助力（lì）医院全自（zì）动（dòng）化的（de）医疗穿刺采血（xuè）机器人研（yán）发（fā）成功！

COVID-19全球流行，在（zài）应对新（xīn）冠疫情时，各国（guó）的医疗卫生系统都受（shòu）到极（jí）大挑战。无疑，此轮（lún）新冠（guàn）疫（yì）情将影响（xiǎng）全球的医疗卫生体系发展方向。目前，已经有建筑师（shī）、医疗卫生顾问讨论如何改变现代医（yī）院的设计，让医疗（liáo）卫（wèi）生系统能够更好地应（yīng）对（duì）危机。

从一方（fāng）面（miàn）来（lái）看，新冠疫情爆（bào）发（fā）早期，医（yī）护人（rén）员大（dà）量接触感染病人，防护（hù）不（bú）到位，医护人员感染率（lǜ）较高。在疫情中，问诊机器人、消毒机器人、物流机（jī）器（qì）人等自动化（huà）设备成为医院刚需产品。可见，对（duì）于医（yī）院来说，未来要（yào）减少医院人员（yuán）日常（cháng）工作中的感染风险，公共卫生（shēng）体系（xì）将朝（cháo）着信息化、自动化（huà）方向发展。

来（lái）自哈工智能中央研究院的磅策机器（qì）人，从减（jiǎn）少（shǎo）感染科护士采血感染风险的愿（yuàn）景（jǐng）出发，研发了（le）一款在超声引导下的医疗穿（chuān）刺采血机器人，实现血液标本自（zì）动收（shōu）集、标本自动分拣（jiǎn）整理，助力医院实现全自动化验（yàn）检。

哈工智能是国（guó）内（nèi）聚焦于高端智能（néng）装备制（zhì）造和人工智能机器人的（de）高科技上（shàng）市公司，聚焦于高（gāo）端智能装备制造和人工智能机器人，有着（zhe）深厚（hòu）的机器人研发经验，并以AI+ROBOT为核心发展理（lǐ）念，完（wán）善机器人生态（tài）圈。

虽然（rán）哈工智能（néng）在工业（yè）机器（qì）人（rén）方面已完成了全产（chǎn）业链布局（jú），但医疗与工业是两个天差地别的行业，磅策机（jī）器人如何将（jiāng）工业机器人研发的经验移植（zhí）到医疗领域中？采血机（jī）器人如何在（zài）医疗场（chǎng）景中真正（zhèng）实现落地？动脉网采访了磅策机器人CEO谢雷（léi）与CTO张兆东。

最为普遍的采（cǎi）血存（cún）在（zài）什么样的痛点

磅策机器（qì）人团队过去（qù）长期与机器人打交（jiāo）道，但是（shì）在他们（men）看来，公司的发展一定是（shì）与（yǔ）社会责任相并（bìng）重的。积累（lèi）的技术方向应该用到最需（xū）要的（de）场景（jǐng）中（zhōng）。

“我们最（zuì）后（hòu）选择了医疗机器人这个（gè）领（lǐng）域（yù）作为研发尝试的新领（lǐng）域，用我们在机器人领域积累的经验去解决医疗领域的问题。”

在调研中，磅策（cè）机器人的团队发现，在医疗（liáo）机器人应用可以大致分为（wéi）四大方向：首先是机（jī）器（qì）人+治（zhì）疗方向;第二是（shì）机器（qì）人+诊（zhěn）断;第三是监护方向;第（dì）四是检（jiǎn）验检测方向。谢雷认为（wéi），在治疗（liáo）领域，已（yǐ）经有很多头部企业聚集，达芬（fēn）奇（qí）机器人所属的直觉外科一骑（qí）绝尘（chén）。在诊断领域，更（gèng）多偏向AI软件。监护领（lǐng）域更多（duō）是（shì）硬件设备为（wéi）主。最后，磅策机器（qì）人选（xuǎn）择诊（zhěn）断检（jiǎn）测（cè）这个智能机器人应（yīng）用相对（duì）空白（bái）的细分领域切入（rù）。

最初，磅策机器人团队发现检验（yàn）科最容易和机器人（rén）结合的环节是采血后对血液试管的预处理环节（jiē）。试管的摇匀、试管贴标等流程能够快速将工业机器人产品移植到医疗场（chǎng）景中（zhōng）。但磅（páng）策（cè）机器人团（tuán）队想要做的是（shì）与医疗（liáo）场景紧密结合的（de）产（chǎn）品，而不是简单地将工业中（zhōng）的产品复制到（dào）医（yī）疗领域中。

