助（zhù）力医院全自动化的（de）医疗穿刺采血（xuè）机器人研发成功！

COVID-19全球流行（háng），在应对（duì）新冠疫情时，各国的医疗卫（wèi）生系统都受到（dào）极大挑战。无疑，此轮新（xīn）冠疫情将影（yǐng）响全球的医疗卫生体系发展方向。目前，已经有建筑（zhù）师、医疗卫生顾问讨论如何改（gǎi）变现代医院的设计（jì），让医（yī）疗卫生系统能够（gòu）更（gèng）好地应对危（wēi）机。

从一方面（miàn）来看，新冠（guàn）疫情爆发（fā）早期，医护人员大（dà）量（liàng）接触感染病人，防护不到（dào）位，医（yī）护人（rén）员感染率较（jiào）高（gāo）。在疫情中，问（wèn）诊机器人、消毒（dú）机器人、物流机器人等自动化设备成为医院刚（gāng）需产品。可见，对（duì）于医院来（lái）说，未来要减（jiǎn）少医院人员日常工作中的感染（rǎn）风险，公共（gòng）卫生体系将（jiāng）朝着信息化（huà）、自动化方向发展。

来自（zì）哈工智能中央研究院的磅策机器（qì）人，从（cóng）减少（shǎo）感（gǎn）染科（kē）护士（shì）采血感染风险的愿景出发，研发了一（yī）款在（zài）超声引导下（xià）的医疗穿刺采血（xuè）机（jī）器人，实现（xiàn）血（xuè）液标本自（zì）动收（shōu）集、标本自动分拣（jiǎn）整（zhěng）理，助力医（yī）院（yuàn）实现全（quán）自动化验（yàn）检。

哈工智能是国内聚焦于高端智能装备制造和人工智（zhì）能机器人（rén）的高科技上市公司，聚焦（jiāo）于高端（duān）智（zhì）能装备制造和（hé）人工智（zhì）能机器人，有着深厚的机（jī）器人研发经验，并以AI+ROBOT为核心发（fā）展理念（niàn），完善（shàn）机器人（rén）生态（tài）圈。

虽（suī）然哈工智能在（zài）工业机器人方面已完成了全产业（yè）链布局，但医（yī）疗与工（gōng）业是两个天差地别的（de）行（háng）业，磅（páng）策（cè）机器人（rén）如何将工业机器人研发的经验移植到医疗领域中？采（cǎi）血机器（qì）人如何在（zài）医（yī）疗场景中真正实现落地？动脉网采访了（le）磅策机器人CEO谢雷与（yǔ）CTO张兆东。

最为普（pǔ）遍的（de）采血存在什么（me）样的（de）痛点

磅策机器人团队过去长期与机器人（rén）打交道，但是在他（tā）们（men）看（kàn）来，公司（sī）的（de）发展一定是与社会责任相并（bìng）重的。积累的技术方向应该用到最（zuì）需要的场景中。

“我（wǒ）们最后选择（zé）了医疗机器人这个领域（yù）作（zuò）为研（yán）发尝（cháng）试的（de）新（xīn）领（lǐng）域（yù），用我们在机器人领域积（jī）累的经验去解（jiě）决医疗领域的问题。”

在调研（yán）中，磅（páng）策机器人的团队（duì）发现，在医疗机器人应用可以大致分为（wéi）四大方向：首先（xiān）是（shì）机器人+治疗（liáo）方向;第二是机器人+诊断;第三是监护方（fāng）向;第四是（shì）检验检测方（fāng）向。谢雷认为，在（zài）治疗领（lǐng）域，已经有很多头部（bù）企业聚集（jí），达芬奇机（jī）器人所属的直觉（jiào）外科一（yī）骑绝（jué）尘。在诊断领域，更多偏向（xiàng）AI软件。监护领域更多是硬件设备为主。最后，磅策机器人选择（zé）诊断检（jiǎn）测这个智能（néng）机（jī）器（qì）人应用（yòng）相（xiàng）对空（kōng）白的细分领域切入。

最初（chū），磅策机器人团队发现检验科最（zuì）容易和机器人结合的环节是采血后对（duì）血液（yè）试管的预处理环节。试管的摇匀、试管贴标等流（liú）程能（néng）够快速将工业机器人产品移植到医疗场（chǎng）景中。但磅（páng）策机（jī）器人团队想要做的是与医疗场景紧密结合的产品，而（ér）不是简单地将工业中的产品复（fù）制到医疗领域中。

