助（zhù）力医院全自动化的医疗穿刺（cì）采血机器人研发成功（gōng）！

COVID-19全球流行，在应对新冠疫情时，各国的医疗卫生系（xì）统都受到极大挑（tiāo）战。无疑（yí），此（cǐ）轮（lún）新冠疫情将影响全球的医（yī）疗卫（wèi）生（shēng）体系发展方向（xiàng）。目前，已经有建（jiàn）筑师、医疗卫生顾问讨论如何改（gǎi）变现代医院的设（shè）计，让医（yī）疗卫生系统能够更好地应对（duì）危机（jī）。

从一方面（miàn）来看，新（xīn）冠疫情爆（bào）发早期，医护人员大（dà）量（liàng）接触感染（rǎn）病（bìng）人，防护不到（dào）位（wèi），医护（hù）人员感染率较高。在疫（yì）情中，问诊机器人、消毒机器人、物流机器人等（děng）自动化设（shè）备成为医院刚（gāng）需产品。可见，对于（yú）医院来说，未（wèi）来要减少医院人员日常工作中（zhōng）的（de）感染风险，公共（gòng）卫生（shēng）体系将朝着信（xìn）息化、自动化方向发展（zhǎn）。

来自哈工智能中央研究院的磅（páng）策机器（qì）人，从减少感染科护（hù）士（shì）采血感（gǎn）染风（fēng）险的愿景出发，研发（fā）了一款（kuǎn）在超声引（yǐn）导下的（de）医疗穿刺采血机（jī）器人，实现（xiàn）血液标本自动收（shōu）集、标本自动分（fèn）拣整理（lǐ），助力医（yī）院实现全自（zì）动化验检。

哈工智（zhì）能是国（guó）内聚焦于（yú）高端智能装备制造和人工（gōng）智能（néng）机器人的高（gāo）科技上市公司，聚焦（jiāo）于高（gāo）端智（zhì）能装备制造和人工智（zhì）能机器（qì）人，有着深厚的机器人研发经验，并以AI+ROBOT为核心发展理（lǐ）念，完善机器人生态圈。

虽然哈（hā）工智能在工业机器人方面（miàn）已完成了全产业（yè）链布局，但医疗与工业是两个天差（chà）地别的行业，磅策机器人（rén）如（rú）何将工业机器人研（yán）发的经验移植到医（yī）疗（liáo）领域中（zhōng）？采（cǎi）血机器人如何在医疗场景中真（zhēn）正实现（xiàn）落地？动脉网（wǎng）采访了磅策机器人CEO谢雷与CTO张（zhāng）兆东。

最为普（pǔ）遍的采血（xuè）存在什（shí）么样的痛点（diǎn）

磅策机器人团（tuán）队过去（qù）长（zhǎng）期与机器（qì）人打交道，但是在他（tā）们看来，公司的发展（zhǎn）一定是与社（shè）会（huì）责任相并重的。积（jī）累的技术方向应该用到（dào）最需要的场景中。

“我们（men）最（zuì）后选择了医疗机（jī）器人这（zhè）个领（lǐng）域作为研发（fā）尝试的新领域，用（yòng）我们在机器（qì）人领域积累的经验去解决医疗（liáo）领域的（de）问题。”

在调（diào）研中，磅（páng）策机器人的团队发现，在医疗机器人应用（yòng）可以大致分为（wéi）四大（dà）方向：首先是机（jī）器人+治疗方向;第（dì）二是（shì）机器人+诊断;第三是监护方向;第四是检验检测方向。谢雷（léi）认为，在治疗领（lǐng）域，已经有很多头部企业聚集，达芬奇（qí）机器人（rén）所属的直觉（jiào）外科一骑绝尘。在诊（zhěn）断领域，更多（duō）偏向AI软件。监护领域更多是硬件（jiàn）设备为主。最后，磅策机器人选择诊断（duàn）检测这个（gè）智能机器人应用相对空白的细（xì）分领域切入（rù）。

最初，磅策机器（qì）人团队发（fā）现（xiàn）检（jiǎn）验科最容易（yì）和机器人结合（hé）的环（huán）节是采血（xuè）后对血液试管的预处理（lǐ）环（huán）节。试管的（de）摇匀、试管贴标等流（liú）程能（néng）够快（kuài）速将工业机器人产品移（yí）植到医疗场景中。但磅策机器人团队想要做的（de）是与医疗场（chǎng）景紧密结合的产（chǎn）品，而不（bú）是简单地将（jiāng）工业中的产品复制（zhì）到医（yī）疗领域中。

