美国开发医疗保健“室内激光雷达”，兼顾患者安全与隐私保护
2019-10-28 07:33:02 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，美国仁斯利尔理工大学照明系统与应用中心正通过演示一种由低成本飞行时间（ToF）传感器组成的小型网络如何利用红外光来测量距离，以解决医疗保健环境中的摄像头监控难题。这项技术与用于自动驾驶汽车的激光雷达（LiDAR）相似。
对于医疗保健机构来讲，既要对患者实施必要监护，又要保护病患隐私，往往难以两全。摄像头监控虽然在多数情况下都可发挥其作用，但考虑到隐私保护问题，站在被监控对象角度考虑，摄像头监控并非最佳选择。据麦姆斯咨询报道，美国仁斯利尔理工大学照明系统与应用中心（Lighting Enabled Systems & Applications Center at Rensselaer Polytechnic Institute，简称LESA）的研究人员正通过演示一种由低成本飞行时间（ToF）传感器组成的小型网络如何利用红外光来测量距离，以解决医疗保健环境中的摄像头监控难题。这项技术与用于自动驾驶汽车的激光雷达（LiDAR）相似，为医疗保健机构提供了一种低成本的“无摄像头”监控解决方案。
摄像头自带侵入性，需要连续的人工介入监控以获取实时反馈。LESA的最新研究展示了如何使用带有9个红外（IR）ToF传感器的简单模组实现室内激光雷达应用，以监控患者和医护人员的活动。传感器模组正在集成机器学习算法，这样就可实时提供有关患者姿势和行为的反馈，而无需人工介入监控。不仅如此，传感器网络还构建了由建筑设施、人体和物体组成的动态、低分辨率3D地图，该系统准确地计算和跟踪患者和医护人员，检测他们的位置变化（如摔倒）并监控患者与医护人员的互动。与占用有限分辨率的射频监控系统不同，红外激光雷达信号不会穿透墙壁，并且可以在一个狭小区域内准确监控多人活动。通过训练传感器网络以识别各种患者的典型活动和与医护人员互动的正常行为模式，并自动进行行为报告或问题识别。
通过结合模拟和精心设计的患者活动、患者/访客与医护人员的互动来训练传感器网络，并学习机器算法以识别被监控对象的活动和互动模式。尽管LESA的传感器网络训练过程才刚刚开始，但通过简单的隐私保护、激光雷达的距离测量，已经可以准确地检测到5种不同的行为模式。经过进一步的训练，研究人员相信该系统将可以自动检测到患者的各种活动，甚至还可以记录医护人员与患者的互动情况，以判断互动情况是否正常（患者正在接受治疗）或异常（有人遭到殴打）。一旦检测到异常偏差，系统将立即发出自动通知，方便相关工作人员进行核查。
患者安全与保护系统（The Patient Safety & Protection System，简称PSPS）也可以结合病人的活动数据，通过在线医疗记录和非影像跟踪，将医护人员探望病人的频率和持续时间远程通知工作人员。这将提高患者活动日志的准确性，并有助于节约花费在记录报告上的时间，这些报告也将更适用于对患者的治疗。未来，PSPS能够直接与现有软件平台（如Vocera或其它由医护人员使用的移动通信设备）连接。
更为重要的是，LESA提议的居住跟踪系统提供了一种极为有效的替代方案，因为在医疗保健环境中使用电子摄像头监控的法律不是过于模糊，就是过于严格。通常，连续摄像头监控不符合HIPAA法案的规定，而美国《电子通信隐私法》（Electronic Communications Privacy Act，简称ECPA）则规定了如何检索、存储和分发个人数据，这可能会使监控设施管理人员回避监控。
美联社（Associated Press）2019年2月8日的一篇文章引发了美国亚利桑那州推动医疗保健环境视频监控的发展，一名叫Claire Karlicek的护士（同时也是LESA主任Robert Karlicek的妻子）意识到，该中心的建筑居住传感系统最初是为了改善建筑节能而开发的，但其实该系统也可以解决更广泛的患者健康问题，包括在长期护理设施中偶尔发生的虐待患者现象。他们都意识到，LESA感知人体运动、姿势和位置的方法可以在保护隐私的同时，自动对医疗和老年人护理环境中的人类活动进行分类。基于摄像头的视频监控系统虽然可以提供比非摄像头监控系统更多的信息，但代价是侵犯了患者的隐私，并要求人工介入才能全程监控。目前LESA正在开发的“室内激光雷达”方案可设计成自动对患者进行监控，并直接向医护人员负责人报告结果，记录医护人员对患者的监测，同时无需摄像头或其他医护人员即可更新电子病历系统。
“使用红外光测量距离并推断患者的行为和健康状况不是科幻小说。我们现在正在LESA开展此项研究，并在那里建立了一个小型病患安全测试台，”Karlicek解释说，“目前该测试台仍处于开发阶段，但最初的发现带来了希望。我们希望能有其他合作伙伴加入我们，与中心研究人员合作开发，将室内激光雷达传感技术商业化并应用于医疗保健领域。医疗专家们已经看到了这项技术的巨大潜力，我们希望这项技术能在医院、辅助生活中心和长期护理机构中得到广泛应用。”
除了测试室内激光雷达模组的早期原型外，研究小组还致力于开发一种低成本的集成电路版本模型，该版本结构将足够紧凑（尺寸大约相当于25美分大小），以适用于常规的灯具或其它吊顶安装系统。最终系统的目标价格预计约为每平方英尺0.08美元。LESA已在“室内激光雷达”系统的医疗保健应用中提交了初始知识产权申请，并希望与行业合作伙伴一起通过商业化渠道加快这一进程。在此期间，LESA将与潜在的Beta测试用户合作，收集有关系统设计和性能、软件开发以及商业化策略的信息反馈。
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