教授专栏07| 张黔:智能感知技术助力智慧医疗
文 / 张黔教授
当感觉到身体有一些异样，你也许会想马上到医院检查一下，寻求专业医生的诊断，或及时治疗，或告诉你一切正常。然而在医疗资源不足的情况下，医院人满为患，一次检查需要耗费数个小时来排队，再加上新冠疫情的影响，看病难的情况进一步加剧，而智慧医疗（Wise Information Technology of Med，WITMED）或能改善医疗资源不足的状况。
智慧医疗把信息化技术应用于医疗及健康领域，引入新的信息流并打破信息壁垒，特别是对于疾病的诊断与预防有着重要作用。一般来说，到医院看病的第一步便是用各种专业仪器对身体进行检查，从而帮助医生诊断，而一些智能感知技术能够在日常生活中检测生理指标，从而帮助诊断。Apple Watch上已经配备了可以检测心电信号（ECG）的传感器，华为也已经推出了可以测量血压的智能手表，各种运动手环不仅可以记录运动情况，还可以记录心率，血氧等信息。这些日常的生理信息不仅帮助人们更好的了解身体状况，还可以被用来做医疗诊断，结合大数据与智能诊断系统，可以及时诊断疾病并干预。
近年来，一些新的智能感知技术被不断提出，基于声波、雷达毫米波、WiFi电磁波的感知技术被广泛研究。这些新型感知技术可以用来对呼吸、心跳等生理指标进行监测，也可以对人们的行为进行感知，从而获得丰富的信息，我们也在不断尝试新的感知与诊断方式，来帮助人们更好的了解自己的健康状况。
慢阻肺早发现
呼吸系统疾病是影响人类健康的一大类疾病。根据世界卫生组织统计，慢性阻塞性肺病（简称慢阻肺，COPD）是全球第三大死因。因此，及时、有效地进行呼吸系统疾病检查是十分重要的。目前，诊断呼吸系统疾病的金标准是肺功能测试。然而，传统的肺功能测试仪的价格通常是上万元人民币，而且一般只在医院才有配置。因此，患者或者易感群体想要测试自己的肺功能通常是耗时耗财的。对此，我们提出了一套基于耳机的肺功能测试系统，该系统仅需一副搭载有麦克风的耳机和一个吹嘴即可达到几乎与传统大型肺功能仪一样的功能。在使用时，被测者只需带上耳机，并且对着吹嘴进行呼吸操作即可。该系统基于呼吸时气体在呼吸道产生的气流声与气流速度呈正相关的原理，通过有效的声音信号采集并通过合理深度学习模型的设计，对这一相关性进行建模，便可获得被测者的气体流速和气体体积的变化关系，从而为慢阻肺疾病的早检测、早发现提供依据。
新型无穿戴血压监测
血压是人体最重要的生命体征之一。高血压疾病普遍分布在世界各地，影响着人们的生活和健康。由于异常血压很少有明显反映，所以日常监测血压是预防异常血压疾病的最有效的手段之一。然而，目前的血压监测技术，例如电子血压计会让用户佩戴袖带，袖带会膨胀收缩、影响用户体验，甚至对于血管脆弱的用户会造成危害。因此，我们尝试设计出一种不影响用户体验的血压监测方法，通过无接触的手段测量血压。我们通过商用的无线毫米波雷达设备感知到用户的心跳特征，之后设计算法建立起无线信号和血压之间的关系。通过我们的系统，用户只需要静坐在毫米波设备之前，不需要佩戴任意物品的情况下就可以得到血压、心率等生命体征信息。
营养摄入监测与分析
饮食信息也是健康管理的一个重要方面，这些信息可以通过自我意识来改善我们的健康状况。如果我们能长期监测食物摄入量，就能让医生和营养学家研究慢性疾病与饮食习惯的关系，并为人们提供食物建议。为此，我们设计了一种新型“智能餐具”，它可以在进食过程中识别食物的类别和成分。此外，一些特殊的人群对食物的摄入有特殊的需求，我们需要额外关注他们。例如，吞咽困难患者需要仔细控制他们摄入液体的粘度，以减少窒息和误吸的风险。我们提出了一种利用智能手机进行液体粘度分类的系统，它易于操作，可广泛部署，日常使用也很便利。不仅如此，我们还尝试建立一个低成本的营养分析系统，用于准确地检测婴儿食品的营养，成本不到10美元，但性能可与商业解决方案相媲美。
智慧医疗的未来
智慧医疗还处于探索阶段，未来的智慧医疗一定是智能、高效、大规模的医疗系统。智慧医疗借助多种感知方式建立以个人为中心的传感器网络，检测人们的生理特征与日常活动，为人们提供个性化的医疗与健康数据；根据现有的诊断标准并结合大数据分析，实现精准而高效的智能诊断系统，使疾病可以被及时地发现；在医院等治疗机构的基础上，增加新的治疗干预方式，减少医疗系统的压力，使人们得到更有效地治疗。我们也将持续关注智慧医疗的发展，尝试多种感知技术，搭建评估系统，推动智慧医疗的发展，提高人们的健康水平。
张黔教授简介
香港科技大学计算机科学及工程学系讲座教授，腾讯工程学教授席，华为—香港科大联合实验室的联席主任和创办人，在武汉大学取得计算机科学理学学士、理学硕士及哲学博士学位。香港科技大学赛马会高级研究所高级研究员，数字生活研究中心主任。
香港工程科学院院士、IEEE Fellow。于1999年到2005年任微软亚洲研究院无线网络组主任研究员。并于2004年入选MIT TR100青年创新者。
由香港科技大学主理出品的【教授专栏】，汇集来自不同领域教授的学术成果、前沿论断及知识科普，用最新鲜的视角解读社会动态，以最前沿的角度解释科技奥秘。期待通过香港科技大学的平台，聚合更多新锐观点，打造出一期又一期生动又深刻的【教授专栏】！