在调（diào）研（yán）中，磅策机（jī）器人团队更进一步发现，在采血（xuè）环节，护士（shì）被针扎而（ér）感染的风（fēng）险非常大。谢雷表示：“我们想要（yào）研发采血（xuè）机器人来减少护士（shì）感染（rǎn）风险，尤其是（shì）感染科和传染病医（yī）院的护士。我们曾经对医护人员进行过调查（chá），发现年度人均（jun1）针刺伤0．75次，辐射（shè）下（xià）的医生工作和患病率超（chāo）60%。”

除了风（fēng）险（xiǎn）意外，护（hù）士采血（xuè）工作量也非常大。磅策机器人CEO谢雷告诉（sù）动脉网：“在（zài）top100的三甲医院，日均采血次数达到6000人次;单个医（yī）护（hù）人员日均服务150人次，检验师（shī）在很多医（yī）院都要充当采血护士。”

三维成像保证穿刺精准性（xìng）

扎针的动作（zuò）对于护士来说是必修课。但（dàn）是对（duì）于（yú）机器人来说，想要学习并完成（chéng）扎（zhā）针的动作（zuò）需要首（shǒu）先拥有人类的（de）“视（shì）觉（jiào）能（néng）力”和“判断能力”。

张兆东表示（shì），医用场景对于机器人（rén）的要求较高，磅策（cè）的（de）团队（duì）在机械控制和人工智能领域都有着（zhe）较深的积累（lèi），磅策团队克服的主要难点在于（yú）能否做到精准穿刺。

“因为（wéi）我们在机（jī）器人（rén）领域有着较深（shēn）的积累，一开始我们认为采血（xuè）机（jī）器人（rén）的（de）设计并不难，只需要去模拟护士扎（zhā）针采血过程，用机械控（kòng）制原理去完成（chéng）就行。真正研发设（shè）计后（hòu）才发现真正的难题在血管选择和穿（chuān）刺控制（zhì）上（shàng）。因为血管的狭窄程度（dù）、深度、走向（xiàng）不同，穿刺的深度都有不同。在工业机器人设计中，我们只需要让机器（qì）人（rén）从（cóng）A点到B点（diǎn），但是在采血机器人的设（shè）计（jì）中，需要机器（qì）人做出（chū）精准（zhǔn）的（de）判断和决策。”

为了（le）让采血机器人能够透视血管，磅策机器人研究了很多机器（qì）视觉AI技术，整合两种技术实（shí）现精准穿刺。

首先（xiān）是（shì）红外成像技术，通过血（xuè）管（guǎn）中血红蛋白的（de）对红外光的反射，采集血（xuè）管走向的数据（jù），然后是应用超声成像。

“红（hóng）外（wài）成像的图像（xiàng）就（jiù）像是平面（miàn）的GPS，在（zài）天（tiān）空中虽然能看到具体的坐（zuò）标，但是（shì）无法判断地下是否还有东西。在采血过程中（zhōng），护士可以通（tōng）过感觉判断针（zhēn）进入血管的深度，但是对机器而言，它是无法感知的。”

为了让机器能够立体、精准地感知血管的（de）存在（zài），磅策机器人（rén）决（jué）定在成像模块中加上超声（shēng）图像。

加上超声图像，这（zhè）让磅（páng）策机器（qì）人团队遇（yù）到了（le）不小（xiǎo）的困难，整个技（jì）术团队大多数都没有医学超声图像解（jiě）析经验。我们通过很（hěn）多行业内医学超（chāo）声专家给我（wǒ）们补充了丰富的（de）相关经验，并（bìng）达成在医学超（chāo）声（shēng）影像（xiàng）下穿刺应用的长期合作（zuò）。

“大家（jiā）都知道超声需要医务人员打在正确的位置才能（néng）获（huò）得图像，不是说超声（shēng）随（suí）意（yì）在什么地方都（dōu）能获得图像。在采血机器人上，超（chāo）声（shēng）探头必须要与血管有一定角度，才能获得（dé）图像。我们（men）在将这些要求转化为（wéi）工程语言时下了很多功夫。”

应用超声图像方面（miàn）是磅策（cè）团队（duì）研发投入（rù）花费时间最（zuì）多的环（huán）节。有了超声图（tú）像后，可（kě）以（yǐ）掌握血管（guǎn）切面的图像，获得血管直径、深度的信（xìn）息（xī），帮助采（cǎi）血机器人建立起血管的三（sān）维坐（zuò）标。