在调研中，磅策机器人团队更进一步（bù）发现，在采血（xuè）环节，护士被针（zhēn）扎而感染的风险非常大（dà）。谢雷（léi）表示：“我们想要研（yán）发采血机器人来减少护（hù）士感染风险，尤其是感染科和传（chuán）染病医院的护士。我们（men）曾经对医护人（rén）员（yuán）进行过调（diào）查，发现年度人均针刺伤0．75次，辐（fú）射下的医生工作和患（huàn）病（bìng）率超60%。”

除了（le）风险意（yì）外，护（hù）士采（cǎi）血工作量也非常（cháng）大（dà）。磅策机器（qì）人CEO谢雷（léi）告（gào）诉动（dòng）脉网（wǎng）：“在top100的三甲医院，日均采血（xuè）次数达到（dào）6000人（rén）次;单个医（yī）护人员（yuán）日（rì）均服务150人次，检验师在很（hěn）多医院都要充当采（cǎi）血护（hù）士。”

三维成像保证穿刺精准（zhǔn）性

扎（zhā）针的动（dòng）作对于（yú）护士（shì）来说（shuō）是必修（xiū）课。但是对于机器人来说，想要学习并（bìng）完成扎（zhā）针（zhēn）的动（dòng）作需要（yào）首（shǒu）先拥有人（rén）类的“视觉能力”和“判断能力”。

张兆东表（biǎo）示，医用场景（jǐng）对于（yú）机器（qì）人的要求较高，磅（páng）策的团（tuán）队（duì）在机械控制和人（rén）工（gōng）智能领域都有着较（jiào）深的积累，磅（páng）策团队克服的主要难点在于能（néng）否做到精准穿刺。

“因为我（wǒ）们在机器人（rén）领域有着（zhe）较（jiào）深的积（jī）累（lèi），一开始我们认为采血机（jī）器人的设计并不难，只需要去（qù）模拟护士扎针采（cǎi）血（xuè）过程，用机（jī）械控制原理去完（wán）成就行。真正研发设（shè）计后才发现真正的难题在血管选择和穿刺控制（zhì）上。因为血管的（de）狭窄程（chéng）度、深度、走向不同，穿刺（cì）的深度都（dōu）有不（bú）同。在工业机（jī）器人设计中（zhōng），我们只需要让机器人从A点到B点，但（dàn）是在采（cǎi）血机器人的（de）设计中，需（xū）要机（jī）器人做出精准的判断和决策。”

为了让（ràng）采血机器（qì）人能够透视（shì）血管，磅策机器（qì）人（rén）研究了很多机器视觉AI技术，整（zhěng）合（hé）两（liǎng）种技术实现精准穿（chuān）刺。

首（shǒu）先是红外（wài）成像技术，通过血管中血红蛋白的对红外光的反射，采集血管走向的数（shù）据，然后是（shì）应用超声成像。

“红外成像的图像就像是平面的GPS，在天空中（zhōng）虽然（rán）能看到具体的坐标（biāo），但是无法判（pàn）断地下是否还有东西。在采（cǎi）血过程中，护士可以通过（guò）感觉判断针进入血管的深（shēn）度，但是对机器而言（yán），它是无（wú）法（fǎ）感知的。”

为了让机器（qì）能够立体（tǐ）、精准地感知血管的存（cún）在（zài），磅策机器人决定（dìng）在成像模块中加上超声图像。

加上（shàng）超声图像，这让磅策机器人团队（duì）遇到了（le）不小的困难，整个技术（shù）团队大多数都没有（yǒu）医学超声图像解析经（jīng）验。我们通过很多行业内医学超声专（zhuān）家给我（wǒ）们补充（chōng）了（le）丰富（fù）的相关（guān）经验，并达（dá）成在（zài）医学超声影像下穿刺应用（yòng）的长（zhǎng）期（qī）合作。

“大家都知（zhī）道超声需（xū）要医务人员打在正确的位置才能获（huò）得图像，不是说（shuō）超声随意在什么地方都能获得图像（xiàng）。在采血机（jī）器人上，超声探头必须（xū）要与血管有一定角度，才能（néng）获（huò）得图像。我们在将这些要求转化为工（gōng）程语言时（shí）下（xià）了（le）很多功夫。”

应用超声图像方（fāng）面是磅策团队（duì）研发投（tóu）入（rù）花（huā）费时间（jiān）最多的环节。有了超（chāo）声图像后，可以掌握血管切面的图像，获（huò）得血管直径、深度的信息，帮助采血机器人建立起血管的三（sān）维坐标（biāo）。

