如何知道新生儿何时感到疼痛——尤其是那些虚弱到无法哭泣的婴儿？南佛罗里达大学（University of South Florida, USF）正在进行的一项开创性跨学科项目正在用人工智能回答这个问题，目标是彻底改变全国新生儿重症监护病房（NICU）的治疗方式。
该项目由美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）资助，USF健康学院（USF Health）和USF贝里尼人工智能、网络安全与计算学院（USF Bellini College of Artificial Intelligence, Cybersecurity and Computing）的研究人员正与坦帕综合医院（Tampa General Hospital, TGH）合作，通过实时疼痛检测技术改善新生儿的舒适度。这种技术及其算法的开发已经历时近十年。
“在管理非语言且脆弱的早产儿疼痛方面存在许多挑战，”USF健康莫桑尼医学院（USF Health Morsani College of Medicine）儿科副教授兼TGH新生儿科医生Thao "Tina" Ho博士说道，“这项研究将开发一个可靠的系统，通过解读婴儿的身体动作、面部表情、心率和呼吸频率来持续检测疼痛。这将使婴儿的床旁护士能够及时应对他们的疼痛，优化其舒适度并减少药物暴露。”
根据医疗成本研究所（Health Care Cost Institute）的数据，每年约有十分之一的婴儿被送入NICU接受重症监护。传统的疼痛评估通常依赖护士的观察和评分，但这种方法可能存在很大差异。新的AI系统旨在通过使用非侵入式、经济实惠的传感器和摄像头提供标准化、连续且客观的评估，这些设备可以轻松集成到现有的医院环境中。
对于像Mari Womack这样的父母来说，这项技术的潜力尤为个人化。她的女儿早产并在NICU待了一段时间。“她太小太虚弱了，甚至连哭都做不到，所以很难知道她是否感到疼痛，”Womack说。她的女儿出生时因缺氧而出现发绀症状，需要密切监测并服用特殊药物近一周。“我觉得这项技术会让我们安心。它真的可以帮助像我们这样的家庭。”
USF计算机科学与工程教授、项目首席研究员Yu Sun博士表示：“这正是体现南佛罗里达大学核心价值的项目——创新能够带来实际的医疗影响。”Sun博士专注于人工智能和医疗应用领域，“我们将AI专业知识与儿科医学相结合，创建能够改善脆弱患者护理的工具。”
研究团队正在收集婴儿手术前后的照片、视频和生命体征数据。除了TGH外，他们还从斯坦福大学医院（Stanford University Hospital）和弗吉尼亚州的英诺瓦医院（Inova Hospital）合作的NICU中收集数据，用于分析新生儿通过面部表情、动作和生命体征表现疼痛的模式。随后，USF计算机科学博士生Jacqueline Hausmann和杰出大学教授Dmitry Goldgof将训练人工智能识别这些关键的疼痛指标，并创建一个能够在婴儿痛苦时实时通知护士的系统。
“我们的目标是改进疼痛管理，”Sun博士说，“我们的自动化新生儿疼痛评估系统将在疼痛加剧之前检测到它，从而实现早期治疗。因此，疼痛管理将更加有效，并减少对阿片类药物的依赖。”
研究人员希望在未来两年内推进到随机临床试验阶段，以评估该系统在实时疼痛管理和结果方面的有效性。部分收集的数据集可供其他研究人员申请使用，同时采取措施保护患者隐私。
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