结（jié）合了红外成像和（hé）超（chāo）声成像的（de）磅（páng）策机器（qì）人在辅助超声定位下，可（kě）以实现快（kuài）速3D图像定位，根据成像的血（xuè）管分布（bù）图，快速计算出最优血管。在血（xuè）管（guǎn）分割方（fāng）面（miàn），通过超声图像进行探测并分割出动静脉的直径（jìng）与（yǔ）位置。

在空间运动控制上（shàng），通过（guò）图（tú）像与超声（shēng）的融合处理，该机器人可以计算出运动（dòng）轨（guǐ）迹（jì）并完成穿刺采血。

两种图像识（shí）别技术的叠加，大大提高（gāo）磅策机器人穿刺的精准度。通（tōng）过精（jīng）准的计算，采血机器人能够控（kòng）制（zhì）采血穿刺（cì）的入针（zhēn）角度和穿刺深度，给患者带来的疼痛（tòng）感低于人（rén）工穿刺。

为了让（ràng）采血机器人（rén）穿刺与护士采血（xuè）的仿（fǎng）真（zhēn）程度更高，磅策机器人（rén）还（hái）增加了穿（chuān）刺力反馈控制（zhì）模（mó）块，可以实时监测穿刺力距，电机失速的数据（jù）变化，辅助视觉及运动部件的算法闭环，更好地提高穿（chuān）刺的稳定（dìng）性。

“在力反馈这一块，我（wǒ）们也花费了较多时间研发，我们去问护（hù）士如（rú）何做（zuò）到（dào）一针见血，护士告诉我们，人的血管在皮肤下有一种特殊的感觉（jiào），当针穿（chuān）刺进入血管后会有一种‘空落感’ 。机器捕捉这（zhè）种特殊的感（gǎn）觉是很难的。我（wǒ）们想出了一（yī）个（gè）办法是加很多传感器，预测力量的变（biàn）化。”

磅（páng）策机器人的产品目前还（hái）在（zài）研发迭代中，现（xiàn）在磅策的产品已经可（kě）以做到（dào）在一分钟内（nèi）完成采（cǎi）血。目前，磅（páng）策的（de）采（cǎi）血机器人可（kě）以分为六大系统：

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

电子压脉系统：可以实现接触膜更换，以及手臂的（de）恒力压紧;

试（shì）管管（guǎn）理（lǐ）系统：实（shí）现试管贴（tiē）标、试管分（fèn）拣、试管摇（yáo）匀等工（gōng）作;

耗（hào）材管理（lǐ）系统：自动实现针头更（gèng）换、消毒试（shì）剂更换和（hé）耦合剂更换;

止血护理系统：自动实现止血压紧处理;

人机（jī）交互（hù）系统：通过HIS/LIS系统（tǒng），实现（xiàn）自（zì）动（dòng）数据核（hé）对，同（tóng）时进行示范教学展示。

通过六大（dà）系统覆盖（gài）了采血过程的（de）各个环节。保证穿刺（cì）及（jí）采血成标准化（huà），保证全流程符合（hé）采血标准且（qiě）监控防错环节;避免患者（zhě）及医护人员（yuán）全程交叉感（gǎn）染（rǎn）问（wèn）题（tí）、针刺伤问题（tí）。在自动化方面（miàn），采血（xuè）及穿刺全流程（chéng）自主无需人员介入干预。多种技（jì）术的叠（dié）加也保证了磅策机器人的产品能够应对肥胖（pàng）患者、老（lǎo）年患者（zhě）等各种特殊体质患者。

希望首（shǒu）先落（luò）地于传染（rǎn）病医院

在落地（dì）场景上（shàng），谢雷表示，作为一款（kuǎn）新产品，磅策（cè）机器人（rén）团队希望最早的落（luò）地是在传染（rǎn）病医院和科室（shì）。

“COVID-19在（zài）全球（qiú）爆（bào）发，让（ràng）我们看（kàn）到传染（rǎn）性（xìng）疾病的（de）可怕（pà）。发热门诊是非（fēi）常高危的（de）一个工作场（chǎng）景。如果我们按照严格的隔离、减少感（gǎn）染标准（zhǔn）去管理发热门诊（zhěn）。那么采血（xuè）机器人可以减少（shǎo）很大的风险。背靠哈工（gōng）智能（néng），我们做（zuò）出这款产品，首要的动机是从社会价值上考量。”

护士采（cǎi）血往往需要在多场景（jǐng）移动情况下完成，因此（cǐ），磅（páng）策机器（qì）人也在（zài）研（yán）发便携式采血（xuè）机器人。在全世界来说，采血都是最普遍的（de）就医程（chéng）序之一，采血非常（cháng）普遍并不意味着它是一项简单的事。