在调研中（zhōng），磅策（cè）机（jī）器人团队更进（jìn）一（yī）步（bù）发现，在采血环节，护士被针扎（zhā）而感染的风险非常大。谢（xiè）雷表（biǎo）示（shì）：“我（wǒ）们想要研（yán）发采血机器人来（lái）减少护士感染风险（xiǎn），尤其是（shì）感（gǎn）染科和传染病医院的（de）护士。我们曾经对医护人员进（jìn）行过调查（chá），发现年度（dù）人均针刺（cì）伤0．75次，辐射下的医生工作和患（huàn）病率（lǜ）超60%。”

除了风险意外，护士采血工作（zuò）量也非常大。磅策（cè）机器人CEO谢雷（léi）告（gào）诉动脉网：“在top100的三甲医（yī）院，日均（jun1）采血次数达到6000人（rén）次;单（dān）个（gè）医护（hù）人员日（rì）均服务150人次，检验师在很多医院都（dōu）要充（chōng）当采血护士。”

三维成像保证（zhèng）穿刺精（jīng）准性

扎针的动作对（duì）于护士来说是必（bì）修课。但是对于机器人来说，想要（yào）学习并完成（chéng）扎针的动作需要首先拥有人类的“视觉能力”和（hé）“判断能力”。

张兆东表示，医（yī）用场景（jǐng）对于机器人的要求较（jiào）高，磅策的团队在机（jī）械（xiè）控制和（hé）人（rén）工智能领域都（dōu）有着较深的积累（lèi），磅策团队克服的（de）主要难点在于能否做到精准穿（chuān）刺。

“因为我们在机器人领域（yù）有着较深的积（jī）累，一开（kāi）始我们认为采血机（jī）器人的设计并不（bú）难，只需要去（qù）模拟护士扎针采（cǎi）血过程，用机械控制原理去完成（chéng）就行。真正研发设（shè）计（jì）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（xiá）窄程度、深（shēn）度、走向不同，穿刺的深度都有不同（tóng）。在工业机器（qì）人设（shè）计中，我们只（zhī）需要让机器人（rén）从（cóng）A点到B点，但是在采血机器人的设计中，需要机（jī）器人（rén）做出精（jīng）准的判断（duàn）和决策。”

为了让采血机器人能够透视（shì）血管，磅（páng）策机（jī）器人研究了很多机器视觉AI技术（shù），整合两种（zhǒng）技术实现精准穿刺。

首先是红（hóng）外成像技术，通过血管中血红蛋白的对红外光的反射，采集血管走向的（de）数据，然后是（shì）应用超（chāo）声成像。

“红（hóng）外成像的（de）图像就像是平面（miàn）的GPS，在天空（kōng）中虽然能（néng）看到具体的坐标，但是无（wú）法（fǎ）判断地（dì）下是否还有东西。在采血过（guò）程（chéng）中，护士可（kě）以通过感觉判（pàn）断针（zhēn）进入血管的（de）深度，但是（shì）对（duì）机器（qì）而言，它（tā）是（shì）无法（fǎ）感（gǎn）知的。”

为了（le）让机器（qì）能够立体、精（jīng）准地感（gǎn）知血管的（de）存在，磅策机器人决定（dìng）在成像模块中加上超声图（tú）像（xiàng）。

加上超声（shēng）图像，这让磅策机（jī）器人团队遇到了（le）不小的困难，整个技术（shù）团队大（dà）多数都没有医学超声图像解析经（jīng）验。我们（men）通（tōng）过很多（duō）行业内医学超（chāo）声专家给我（wǒ）们补（bǔ）充了丰富的相关经验，并达成在医学（xué）超（chāo）声影像下穿刺应用的（de）长（zhǎng）期合作。

“大家（jiā）都知道（dào）超声需要（yào）医务人员打（dǎ）在正确的位置才能获得（dé）图像，不是（shì）说超声随意在什么地方都能（néng）获得图像。在采血（xuè）机器人（rén）上，超声探（tàn）头必须要与血管有一定角度，才能获（huò）得图像（xiàng）。我们在将这些要求转化为工程语言时（shí）下了（le）很多功夫。”

应用超声图（tú）像方面是磅策团队研发投入（rù）花费时（shí）间最多的环节（jiē）。有了超声图像后，可以掌握血（xuè）管切面的图像，获得血管（guǎn）直径、深度的信息，帮助采血机器人建立起血管（guǎn）的三维（wéi）坐标。

