时,都会发出红外辐射能量,红外能量的大小与波长,与温度大小紧密相关。红外热成像技术可以使红外线波段信号转化为图像和图形,进而测算温度。通过搭载支持红外热成像技术的红外监测仪、筛查仪,可以进行大规模人群的非接触式测温,再配合上人脸识别技术,可以将体温检测与行人对应起来

 

目前在武汉的机场、火车站等交通枢纽,已经使用高德红外的体温筛查仪进行行人的体温监测;最近李彦宏也透露,百度结合图像识别技术和红外热成像形成AI多人体温快速检测解决方案,已经在北京清河火车站应用。

 

百度AI多人体温快速检测解决方案

 

红外测温中,有的是在设备本地进行计算,如高德红外体温筛查仪上配置了红外芯片;有的是在云端处理,如达闼科技的移动温测机器人,终端用红外仪器,云端包括各种AI算法(密集人群人体自动识别、人体动态追踪跟随、人脸同步记录)、发烧高温告警等。


导诊机器人

 

对于监测到有相关症状的患者,需要去医院发热门诊就诊。如果大量患者涌入医院,其中有不少是病毒感染者,这时候在分诊台的医护人员风险是非常大的,不仅有被携带者传染的风险,还可能面临一些情绪崩溃的患者的不文明攻击。


这时候导诊机器人可能会有一些作用。机器人可以安排疾病分诊和咨询问答,减轻医护人员劳动强度,减少不必要的交叉感染。机器人还需要具备一定的知识。达闼科技对虎嗅Pro表示,在导诊方面,机器人的专业知识库有医疗行业通用知识,也有应用医院特有的医护内容和服务信息,通过云端大脑实时更新的结构化数据库管理,让机器人回答患者问题。


护理机器人与远程诊疗

 

接下来是针对患者的护理与治疗。在病人的护理方面,涉及到监测体征、插管、用药等环节,机器人肯定没法完全替代人。但可以做一些简单重复的工作,比如每天的查房、测温等。达闼科技称,可远程控制的医疗护理机器人在隔离病房可以助力医护日常工作。机器人代替医护人员进入隔离病房,进行自主查房、实时监控病情、患者定时提醒、体温检测等工作。

 

此外还可以做远程诊疗。上海儿童医学中心之前就一直在利用机器人、AI做远程医疗与分诊。在此次疫情中,用机器人,防控专家远程对隔离诊区的患儿进行床边会诊和远程查房,对隔离诊区的医生开展指导。

 

现在武汉等大城市的专家资源还算比较丰富,到了三四线城市和县市,专家资源紧缺,这时候其实可以尝试远程医疗。例如随州是湖北最年轻的地级市,感染人数却仅次于武汉、黄冈和孝感,当地只有一家三甲医院,全院每个科室包括心内科、消化科等都抽调了一半的医务人员支援感染科,还是人手不足。更紧缺的是专家资源,重症救护方面的专家几乎没有。这时候其实可以由京沪等地的大医院帮扶,进行远程会诊。

 

还可以用机器人做一些非接触式的操作。在美国首例新型肺炎病患者的治疗过程中,为了防止病毒的进一步传染,普罗维登斯地区医疗中心的医师将该患者在治疗过程中运送到隔离舱中,利用机器人进行治疗。医生在隔离窗外操作机器人,该机器人配备了摄像头、麦克风和听诊器等设备。目前还不知道这个机器人的品牌。 美国知名的达芬奇手术机器人,主要是做外科微创手术,单台售价上千万。能用在肺炎治疗的机器人应该也是造价不菲。

 

配药、送药机器人


在患者住院治疗过程中,需要配药、送药、用药。在患者有能力自行服药的情况下,可以将配药与送药交给机器人来做。

 

配药机器人是目前在防止医院感染方面相对成熟一些的应用,不过更多还是为了保证患者的用药安全,其次是降低医护人员被药物伤害的概率,以及降低医护人员的工作强度。在治疗过程中,如果需要为患者输液,就需要药剂师或者护士按照医生开出的药方进行配药,这个过程中可能有工作人员可能出现不严格遵循操作规范、配药环境不合规、配药人员手部不卫生等问题,医护人员不慎接触药物也可能形成职业伤害。


