助力医院全自动化（huà）的医疗（liáo）穿刺采血机器人研发成功！

COVID-19全球流（liú）行，在应（yīng）对新（xīn）冠疫情时，各（gè）国的（de）医疗卫生系统都受到极大挑战。无疑，此（cǐ）轮新（xīn）冠疫情将（jiāng）影响全球的医（yī）疗卫生体系（xì）发展（zhǎn）方向（xiàng）。目前（qián），已经（jīng）有（yǒu）建筑师、医（yī）疗卫生顾问讨论如何改变现代医院的（de）设计（jì），让医疗卫生系统能够更好地应对危机。

从一方面来看，新冠疫情爆（bào）发早期（qī），医（yī）护人员大量接（jiē）触感染（rǎn）病人，防护不到位，医护（hù）人（rén）员感染率较高。在疫情中，问诊（zhěn）机（jī）器人（rén）、消（xiāo）毒机（jī）器人、物流机器人（rén）等自动化设备成（chéng）为医（yī）院刚需产品（pǐn）。可见，对于医院来说，未来要减少医院人员日常工作中的（de）感染风险，公（gōng）共卫生体（tǐ）系将朝着信息化、自（zì）动化方向（xiàng）发展。

来自哈工智能（néng）中央研究院的（de）磅策机器人，从（cóng）减少（shǎo）感（gǎn）染科护士采血感染风险的（de）愿景出发，研（yán）发（fā）了一款在超（chāo）声引导下（xià）的医疗穿（chuān）刺（cì）采血机器人，实现（xiàn）血液标本自动收（shōu）集、标本自（zì）动分拣（jiǎn）整理，助力医院（yuàn）实现（xiàn）全自动（dòng）化验检。

哈（hā）工智能是国内聚（jù）焦（jiāo）于高端（duān）智能装备制造和人工智能机（jī）器人的高科技上市公司，聚（jù）焦于（yú）高端智（zhì）能装备（bèi）制造和人（rén）工智能机器人（rén），有着深（shēn）厚的机（jī）器人研发经验，并以AI+ROBOT为核心发展理念，完善（shàn）机器人生态（tài）圈。

虽然哈工智能在（zài）工业（yè）机（jī）器（qì）人方面已完成了全产业链布局，但医疗与工业是两个天差地别（bié）的行业，磅策机器人如何将工业机器人（rén）研（yán）发（fā）的经验移植到医（yī）疗（liáo）领（lǐng）域中？采血（xuè）机器人如何（hé）在（zài）医疗场景（jǐng）中真正实（shí）现落地？动脉网采访（fǎng）了（le）磅策机器人CEO谢雷与CTO张兆东。

最为普（pǔ）遍的采血存在什么样的痛点

磅策机器人团队过（guò）去长期（qī）与机器人打交道（dào），但是在他们看来，公司的发展一定（dìng）是与社会责（zé）任（rèn）相并重的。积（jī）累的技（jì）术方向应该用到最需要的场景（jǐng）中。

“我们最后选择了医疗机器（qì）人这个领域（yù）作为研发尝试的新领域，用我们在机器人领（lǐng）域积累的经验（yàn）去解决（jué）医（yī）疗领域（yù）的问（wèn）题。”

在调（diào）研中，磅策机（jī）器（qì）人的团队发现，在（zài）医疗机（jī）器人应（yīng）用可以大致分为四大方向：首先是机（jī）器（qì）人+治疗方向（xiàng）;第二是机器人（rén）+诊断（duàn）;第三是（shì）监护方向;第四（sì）是检验检测方向。谢雷认为，在治疗领域，已经有（yǒu）很多头部企业（yè）聚集，达芬奇机器人所属的直觉外（wài）科一骑（qí）绝尘。在（zài）诊断（duàn）领域，更多偏向AI软件。监护领域更多是硬件设备为主。最后（hòu），磅（páng）策机器人（rén）选择诊断（duàn）检测这个智（zhì）能机器人应（yīng）用（yòng）相对空白的细分领域（yù）切入（rù）。

最（zuì）初，磅策机器（qì）人团（tuán）队发现检验科最容易和机器人结合的环节是采血后（hòu）对（duì）血液试管的预处理环节。试管的摇匀、试管贴标（biāo）等流程能够快速将工业机器（qì）人产品移植到医（yī）疗场景（jǐng）中。但（dàn）磅策机器人团队（duì）想要做的是与医疗场景紧密结合的产品（pǐn），而不（bú）是（shì）简单地将（jiāng）工业中的产品复制到医疗（liáo）领域中。

