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北醫附醫

今年三月中開始,臺灣武漢肺炎疫情也邁入更嚴峻的挑戰,由於國外疫情急轉直下,臺灣每日境外移入的確診案例數多達十幾二十例,各地醫院類負壓隔離病房收容的疑似案例總數也更多了,連帶地,負責醫護人員的壓力和工作量都大大增加。

以北醫附醫經驗來說,為了照顧疑似武漢肺炎的病患,一名醫護人員每天至少要進入類負壓隔離病房12~15次,隔離衣不只穿脫費時費工,頻繁使用的損耗也是一筆開銷,醫護人員還需時時刻刻身處高染疫風險的環境中,心理更承受了龐大的壓力。

基於這個現狀,北醫附醫與工研院開始思考一個挑戰,能否用科技降低醫護人員與病患的接觸頻率?盤點過手上現有技術,約三月底,雙方展開了一項前所未有的嘗試,要開發一套零接觸式防疫科技平臺,想要做到完全不用接觸的負壓隔離病房照護。

為了盡快派上用場,這個平臺只花了1個月就完工,開始投入實際場域驗證,也在五月初正式對外發布這個成果。

透過多種感測器與閘道器技術,達成零接觸生理數據量測

工研院服務系統科技中心副經理楊承益表示,這套平臺利用4項關鍵設備,來遠距監測病患生理數據,分別是即時影像心律偵測用WebCam、紅外線體溫偵測裝置、即時視訊通話設備、離床重力感測器(G-sensor)等,蒐集到的數據也同步透過閘道器(IoT Gateway)拋轉到護理站的臨床資訊系統中,直接顯示在電子白板上提供醫護人員監看。

最特別的是,用來偵測即時影像心律的WebCam,只需要640╳480像素以上的一般常見網路視訊鏡頭,就能分辨出人體皮膚微血管顏色的變化,來量測病患心律,關鍵就是工研院自行研發的AI演算法,甚至也能觀測胸口起伏頻率來估算出呼吸次數,「辨識率可達醫療等級儀器的9成。」楊承益說明,相較於穿戴式手環或手錶,這種非接觸式心律偵測技術,能避免病患不配合穿戴的情形,患者也不需自行充電,也不用經過匯出與傳送裝置數據等複雜操作,相較之下,「非接觸式的作法比較方便。」

量體溫是另一個需要醫病接觸的時機,不過,要即時量測病患體溫不難,醫療級紅外線體溫偵測技術已經相當成熟。另外,系統也整合視訊通話設備,來取代患者過去所用的呼叫鈴,只需動動手做出指定動作,或說出喚醒詞,就能啟動視訊設備與醫護人員對話。

在病床下還有玄機,內建的離床重力感測器能根據病床的震動、重力來判斷病患是否離床,若離床太久就會自動發出警告,醫護人員可以先從視訊鏡頭來尋找病患位置,必要時才進入隔離病房來關心,例如病患只是下床伸展,護士就不用特別進房徒增感染機會。

除了病床周邊的感測機制,工研院也協助北醫在病房門上,設置了開關門的偵測裝置,每一次開關門時,都會自動產生一個時間戳記(Time Stamp),不只可用來監測病人是否進出病房,也可用來記錄護理人員給藥、清潔人員消毒時間,「供後續管理工作之用。」

而透過這些感測器所蒐集的數據,會先集中到閘道器主機,系統會以臨床數據傳輸的國際標準HL7進行標準化和整合,再拋轉到護理站與臨床資訊系統串接,最後即時顯示於電子白板中。

同時,北醫電子白板系統介面也配合修改,專門用來呈現非接觸式系統提供的數據。北醫附醫院長室特助羅友聲解釋,除了搜集數據,如何設計出簡潔的介面,讓醫護人員應用到實際場景,也是這套系統順利落地的一大關鍵。

