Photo： Ivonne MejiaIEEE Member Farid Farahmand holds InSee， an auxiliary device that attaches to an incentive spirometer and monitors patients‘ breathing therapy.

該裝置由索諾馬州立大學(xué)開發(fā)，與肺活量計相連以改善肺功能。

在嚴重的COVID-19病例中，病毒會引起呼吸窘迫，使患者呼吸困難。據(jù)美國肺臟協(xié)會（American Lung Association）表示，深呼吸、肺療法等治療方法，可以幫助預(yù)防嚴重的肺部并發(fā)癥。

美國加州羅納特公園索諾馬州立大學(xué)的一個研究實驗室，利用先進的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)開發(fā)出了InSee，一種附加在激勵性肺活量計上的輔助設(shè)備。激勵性肺活量計是一種醫(yī)療設(shè)備，通過測量患者吸入和呼氣時的空氣量來幫助患者改善肺部功能。InSee還可以提醒患者使用肺活量計，監(jiān)測他們的使用頻率，并記錄他們的表現(xiàn)。

IEEE會員Farid Farahmand是該實驗室的主任，該實驗室為教育、環(huán)境和醫(yī)療問題開發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)解決方案。

The Institute向Farahmand詢問了InSee的情況。為了清楚起見，我們（作者，以下簡稱我）對這次采訪進行了編輯和精簡。

你想解決什么問題？

COVID-19患者通常需要臥床休息，這限制了他們的日常活動，并常常導(dǎo)致最小限度的肺擴張。這可能導(dǎo)致嚴重肺炎、急性呼吸窘迫綜合征和機械通氣，可能導(dǎo)致患者死亡。

激勵性肺活量測定是術(shù)后護理的標準做法，已被證明有助于改善患者的肺功能，但其主要缺點是患者的依從性。醫(yī)療保健者培訓(xùn)患者如何使用該設(shè)備，但他們無法監(jiān)控患者的進展情況。

你使用了什么技術(shù)？

InSee使用了一個紅外傳感器，它可以監(jiān)測肺活量計內(nèi)部氣缸的運動［編者注：氣缸內(nèi)有一個活塞，活塞的運動測量吸入的空氣量］。利用飛行時間計算，氣缸的運動被轉(zhuǎn)換為潮氣量（Tidal volume，是指平靜呼吸時每次吸入或呼出的氣量），潮氣量是每次呼吸時移動的空氣量，是呼吸功能的關(guān)鍵標志。

該設(shè)備收集的數(shù)據(jù)存儲在計算機上，并通過WiFi遠程訪問。

解釋一下你的項目是如何運作的吧。

使用InSee，醫(yī)生在使用前為患者設(shè)定一個目標潮氣量。當(dāng)患者坐直時，將［激勵性肺活量計］的喉管放進嘴里，并緊閉嘴唇。他慢慢地呼氣，盡可能深地吸氣。病人必須用嘴呼吸，否則這個裝置就不能工作了。

［激勵性肺活量計包含兩個腔室。位于患者第一個呼吸中心的裝置測量呼吸量。當(dāng)病人吸氣時，活塞沿著一個編號的網(wǎng)格移動，標記出空氣的體積。第一個腔室旁邊的第二個腔室測量患者的呼吸速度。

當(dāng)患者使用該設(shè)備時，InSee測量潮氣量并確定患者未能達到目標潮氣量的次數(shù)。它還可以確定患者能夠達到的最大潮氣量以及患者達到特定潮氣量所用的時間。

使用紅色閃爍燈，InSee會自動提醒患者按照醫(yī)生設(shè)定的頻率使用設(shè)備。關(guān)閉光的唯一方法是使用肺活量計并達到目標潮氣量。

你面臨過哪些挑戰(zhàn)？你是如何克服這些挑戰(zhàn)的？

打造這個設(shè)備很有挑戰(zhàn)性。有各種各樣的一次性激勵肺活量計可用于醫(yī)療設(shè)施。我們設(shè)計了InSee，以適應(yīng)醫(yī)院最常用的設(shè)備，如Vytaire Medical AirLife容積激勵肺活量計。這使得InSee可以輕松方便地安裝各種低成本一次性激勵肺活量計，而無需任何修改。

這項技術(shù)的潛在影響是什么？

通過在現(xiàn)有的激勵性肺活量計上增加InSee，醫(yī)院將能夠記錄、監(jiān)測和評估患者的呼吸訓(xùn)練，并在InSee檢測到活動量低時提醒和鼓勵患者使用該設(shè)備。

這也將最大限度地減少患者和提供者之間的接觸，降低冠狀病毒傳播的風(fēng)險。

你離最終產(chǎn)品還有多遠？

我們在四月份獲得了美國專利，希望很快能獲得資金，這樣我們就可以建造200個單位并開始臨床試驗。試驗將在休斯頓的HCA海灣海岸醫(yī)院和休斯頓衛(wèi)理公會醫(yī)院進行，等待機構(gòu)審查委員會的批準。
責(zé)任編輯:pj