在调研中，磅策机器人团（tuán）队更进（jìn）一步（bù）发现，在采血环（huán）节（jiē），护士被针扎而感染的（de）风险（xiǎn）非常大。谢雷表示：“我（wǒ）们想（xiǎng）要研发采血机器人来减（jiǎn）少护士感（gǎn）染风险（xiǎn），尤其是感染科和传染病医院（yuàn）的护士。我们（men）曾经对医护（hù）人员进行过调查，发现年（nián）度人均针刺伤0．75次，辐射下的医生（shēng）工作和患（huàn）病率超60%。”

除了风险（xiǎn）意外（wài），护士采（cǎi）血工作量也非常大。磅策机器人CEO谢雷告诉（sù）动脉网：“在top100的三甲（jiǎ）医院（yuàn），日均采血次数（shù）达（dá）到6000人次;单个医护人员日均服务150人次，检验师在很（hěn）多医院（yuàn）都要充当采血护士。”

三维成像保证穿刺精准性（xìng）

扎（zhā）针（zhēn）的动作对于护士来说是（shì）必修课。但是（shì）对于机器人来（lái）说，想要学习并（bìng）完（wán）成扎针（zhēn）的动作需要首先拥（yōng）有（yǒu）人类的（de）“视觉能力”和“判断能力”。

张（zhāng）兆东（dōng）表示（shì），医用场（chǎng）景对于机器人的要求较高，磅（páng）策的（de）团队在机械控（kòng）制和人工智能领域都有着较深的积累，磅策团队克服的主要难点在（zài）于能否做（zuò）到精准穿刺。

“因为我们在机器人领（lǐng）域有着较深（shēn）的积（jī）累，一开始我们认为采血机器（qì）人的设计（jì）并不难，只需要去模（mó）拟护士扎针采（cǎi）血过程，用机（jī）械控（kòng）制原理去完成就行（háng）。真（zhēn）正研（yán）发设计后才发现真正的难题在血管选择（zé）和穿（chuān）刺（cì）控制上。因为（wéi）血（xuè）管的狭窄程度（dù）、深度、走向不同，穿刺的深度都（dōu）有不同。在（zài）工业机器人设计中，我们只需要让机器人从（cóng）A点（diǎn）到B点，但是在采血机（jī）器人的设计中（zhōng），需要机器人（rén）做出精准（zhǔn）的（de）判断和决策。”

为了（le）让采血（xuè）机器人能够透（tòu）视血管，磅策（cè）机器人研究了（le）很多机器（qì）视（shì）觉AI技（jì）术，整合两种技术实现精（jīng）准穿刺。

首（shǒu）先是红外成像技术，通（tōng）过（guò）血管中血红蛋（dàn）白的对红外光的反射，采集（jí）血管走向（xiàng）的数（shù）据，然（rán）后（hòu）是应用超声成像。

“红外成像的图像就像是平面（miàn）的GPS，在天空中虽然能看到具体的坐标，但是无法判（pàn）断地下是（shì）否（fǒu）还有东西。在（zài）采血过程（chéng）中（zhōng），护（hù）士可以（yǐ）通过（guò）感觉判断针进（jìn）入血管的深（shēn）度，但是对机器而言，它（tā）是（shì）无法感知的。”

为了让机器能（néng）够立（lì）体（tǐ）、精（jīng）准地感（gǎn）知血管的存在，磅策（cè）机器（qì）人决定在（zài）成像（xiàng）模块中加上超声图像。

加上超声图像，这让磅策机器人团队遇到了不小的困难，整个技术团队大多（duō）数都没有医学超声图（tú）像解析经验。我们（men）通过很（hěn）多（duō）行业内医学超声专家给我（wǒ）们补（bǔ）充了丰富（fù）的（de）相关（guān）经验，并（bìng）达成在医学超声影像下穿刺应用（yòng）的长期合作。

“大家都知道超声需要医（yī）务人员打在正确的位置（zhì）才能获（huò）得图像，不是（shì）说超（chāo）声（shēng）随意在什么地方都（dōu）能获得图像。在采血（xuè）机器人上，超声探头（tóu）必须要与（yǔ）血管有一定（dìng）角度，才能获得图像。我们在（zài）将这些要求转化为工程语（yǔ）言时下了很多功夫。”

应用超声图像方面是磅策（cè）团队研发投入（rù）花费时间（jiān）最多（duō）的环节。有了超声图像后（hòu），可以掌握血管切面的图像，获得血管直（zhí）径、深度的信（xìn）息，帮助采血机（jī）器人建立起血管的三维坐标（biāo）。

