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(kāi)發(fā)，與肺活量計(jì)相連以改善肺功能。

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

美國(guó)加州羅納特公園索諾馬州立大學(xué)的一個(gè)研究實(shí)驗(yàn)室，利用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了InSee，一種附加在激勵(lì)性肺活量計(jì)上的輔助設(shè)備。激勵(lì)性肺活量計(jì)是一種醫(yī)療設(shè)備，通過(guò)測(cè)量患者吸入和呼氣時(shí)的空氣量來(lái)幫助患者改善肺部功能。InSee還可以提醒患者使用肺活量計(jì)，監(jiān)測(cè)他們的使用頻率，并記錄他們的表現(xiàn)。

IEEE會(huì)員Farid Farahmand是該實(shí)驗(yàn)室的主任，該實(shí)驗(yàn)室為教育、環(huán)境和醫(yī)療問(wèn)題開(kāi)發(fā)基于互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)解決方案。

The Institute向Farahmand詢問(wèn)了InSee的情況。為了清楚起見(jiàn)，我們（作者，以下簡(jiǎn)稱我）對(duì)這次采訪進(jìn)行了編輯和精簡(jiǎn)。

你想解決什么問(wèn)題？

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

激勵(lì)性肺活量測(cè)定是術(shù)后護(hù)理的標(biāo)準(zhǔn)做法，已被證明有助于改善患者的肺功能，但其主要缺點(diǎn)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(wú)法監(jiān)控患者的進(jìn)展情況。

你使用了什么技術(shù)？

InSee使用了一個(gè)紅外傳感器，它可以監(jiān)測(cè)肺活量計(jì)內(nèi)部氣缸的運(yùn)動(dòng)［編者注：氣缸內(nèi)有一個(gè)活塞，活塞的運(yùn)動(dòng)測(cè)量吸入的空氣量］。利用飛行時(shí)間計(jì)算，氣缸的運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為潮氣量（Tidal volume，是指平靜呼吸時(shí)每次吸入或呼出的氣量），潮氣量是每次呼吸時(shí)移動(dòng)的空氣量，是呼吸功能的關(guān)鍵標(biāo)志。

該設(shè)備收集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)上，并通過(guò)WiFi遠(yuǎn)程訪問(wèn)。

解釋一下你的項(xiàng)目是如何運(yùn)作的吧。

使用InSee，醫(yī)生在使用前為患者設(shè)定一個(gè)目標(biāo)潮氣量。當(dāng)患者坐直時(shí)，將［激勵(lì)性肺活量計(jì)］的喉管放進(jìn)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(gè)裝置就不能工作了。

［激勵(lì)性肺活量計(jì)包含兩個(gè)腔室。位于患者第一個(gè)呼吸中心的裝置測(cè)量呼吸量。當(dāng)病人吸氣時(shí)，活塞沿著一個(gè)編號(hào)的網(wǎng)格移動(dòng)，標(biāo)記出空氣的體積。第一個(gè)腔室旁邊的第二個(gè)腔室測(cè)量患者的呼吸速度。

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

使用紅色閃爍燈，InSee會(huì)自動(dòng)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(jì)并達(dá)到目標(biāo)潮氣量。

你面臨過(guò)哪些挑戰(zhàn)？你是如何克服這些挑戰(zhàn)的？

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

這項(xiàng)技術(shù)的潛在影響是什么？

通過(guò)在現(xiàn)有的激勵(lì)性肺活量計(jì)上增加InSee，醫(yī)院將能夠記錄、監(jiān)測(cè)和評(píng)估患者的呼吸訓(xùn)練，并在InSee檢測(cè)到活動(dòng)量低時(shí)提醒和鼓勵(lì)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(xiǎn)。

你離最終產(chǎn)品還有多遠(yuǎn)？

我們?cè)谒脑路莴@得了美國(guó)專(zhuān)利，希望很快能獲得資金，這樣我們就可以建造200個(gè)單位并開(kāi)始臨床試驗(yàn)。試驗(yàn)將在休斯頓的HCA海灣海岸醫(yī)院和休斯頓衛(wèi)理公會(huì)醫(yī)院進(jìn)行，等待機(jī)構(gòu)審查委員會(huì)的批準(zhǔn)。
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