结合了红外成像和超声成像的磅策机器人在辅助超声定位下，可以（yǐ）实现快速（sù）3D图像定位（wèi），根据成像的血（xuè）管（guǎn）分布图（tú），快速计算（suàn）出最优（yōu）血（xuè）管。在血管分割（gē）方面，通过超声（shēng）图像进行探（tàn）测并分割出动静脉的（de）直径（jìng）与位置（zhì）。

在空间运动控制（zhì）上，通（tōng）过图像与超声的融合处理，该机器人（rén）可以计（jì）算出运动（dòng）轨迹并（bìng）完成穿刺（cì）采血。

两种图像识别技（jì）术（shù）的叠（dié）加，大大提高磅策（cè）机器人穿（chuān）刺的精准度。通过精（jīng）准的计（jì）算，采血机器（qì）人（rén）能够控制采血穿刺（cì）的入针角度和（hé）穿刺深度（dù），给患者（zhě）带来的疼痛感低于人工穿刺。

为（wéi）了让采血机器（qì）人穿刺与护士采血（xuè）的仿真（zhēn）程度更高，磅（páng）策机器人（rén）还增加了穿刺力反馈控制模（mó）块，可以实时（shí）监（jiān）测穿（chuān）刺力距，电机失速的数据变化，辅助视（shì）觉及运动部件（jiàn）的算法闭环，更好地提高穿刺的稳定性。

“在力（lì）反（fǎn）馈（kuì）这一（yī）块，我们也花费了较多时间研发，我们去问护士如何做到一针见血，护士告诉我们，人的血管在皮肤下有一种（zhǒng）特（tè）殊的（de）感觉，当（dāng）针穿刺进入（rù）血管后会有（yǒu）一种‘空落感’ 。机器捕捉这（zhè）种特殊的感觉是很难的。我们（men）想出了一个办法是加（jiā）很多（duō）传感器，预测力量的变化。”

磅策机（jī）器人（rén）的产品目前还在研（yán）发迭代中（zhōng），现在磅策的产品已经可以做到在一分钟内完成采血。目前，磅策的采血机器人可以（yǐ）分为六大系统：

穿（chuān）刺采血（xuè）系（xì）统（tǒng）：可（kě）以在医学图像（xiàng）AI计算（suàn）后（hòu），进行（háng）引导穿（chuān）刺（cì）;

电子压脉系统：可（kě）以实现接（jiē）触膜更换（huàn），以及手臂的（de）恒力压紧;

试管管理系统：实（shí）现试管贴标、试管（guǎn）分拣、试管摇匀等工作（zuò）;

耗材（cái）管理系统：自动实（shí）现（xiàn）针头（tóu）更换、消毒试剂更换和耦合（hé）剂（jì）更换;

止（zhǐ）血（xuè）护理系统：自动（dòng）实现止血压紧（jǐn）处理;

人机交互系统：通过（guò）HIS/LIS系统（tǒng），实现自动（dòng）数（shù）据核（hé）对，同时进行示范教学展示。

通过（guò）六大系统覆（fù）盖了采血（xuè）过程（chéng）的各个环节（jiē）。保证（zhèng）穿刺及采血成标准化，保证全流程符合采血标准且监控防错环节;避免（miǎn）患者及医（yī）护（hù）人员全程交叉感染问题、针刺伤问题。在（zài）自动化方面，采（cǎi）血及穿刺全流程自主无需人（rén）员介入（rù）干预。多种技术（shù）的叠加也保证了磅策机（jī）器人的产（chǎn）品能够应对肥胖患者、老年患者等各种特殊体质患者。

希（xī）望首先落地于传染（rǎn）病医院

在落地（dì）场景上（shàng），谢雷表示，作为一款新产品，磅策机器人（rén）团队希望最早的（de）落地是在传染病医院和科室。

“COVID-19在全球爆发，让我们看（kàn）到传染性疾病的可怕。发热门诊（zhěn）是非（fēi）常高危的一个工作（zuò）场景。如果我们按照（zhào）严格的隔（gé）离、减少感染标准（zhǔn）去管理发热门诊。那么采血机器（qì）人可以减少很大的风险。背（bèi）靠哈工（gōng）智能（néng），我们做出这款产品（pǐn），首要的动机（jī）是（shì）从社会价值上考量。”

护士采（cǎi）血往往需要在多场景移动情况下完（wán）成，因此，磅策机（jī）器人也在研发便携式采血（xuè）机器人（rén）。在全世界（jiè）来说（shuō），采血都是最（zuì）普遍的就医程序之（zhī）一，采血（xuè）非（fēi）常普遍并不意（yì）味着它是（shì）一项简单的事。