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新型人工智能测温仪的临床应用及准确性评估

2022-05-21张骏夏启鑫田金龙黄海军凌磊夏燕挺熊俊杰吴海腾葛明华

浙江医学 2022年8期
关键词:水银体温计测温

张骏 夏启鑫 田金龙 黄海军 凌磊 夏燕挺 熊俊杰 吴海腾 葛明华

体温是指机体的深部温度,是反映机体内环境是否稳定的重要指标之一,对多种疾病的诊断及治疗意义重大[1-2]。目前新型冠状病毒肺炎(corona virus disease 2019,COVID-19)还未得到完全控制[3-4]。而应对COVID-19的核心方针包括合理预防、及早发现和积极治疗[5]。COVID-19可导致呼吸系统为主的多个系统及器官的特异性炎症反应,其中70%~90%的患者会出现发热症状[6-8]。因此,体温检测是疫情防控中极为重要的手段,能够实现早发现早治疗,遏制病毒进一步传播,降低公共卫生健康危害[9]。

常见的体温测量仪包括水银体温计、电子体温计、电子耳温计、电子额温计等[10-11]。但在呼吸道烈性传染病流行期间,使用以上这些体温检测设备,在测量过程中不可避免地会与受试者发生接触,且需要对仪器进行消毒、数据判读及记录等操作,过程相对繁琐,工作负担较重,尤其是存在交叉感染的风险,在人流量较大的场合应用受限。新型人工智能测温仪具有高效便捷及无接触测温的特点,通过红外线传感器技术和人工智能算法,可对人脸自动识别,自动报告人体额部体温并实时记录,可显著减少交叉感染风险,减轻人力工作负担。但由于远程测温的性质,且获得的仅为体表温度,其测量的准确性与稳定性一直倍受关注并限制其推广及应用。本研究拟采用4种不同方式重复多次检测同一人群的体温,并将新型人工智能测温仪、电子耳温计、电子额温计测量获得的体温与水银体温计测量舌下部位获得的体温作对比,观察不同方法的准确性,为新型人工智能测温仪的应用提供参考,现报道如下。

1 对象和方法

1.1 对象 选取2022年1月在浙江省人民医院完成体温检测的293名受试者为研究对象,其中男108 例,女185 例,身高(163.76±7.90)cm,体重(61.76±11.40)kg,BMI(22.95±3.34)kg/m2。受试者同时接受水银体温计、电子耳温计、电子额温计、新型人工智能测温仪的体温检测。纳入标准:(1)体温检测前30 min内未进行剧烈运动;(2)神志清楚、情绪稳定;(3)愿意配合体温测量。排除标准:(1)需要抢救,病情不稳定的危重患者;(2)手臂外伤或残疾、耳部及头面部疾病、外伤及不配合的受试者;(3)无法自主行走的患者;(4)儿童等依从性差的受试者。本研究经浙江省人民医院医学伦理委员会审查通过(批件号:2022QT026)。所有受试者均知情同意并自愿参与本研究。

1.2 方法

1.2.1 检测仪器 所有体温测量仪均经出厂检验合格,在正式测量前仪器均经过检验校正,确保仪器性能良好。所用体温测量仪设备型号见表1。

表1 不同体温测量仪的型号、测温部位、测温参数

1.2.2 体温检测 体温检测开始前,研究者先记录所有参与测温的受试者基本信息,并进行统一编号。为避免室温及运动因素干扰测温结果,受试者在室温下平静休息,避免进食以及喝热水,避免人群聚集。单次10人一组按照预先编号进行测量,分别按顺序使用水银体温计、电子耳温计、电子额温计、新型人工智能测温仪进行体温测量,重复3次,取平均值。每位受试者共测量18次。测温过程中,受试者均保持站立位,分别采用水银体温计测量舌下温度,采用电子耳温计测量左耳内、右耳内温度,采用电子额温计测量前额、左侧内关温度,并采用新型人工智能测温仪进行体温测量。测温时室温维持在22~26℃,测温时间段为8:30~11:30。

研究者测温开始前仔细阅读使用说明书并严格参照执行。(1)水银体温计测量过程中充分告知受试者安全隐患,避免水银泄露导致中毒。水银体温计消毒好备用,评估口腔无外伤及不适,测试前将体温计水银柱甩至水银 35°C以下,并将水银端置于舌下,测量5 min,读取数据并记录。(2)使用电子耳温计时,充分暴露受试者外耳道,评估耳内有无不适及外伤,并将测温探头插入受试者耳道中并贴合皮肤,按下开始按钮,待仪器发出蜂鸣音时即可取出红外耳温计,屏幕显示测量温度,分别测量受试者左侧耳内和右侧耳内温度,并做好记录。(3)电子额温计使用时暴露受试者前额及左侧内关,并保持无汗状态,手持测温计,距离前额正中及左侧内关2~3 cm,按下测量按钮,屏幕显示测量温度并做好记录;(4)使用新型人工智能测温仪时嘱受试者缓慢进入指定区域,并面对机器,听到语音提示后结束测温,记录测温数值。