配药机器人有机器人抓取模块、药液抽吸注射模块及药瓶消毒开启模块等关键模块,使用机械手来操作药瓶,抽吸药物,用传感器来测量瓶内的容积与压强变化,实现比较精准的剂量控制。这个过程中降低医护人员接触药物的机会,保护医护人员不被药物感染。

 

配药机器人在应用上,相比于其他医院卫生防疫的机器人类型来说,应用更加成熟一些,已经有不少医院配备。

 

送药机器人也在最近几年出现,并在一些医院有了应用。送药机器人的场景其实不少,比如从中心药房向各科室配送药品、麻醉用品,静配中心向住院部门配送静脉输液包;向手术室里运输手术包,从库房向手术室运输耗材与器械;住院病房内的输液用品、药品配送,等等。

 

消毒机器人


消毒机器人在这次疫情控制中有不少亮相,比如钛米机器人主要就是做智慧医疗方向的机器人,并有隔离病房消毒、手术室消毒、检验科消毒方面的解决方案,本次疫情中向湖北地区供货四十多台。达闼科技原本有主打环卫场景的清洁机器人,这次针对医院的特殊应用场景,对产品做了定向的研发、调试,具备了喷洒消毒液和酒精擦地的新功能。

 

消毒机器人一般有自主移动的能力,可以对重点针对患者、医护、医废的高频活动区域进行沿路径高水平消毒,可以重点针对患者人员的所处区域如发热门诊、放射科、留观室、重症ICU,进行多点终末消毒,即过了潜伏期后,再进行一次彻底大消毒,确保该地无疫原。

 

机器人在防疫战事中的尴尬

 

看了这么多,似乎机器人能做很多事,可为什么在抗击疫情的一线,还是医护人员在奋斗,很少见到机器人的身影呢?

 

简单的消毒和送货机器人相对更成熟,医护环节应用很少


现在医院卫生防疫应用的机器人,总结起来有两大特点,一是应用总量小,现在配备机器人的医院不能说凤毛麟角,但确实非常有限。这一点我们可以有直观的感受。

 

另外一大特点就是在清洁、消毒、送药、导诊这样的非核心环节有了一定应用,在更核心的医疗护理阶段,产品、应用都相对缺乏,且机器人能做的事不多,作用有限,不能替代人

 

达闼科技相关人士表示,针对医疗场景开发的机器人产品应用不多,主要原因是对医护服务机器人的要求比较高,单一功能的清洁和送货机器人相对来说还比较好实现,但由于医护应用场景有很多特殊性,目前替代医护人员的服务机器人有很多挑战

 

在医护环节,除了行走之外,机器人还需要有灵活的机械臂和机械手,去完成精细的动作,比如抽血、插导管,做雾化,做机械通气,显然这些细致的动作还只能有人来完成。这决定了医护环节离不开真人,机器人远远达不到要求。

 

在清洁、消毒、送药这些环节,功能单一,路线相对固定,且机器人公司在SLAM定位、双目视觉、障碍识别、路径规划等方面已经有不少技术积累,所以相对来说实现起来比较容易。清洁、消毒、送药的机器人既不是诊断类医疗器械,也不是治疗类医疗器械,就不涉及到注册许可证的问题。

 

而在医护方面,有些环节涉及到诊断和治疗,比如要给病人做抽血化验,就需要医疗器械注册许可证,做这项业务的机器人公司获得CFDA认证时间会很久,研发成本很高。一般企业往往撑不住。另外就是涉及到灵活度更高的机械手、机械臂、关节执行器等,研发难度更高。

 

在国外有一些前沿、还未落地的新应用,如日本的RI-MAN机器人目标是做医院搬运工,来帮助患者上下床,英国伦敦大学帝国学院研究的采血机器人Bloodbot用于采集血样,这些还都在实验室的阶段。如果能够应用起来,也会节省人力,减少医护人员与患者的接触。


这类产品难度更大,搬运机器人需要机器人有一定的动力,我们之前报道过的助力机器人,一般也就是30KG的助力,搬运人肯定不够用。而且搬运机器人还需要很好的柔软度。目前国内还未看到有这类研究。采血机器人对患者的生命有直接影响,对于精度、力度要求非常高,现在还很难想象医院会接受机器人来采血

 

