【公益案例展】AI向善，商汤开发渐冻症智能看护系统——用AI暖“冻”
原创 商汤科技 | 2023-11-01 18:37
【数据猿导读】 本项目案例由商汤科技投递并参与数据猿与上海大数据联盟联合推出的 #榜样的力量# 《2023中国数据智能产业最具社会责任感企业》榜单/奖项”评选。
先进技术的发展，不仅是带来效率的提升，同时也涉及技术向善、技术普惠。
渐冻症，学名肌萎缩侧索硬化症，是一种病情非常复杂的罕见病。这种疾病会导致运动神经元受损，并且随着病情阶段渐进发展，患者会逐渐失去行动、吞咽、语言、呼吸等能力。由于该疾病的特殊性，病人家属每隔一段时间（该时间间隔在病情晚期短至半小时、几十分钟）就需要检查患者的呼吸状况，以确保病人状态正常。
关注到渐冻症患者看护的特殊需求，商汤与上海人工智能实验室、西电-商汤智能大健康联合创新实验室、陕西省渐冻人关爱互助协会合作，开发AI渐冻症智能看护系统。该系统可针对行动不便、吞咽及呼吸困难的病人进行 24小时无接触看护，在实时监测病人生理指标的同时，还具备异常情况报警、主动呼叫、睡眠分析和异常情况统计的功能，并同时满足陪护人员远程看护的需要。
目前，商汤已陆续在北京、上海、陕西、山东、河北、江苏、海南、广州等地的多个家庭公益部署AI智能看护系统，让 AI 科技的暖意，温暖更多渐冻症家庭。
时间周期：
开始时间：2021年秋
截止时间：持续改善及维护中
服务周期：服务中
应用场景
商汤AI智能看护系统适用于渐冻症病患看护场景。不间断的悉心看护与及时响应需求，是渐冻症护理的关键——病人家属无论昼夜，每隔一段时间就需要检查患者的呼吸状况，以确保病人状态正常。
针对渐冻人看护的痛点，商汤AI智能看护系统可实现：
1、24小时无接触看护，实时监测病人生理指标，异常情况报警：基于计算机视觉技术，商汤AI智能看护系统能够敏锐地捕捉到被看护人的痛苦表情并报警，在3秒内及时通知陪护人员前来处理危急情况，避免被看护人发生生命危险。同时，这套系统在体温、呼吸、心率等体征指标异常时也可发出告警。特别地，当被看护人发生呼吸暂停时，智能看护系统将发出紧急信号通知看护人员。
2、主动呼叫：商汤AI智能看护系统可为丧失语言和行动能力的病人提供无接触的主动呼叫功能，通过一系列预定义的动作逻辑，在不发声，姿态固定的情况下也能帮助病患完成主动呼叫。例如，基于AI技术的敏锐识别，患者可通过嘴巴、眼睛或者表情动作发出主动呼叫信号。
3、睡眠分析和异常情况统计等：利用计算机视觉分析技术，持续监测被看护人的醒/睡状态，统计被看护人的睡眠时长和醒来次数等信息，并生成睡眠质量分析报告，并将报告推送给陪护人员查看。
面临挑战
传统医疗设备，通常通过粘贴电极等监测生理指标。然而，重病病患往往长期卧床、肌肉萎缩、营养不良，皮肤水分不高，容易导致监测的抗阻低，信号捕获不精准，同时，长期佩戴可能会起疮过敏等不适反应。此外，渐冻症患者虽然被疾病禁锢了身体，头脑却依旧清醒，对正常生活与交往的渴望须臾未减少。
为此，商汤AI智能看护系统完全采用无创、无接触式生理指标监测。无须被看护人穿戴其他辅助工具，仅利用多光谱成像传感器就可在无接触情况下，通过采集被看护人体表温度辐射强度、胸腔起伏程度等生理信息，快速且精准地识别被看护人的体温、呼吸率和心率等生理指标。相比于常见的接触式监测方法，无接触式的监测方法不给被看护人带来任何烦扰，同时避免因接触造成皮肤过敏，或营养不良等导致监测不准确的情况。
技术开发过程
项目最早、最直接的诉求，是希望能通过科技系统来看护病人，识别病人是否出现卡痰的情况，并相应报警告知看护人。当时是北京的一个患者，病程已经发展到比较后期了，几乎每半个多小时就要吸一次痰，也上了呼吸机，身边时时需要有人看护。渐冻症病程后期的病人，因为呼吸、吞咽困难，无法咳嗽排痰，甚至也无法出声呼救。痰液护理不当可能会进一步恶化成肺部感染，也可能因为没有及时清痰导致窒息而去世。设备每一次的警报，可能都会在挽救一条生命。
商汤AI智能看护项目团队在公司支持下启动项目。由于年长的病人，皮肤难免干瘪褶皱，长期卧床带来了肌肉萎缩、卧疮等，都加大电波等传统技术手段的监测难度。而商汤的优势，正是计算机视觉。
在技术上，基于计算机视觉技术，商汤AI智能看护系统能够敏锐地捕捉到被看护人的痛苦表情并报警，在3秒内及时通知陪护人员前来处理危急情况。既避免了各种皮肤状况导致的电极信号接触不良、精度有误，也免得在病人身上连管子、贴电极等。