2 结果

293 名受试者采用新型人工智能测温仪、电子额温计测得的体温均低于水银体温计测得的体温(均P<0.05);虽然电子耳温计测得的左耳内、右耳内体温比较有统计学差异(P<0.05),但两者与水银体温计测得的体温比较均无统计学差异(均P>0.05),见表2。

表2 水银体温计、电子耳温计、电子额温计、新型人工智能测温仪测得的体温比较(℃)

3 讨论

体温检测是COVID-19疫情防控中极为重要的手段,能够实现早发现早治疗[12]。传统的测温方法,包括水银体温计测量舌下温度及电子耳温计测量左右耳内温度,虽然具有测温准确的优势,但却需要耗费大量人力及时间,并且为接触式测温,在呼吸道烈性传染病流行期间,具有交叉感染的风险。浙江省人民医院与杭州申昊科技股份有限公司前期研发并制造的新型人工智能测温仪,具有高效、无接触测温及自动报警等特点,可有效避免相关缺点,但其测温的准确性,尤其是与水银体温计相比是否可靠,亟待进一步探究。

本研究结果显示,新型人工智能测温仪及电子额温计测得的体温均低于水银体温计测得的体温,且具有统计学差异。该差异可能与仪器测量的原理相关。新型人工智能测温仪是通过机器摄像进行红外线成像,将黑体形成的标准温度与人脸面部识别后的额部的红外线热图形成参照,感知两者的差异,从而形成人体对应的温度值。因此,其准确性会受到多种因素影响,包括外界环境超过20~25℃、空气流动、人体额面部温度与自身体表局部代谢状况及体脂率等因素[13-14]。另外,人体的体表温度本身也与舌下温度之间存在一定的差异。研究也发现相比人体的核心温度,外在的体表温度不可避免会受到周围环境、自身着装、体脂率等影响[15-16]。而该差异性可否通过未来大样本的数据分析和计算,根据受试者的相关参数作出调整,以更好反映人体的确切体温,需要进一步研究与开发。尽管测得的体温略低于水银体温计的舌下体温,但新型人工智能测温仪仍可在大规模的人群筛查中,对38℃以上的发热人群完成筛查并自动报警,非常适合于在机场、车站、码头等大量人群流动的场所快速识别发热患者,并对其记录上传,有效提高疫情防控管理水平[17-18]。

电子额温计也是通过内部红外线接收器感知温度信号,分析得出温度测量结果[19]。本研究中,电子额温计对左侧内关及额部的测温结果,与水银体温计测得的舌下温度比较具有统计学差异。这表明其测量方式的结果准确性亦有限,仅可作为初筛时使用。且电子额温计在使用过程中,其有效距离及与额面部的倾斜角度等均会影响测量误差的产生[20-21]。因此这种测温方式具有一定的应用局限,且同时存在体表温度与核心温度差异的问题[15]。

本研究还发现,电子耳温计测得的左耳内及右耳内耳温均与水银体温计舌下测温的结果无统计学差异。相较于水银体温计的测量方法,电子耳温仪具有更高的工作效率,且无需摘除口罩进行测温,因此,该结果支持将电子耳温计测量耳内温度的方法应用于初筛发现异常的人群[22]。本研究结果也支持将电子耳温计替代水银体温计应用于临床日常工作中。有趣的是,本研究结果发现,用同样的电子耳温计在同一时间点测得的同一受试者左、右耳内的温度比较有统计学差异,其原因是否是与左右耳内耵聍量的影响、左右耳相对解剖上的差异有关[23]仍需进一步研究。

综上所述,体温检测一直是疫情防控工作的重点内容。而根据疫情管控场所的不同,需要合理选择测温工具。测温工具的选择需要综合考虑筛查发热的准确性、测量体温的效率及速度、防疫工作人员自身的安全性以及体温检测的投入成本等诸多方面。而新型人工智能测温仪与互联网的融合,可成为新的防疫体系的重要组成。该仪器的使用,可有效减轻防疫工作人员的测温负担,并提高测温工作效率,且能够实现防疫工作的精细化,并可实时追踪流动人员信息,同时明显减少测温人员与受检者的交叉感染机会,能间接削弱甚至遏制病毒的传播[24]。通过控制和减少外界环境的干扰,现有的新型人工智能测温仪对人群的体温初筛具有显著优势。

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