结合了红外成（chéng）像和超（chāo）声成像的磅策机器人在辅助超声定位下（xià），可以实（shí）现（xiàn）快速3D图像（xiàng）定（dìng）位，根据成像的血管分（fèn）布（bù）图，快速计算出最优血管（guǎn）。在血（xuè）管分割（gē）方面，通过超声（shēng）图像进行探（tàn）测并分割出动（dòng）静（jìng）脉的直径与位置（zhì）。

在空间运动控制上，通（tōng）过（guò）图像与超声的融合处理，该机器人可（kě）以计（jì）算出运动轨迹（jì）并完成穿刺采血。

两种图像识别技术的叠加（jiā），大大提高磅策机器人穿刺的精准度（dù）。通过精（jīng）准的计算，采血机器人（rén）能够控制采血（xuè）穿刺的入（rù）针角度和（hé）穿（chuān）刺（cì）深度，给患者（zhě）带来的疼（téng）痛感低于（yú）人（rén）工（gōng）穿刺。

为了（le）让（ràng）采血（xuè）机器人穿刺与护士采（cǎi）血的仿真程度更高，磅策机（jī）器人（rén）还（hái）增加了穿刺力反馈控制模（mó）块，可以实时监（jiān）测穿刺力距，电机失速的数据（jù）变（biàn）化，辅（fǔ）助视觉及运动部（bù）件的（de）算法闭（bì）环，更好地提高穿刺的稳定性。

“在力反（fǎn）馈这一块，我们也花费了较（jiào）多时间研发，我们去（qù）问护士如何做到一针见血，护（hù）士告（gào）诉我们，人的（de）血管在皮肤下有一种特殊的感觉，当（dāng）针穿刺进入血管后会（huì）有一种‘空（kōng）落感’ 。机器捕捉这种（zhǒng）特（tè）殊的感觉是（shì）很难的。我（wǒ）们（men）想出了一个办法是加很多传感器，预测力量（liàng）的变化（huà）。”

磅策机器人的产（chǎn）品目前（qián）还在研发迭代（dài）中，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（páng）策的采血机器人可以分为（wéi）六大系统：

穿（chuān）刺采血系统：可以在医学图像AI计算后，进行引（yǐn）导穿（chuān）刺;

电（diàn）子压脉系统（tǒng）：可以实现接（jiē）触膜更换，以及手臂的恒力压紧;

试管管理系统：实现试管贴标（biāo）、试管分拣、试（shì）管摇（yáo）匀等工作（zuò）;

耗材管理（lǐ）系统：自动（dòng）实现针头更换、消（xiāo）毒（dú）试（shì）剂更（gèng）换和耦合剂更换（huàn）;

止血（xuè）护理（lǐ）系统：自动实现（xiàn）止（zhǐ）血压紧处理;

人机交互系统：通过HIS/LIS系统，实现自动数据核对，同时进（jìn）行示范（fàn）教（jiāo）学展示。

通过六（liù）大系统覆盖（gài）了（le）采血过程的各个（gè）环节。保证（zhèng）穿（chuān）刺及采血（xuè）成标准化，保证全（quán）流程符合采血（xuè）标准且监控防错环节;避免患（huàn）者及医护人员全程交（jiāo）叉感染问题、针刺伤问题。在自动化方面，采血及穿刺（cì）全流程自主无（wú）需人员介入干预（yù）。多（duō）种技术（shù）的叠加也保证了磅策机器人的产品能够应（yīng）对肥胖患者、老年患者等各（gè）种（zhǒng）特（tè）殊（shū）体质（zhì）患（huàn）者。

希（xī）望首先落地于传染病医院

在落地场景上，谢雷表示（shì），作（zuò）为（wéi）一款新产品，磅策机器人（rén）团（tuán）队希望最早的落地（dì）是在（zài）传（chuán）染病（bìng）医院和科室。

“COVID-19在全球爆发（fā），让我们看到传染性疾病的可怕。发热门诊是非常高危的（de）一个工作场景。如果我们按照严格的隔离、减少感染标准去（qù）管理发热门诊。那么采血机器（qì）人可（kě）以（yǐ）减少很大的风险。背靠哈（hā）工（gōng）智能，我们做出这（zhè）款产品（pǐn），首要的（de）动机是从社会（huì）价值上（shàng）考量。”

护士采血往往需要在多场景移动（dòng）情况下完成，因此，磅策机器人也（yě）在研发便（biàn）携（xié）式采血（xuè）机器人。在全世界来说，采血（xuè）都是（shì）最普遍的就医程（chéng）序（xù）之一，采血非常普遍（biàn）并不（bú）意味着它（tā）是（shì）一项（xiàng）简单的事。