结合了（le）红外成（chéng）像和超声（shēng）成像的磅策机器（qì）人在（zài）辅助超声定位（wèi）下，可以（yǐ）实现快速3D图像（xiàng）定位，根据成像的血管分布（bù）图，快速（sù）计算（suàn）出最优血管（guǎn）。在血管分割（gē）方（fāng）面，通过超声图像（xiàng）进行探测并（bìng）分割出动（dòng）静脉的直径（jìng）与位置。

在空间运动（dòng）控（kòng）制上，通过图像（xiàng）与超声的融合处（chù）理（lǐ），该（gāi）机器人可（kě）以（yǐ）计算出运动轨（guǐ）迹并完成穿刺采血（xuè）。

两种图像识别技术的叠加，大大提高磅策机（jī）器人穿刺的精准度。通过精（jīng）准的计算（suàn），采（cǎi）血机（jī）器（qì）人能够控制采血（xuè）穿刺的入针角度和穿刺深度，给（gěi）患者带来（lái）的疼痛感低于人工穿刺。

为了（le）让采血（xuè）机器（qì）人穿（chuān）刺与护士采血的（de）仿（fǎng）真程度更高，磅策机器人还增加了穿（chuān）刺力反馈控制模（mó）块（kuài），可以实时监测（cè）穿（chuān）刺力距，电（diàn）机失速的数（shù）据变化，辅助视觉及运动部件的算法闭环，更好地提高穿刺的稳定性。

“在力反（fǎn）馈（kuì）这一块，我们也（yě）花费了较多时间研发（fā），我们去问（wèn）护士如何做到一针见血，护士告诉（sù）我们，人的血管在（zài）皮肤下有一（yī）种特（tè）殊（shū）的（de）感觉，当针穿刺进（jìn）入血管后会有一种‘空落感’ 。机器捕捉这种特殊的（de）感觉是很难的（de）。我们想出了一个办法是加很多传感（gǎn）器，预测力量（liàng）的变化（huà）。”

磅策机器人的产品目前还在研发迭代中，现（xiàn）在磅策的产品已经可以做到在一（yī）分钟内完成采血。目前（qián），磅策的采血机（jī）器人可（kě）以分为六大系统：

穿刺采血系统：可以在（zài）医学图像AI计（jì）算后（hòu），进行引导穿刺;

电（diàn）子压（yā）脉（mò）系统：可以实（shí）现接触膜更（gèng）换，以（yǐ）及手臂的恒力压（yā）紧;

试管（guǎn）管理系统：实现试管（guǎn）贴标、试（shì）管（guǎn）分拣（jiǎn）、试（shì）管摇匀等工作;

耗材管理系（xì）统（tǒng）：自动实现针头更换、消毒试剂更（gèng）换和耦（ǒu）合剂更换;

止血护理（lǐ）系统：自动（dòng）实现止血压紧处（chù）理;

人机（jī）交互系统：通过HIS/LIS系统，实现自动数据核对，同（tóng）时进（jìn）行示（shì）范（fàn）教学（xué）展（zhǎn）示。

通过六大系统覆盖了采（cǎi）血过程的各个环节。保证穿刺及采血成标准化，保证全流（liú）程符合采血标准且（qiě）监控防错环节;避免患者及医护人员全程交叉感染问题、针刺伤问题。在自动（dòng）化（huà）方面（miàn），采血及穿刺（cì）全流程（chéng）自主无需人员介入干（gàn）预。多种技术的叠加也（yě）保证了（le）磅策机器人的产品能够应对肥胖患者、老（lǎo）年患者等各种特（tè）殊体质患者。

希望首先落地于（yú）传染病医院（yuàn）

在落地场景上，谢雷表示（shì），作为一款新产品，磅策机器（qì）人团队希望最早的落地是在传染病医（yī）院和科室。

“COVID-19在全球爆发，让我们看到传染性疾病的可（kě）怕。发热门（mén）诊是非常（cháng）高危的一个（gè）工作场景。如（rú）果（guǒ）我们（men）按照严格的（de）隔（gé）离、减少（shǎo）感染标准（zhǔn）去管理（lǐ）发热（rè）门诊。那么采血（xuè）机（jī）器人（rén）可以（yǐ）减（jiǎn）少很大的风险。背靠哈工智能，我（wǒ）们做（zuò）出这款产品，首要（yào）的动机是从社会价值上考量（liàng）。”

护士采血往往需要在多场（chǎng）景（jǐng）移动情（qíng）况下（xià）完成（chéng），因此，磅策（cè）机（jī）器人（rén）也在研发便携式采血（xuè）机器人（rén）。在全世界来说（shuō），采（cǎi）血（xuè）都是最普遍的就医（yī）程序之（zhī）一，采血非常普遍并不意味着它是（shì）一（yī）项简单的事（shì）。