零接觸式平臺改變照護模式,未來更要往長照領域發展

羅友聲表示,北醫導入這套平臺後,最直接的影響,就是醫護人員與病患接觸次數能降到一日3次。只有用藥時段或發生突發狀況,才需進入病房巡診。而且,由於數據都自動彙整並寫入系統,原有流程上,護理人員得親自進入病房量測數據來抄寫結果,再人工輸入到電腦,現在已全改由系統接手,「在符合既有照護作業流程的同時,新平臺還讓整個流程更簡化。」

影響不只如此,對於醫生來說,羅友聲表示,這個平臺還改變了協同作業的文化,比如過去每個科別都各自獨立,協同作業可能較少,因為疫情關係改用視訊開會後,就能直接共享病歷來進行視訊討論,讓科室間的分隔模糊了。

同時,北醫也將這些資訊整合到醫院官方App,病患除了能在北醫App中查詢自己的病歷紀錄、即時量測的生理資訊之外,還能直接透過App視訊,直接與醫護人員、家屬進行多方視訊談話,同時,北醫也會保存這些視訊會議,以便未來發生爭議時能夠回溯。「較隱私的資訊不適合用一般的Line通訊軟體來交流,所以,改用App提供服務。」羅友聲表示。

不只是在北醫落地,楊承益表示,工研院正開始將這套系統模組化,未來要向國外推廣,例如目前感測器部署時,仍須由工程師手動設定IP、配接電路等,未來改成隨插即用的模組化設備後,「在部署上會更便利、人性化。」

同時,也因閘道器一開始就採用了國際醫療資訊標準,未來推廣過程中,能更快速地與其他醫院的系統進行標準化介接,而不用每次得重新設定介接方式,有助於這套平臺複製擴散到其他應用場景。

隨著國內疫情趨緩,已經連續多天沒有本土案例或零確診,北醫對這套平臺的依賴程度也降低了,不過,不只高感染風險的病房情境,北醫與工研院也有新計畫,要聯手將這套平臺應用到長照場域來試驗。比如用非接觸式心律偵測裝置,就能在視訊時量測對方的心律與呼吸,或是將整套設備部署到被照護者的家中,來遠端監測健康狀況等。

楊承益表示,現階段正在開發跌倒偵測的感應裝置,以及加強隱私防護,透過將影像模糊化處理,確保在應用影像資料來分析時,能避免隱私洩露問題。

零接觸式防疫科技平臺

北醫零接觸式防疫科技平臺整合了多種感測技術,遠距蒐集病患生理數據。例如用WebCam即時影像辨識病患的呼吸和心律,以及紅外線體溫偵測裝置免接觸地量測體溫,還搭配病床內建重力感測器來判斷患者是否離床,甚至門上有感測器可記錄患者進出時間。這些量測到的數據,都會透過閘道器整合後拋轉到臨床資訊系統中,供護理站醫護人員監控。圖片來源/北醫附醫

即時影像心律偵測WebCam

用普通網路視訊鏡頭,利用影像辨識AI技術,從皮膚微血管顏色變化,即時推測患者的心律與呼吸。圖片來源/北醫附醫

紅外線體溫偵測

改用紅外線設備瞄準病患臉部,不用接觸就能即時量測患者的體溫。圖片來源/北醫附醫

呼叫用視訊設備

用指定動作或喚醒詞,就可啟動視訊設備與醫護人員對話,來取代呼叫鈴的功能。圖片來源/北醫附醫

開關門偵測裝置

每次開關門時自動產生時間戳記(Time Stamp),來記錄病人進出病房時間。圖片來源/北醫附醫

IoT閘道器

所有蒐集的數據先集中到閘道器,以臨床數據傳輸的國際標準HL7標準化,再拋轉到護理站的臨床資訊系統中。圖片來源/北醫附醫

護理站儀表板

醫護人員從護理站的電子白板,來遠距監控患者即時生理數據。圖片來源/北醫附醫

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