该系统使用多光谱成像传感器，不受光照条件影响，可支持24小时无间断工作，并且为渐冻症病患带来一种无创、无接触式的生理指标监测方式——通过采集被看护人体表温度辐射强度、胸腔起伏程度等生理信息，快速且精准地识别被看护人的体温、呼吸率和心率等生理指标。
同时，这套系统在体温、呼吸、心率等体征指标异常时也可发出告警。而当被看护人发生呼吸暂停时，系统将发出紧急信号通知看护人员。
此外，商汤AI智能看护系统还可为丧失语言和行动能力的重症病患提供无接触的主动呼叫功能。例如，通过一系列预定义的动作逻辑，基于AI技术的敏锐识别，被看护人可通过嘴巴、眼睛或者表情动作，在不发声、姿态固定的情况下发出主动呼叫信号。
关于研发数据的采集，主要有三个来源。
一是研发团队走访医院去了解病人的需求。为此，研发团队前期曾多次走访医院，深入第一线了解病人及家属需求。
二是直接去患者家中采集数据。因为每个患者的状态不一样，他们在面临咯痰、呼吸困难时露出的表情也略有不同，这就需要在初期采集到更准确的信息，避免漏报、也避免错报。为了让首位试用病人及其家庭，能够高效准确地利用这套系统，研发团队在患者家中花费了7天时间不断改进调试。
为了监测，商汤研究人员晚上会倒班睡觉，就是为了观察设备在夜间的使用情况。同时，系统功能测试需要时间，需要跟病人不断去打磨，并且要降低误检、漏报等风险。
三是研发团队自己模拟患者表情以及各种光线情况。比如，在对患者面部一些特定动作单元识别时，真实场景和预想的场景会有很大出入。在产品没有进入实际场景的时候，研究人员只能考察现场，再回来自己搭建。在后期的话就会遇到一些问题，包括不同面部姿态，不同角度补光，眼镜反光等情况。
应用效果/社会价值
据统计，全球每年渐冻症确诊案例高达14万起，由此造成的治疗需求十分庞大。而AI的发展可以为此带来转机。
商汤与上海人工智能实验室、西电-商汤智能大健康联合创新实验室、陕西省渐冻人关爱互助协会紧密合作，开发AI智能看护系统，并开展面向渐冻症患者的“AI暖‘冻’看护”活动，既为病患带去AI的温暖，也有效缓解了家属的压力。期间，商汤团队与这些用户保持紧密沟通，结合反馈持续迭代优化算法与功能设计，打造更加简单、易用的AI解决方案。
在商汤团队接触的渐冻症患者和看护人中，很多都是不熟悉智能设备的中老年人。为了不让“数字鸿沟”成为他们的阻碍，商汤团队在系统和设备设计之初，就尽可能简化操作难度，让患者和家属可轻易上手使用：在日常使用中，看护人主要只需注意保持设备以合适位置摆放，能够以合适角度和覆盖范围看护患者。商汤团队将位置摆放提醒内嵌入设备系统，当AI系统检测发现看护角度和范围未达要求，便会主动发出相关报警，提示和引导正确的摆放位置，确保看护数据的准确性。
目前，商汤AI智能看护系统已陆续在北京、上海、陕西、山东、河北、江苏、海南、广州等地的多个家庭公益部署AI智能看护系统，让 AI 科技的暖意，温暖更多渐冻症家庭。2023年6月，商汤及上海人工智能实验室先后向陕西省渐冻人关爱互助协会、上海市慈善基金会朱常青关爱渐冻人及罕见病基金捐赠了AI智能看护系统，让AI科技的温暖，洒向更多有需要的患者及家庭。
关于企业
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作为人工智能软件公司，商汤科技以“坚持原创，让AI引领人类进步”为使命，拥有深厚的学术积累，并长期投入于原创技术研究。商汤前瞻性打造新型人工智能基础设施——商汤AI大装置SenseCore，打通算力、算法和平台，并在此基础上建立“商汤日日新SenseNova”大模型及研发体系，以低成本解锁通用人工智能任务的能力，推动高效率、低成本、规模化的AI创新和落地。此外，商汤积极践行科技向善、推动AI负责任、可持续、普惠发展。点击文末“阅读原文”链接，还可了解更多“商汤科技”信息。
★以上由商汤科技投递申报的项目案例，最终将会角逐由数据猿与上海大数据联盟联合推出的 #榜样的力量# 《2023中国数据智能产业最具社会责任感企业》榜单/奖项。
该榜单奖项最终将于11月14日以下活动中进行榜单的首发与奖项的颁发，欢迎报名莅临现场
来源：数据猿
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