另外业界探索比较多的是导诊机器人,解决问题的能力也有限。现实中很多导诊机器人就是一个平板电脑,更多提供一种信息查询的需求,这在很多医疗APP里都能实现。阿里达摩院最近推出了“智能疫情机器人”,内置于本地服务平台“浙里办”App里,可以解答一些问题,比如什么情况下需要就医、定点医院有哪些,怎么选用并科学使用口罩等。这对于医院的帮助不大。在医院的分诊台,医护人员可以引导分诊,还可以维持秩序。机器人不具备权威性,在人少的时候或许还可以,在人满为患的疫情面前,导诊机器人会比较尴尬,难以保证患者听从指挥


消毒、送药机器人进入医院也很难

 

不管是消毒还是送药、导诊,都没有切入点医院卫生防疫的核心环节,带给医院的价值就会比较有限。一台设备价值可能达到数十万元,而雇佣一个人员进行消毒、送药,付出的工资成本可能一年也就是三四万元,安全程度还更高,更可控。所以在非疫情期间,医院采购的医院很低。

 

即使是消毒、送药这样相对简单的应用,医院也会担心安全问题。即使是获得试用机会也不容易。比如送药,医院当然会担心机器人会不会送错药,会不会在途中撞人。据锌财经报道,钛米机器人的配送机器人产品此前想进入武汉协和医院试用,院领导最担心的就是“撞到人怎么办”。钛米机器人与保险公司合作,并缴纳了保证金,才说服医院进行试用。

 

与保险公司合作,给产品上责任险,是医疗服务机器人在探索的方式。赛特智能与人保财险合作,为为旗下全系机器人产品购买了产品责任险。这背后,其实反映的是B端客户对机器人安全问题的担忧。

 

在医疗场景下,这种担忧其实很有必要性。医院这种救护人的场所,肯定不能为不成熟的技术与产品买单。消毒、送药这样相对简单的应用,与物流机器人的技术框架大致相同,在物流等场景已经应用很多了,但肯定不能简单向医院场景平移。


很多AGV机器人在物流仓库里部署,是做了定制化的安排的,要把仓库清空后,按照物流机器人对地面平整度、货架高度的要求,重新铺地面,建货架,甚至还要在地面上不同地点设置内含位置信息的二维码来让机器人识别,实现机器人对位置的掌握。在医院显然不能作这些部署。因此即使是消毒、送药这样的应用,也要在医院的实际路面上不断运行迭代算法,实现更好的识别。现在疫区的医院人满为患,对机器人的识别精准度、灵活性提出了很高挑战。

 

需要持续的数据积累与算法迭代


机器人以及背后的系统对医疗场景的理解与知识积累,也要一定时间。达闼科技对虎嗅Pro表示,像人一样,机器人在云端也需要在医护场景下进行大量的学习,包括各种医护知识、动作、任务、行为,逐步提高机器人的智能和应用水平。

 

医院的网络通信状况对机器人的应用也会有一定影响,达闼科技对虎嗅Pro表示,目前4G网络的时延较高,不过支持清扫消毒等对实时行要求不高的工作还是可以的。目前从实际情况看,医院属于网络保障优先级高的区域,比较有利于机器人的部署和使用。如果配备了5G网络,低延时、高带宽可以支持100ms以内的云与端的通信,可以满足对实时业务的QoS保障。


另外,这些机器人产品应用起来,还需要对医护人员做专门的现场培训或者远程培训。

 

总体来说,在医护环节,机器人还未能证明自己。实际上针对B端的机器人产品,无论是工业机器人、服务机器人,还是特种机器人,现在最多也就是在头部的客户中获得一些应用,都还没有达到大面积普及的程度。医疗场景的机器人,算是服务机器人的一种,目前解决问题的能力还不能充分满足医疗场景的需要。


现在疫情当前,医院缺人,医护人员很疲惫,防护情况又不容乐观,给了机器人公司进入医院的机会,要是在平时,即使是试用也很难,即使可以进入医院试用,也往往因为各种原因被束之高阁。对于医疗服务机器人公司来说,如果在此次战“疫”当中能拿出优异表现,未来有可能在医院获得更多应用机会。如果过不了这次大考,医疗服务机器人依然会面对市场难以打开的局面。

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