助力医院全自动化的医（yī）疗穿刺（cì）采血机器人（rén）研发成功！

COVID-19全球流（liú）行，在应对新（xīn）冠疫（yì）情时，各国的医疗（liáo）卫生系统都受（shòu）到极大挑战。无疑，此（cǐ）轮新冠（guàn）疫情将（jiāng）影响全球的医疗卫（wèi）生（shēng）体（tǐ）系发展方（fāng）向。目前，已经（jīng）有建筑师、医（yī）疗卫生顾（gù）问讨论（lùn）如何改变现（xiàn）代医院的设（shè）计，让医疗（liáo）卫生（shēng）系统能（néng）够更（gèng）好地应对（duì）危机。

从一方面来看，新冠疫情（qíng）爆发早期，医护人员大量接触感染病人，防护不到位，医护（hù）人（rén）员感染率较高。在（zài）疫（yì）情中（zhōng），问诊机器人、消毒机器（qì）人、物流机器人等自动化设备成为（wéi）医院刚需产品（pǐn）。可见，对于（yú）医院（yuàn）来说，未（wèi）来要减少医院人员日常工作中（zhōng）的感染风险，公共卫生体系（xì）将朝着信息化、自动化方向发展。

来自哈工智能中央研究院的（de）磅策机器（qì）人，从减少感染科护士（shì）采血感（gǎn）染风（fēng）险的愿景（jǐng）出发，研（yán）发（fā）了（le）一款在超声（shēng）引导下的医（yī）疗穿（chuān）刺采血机器人，实现血液（yè）标本自动收集、标本自（zì）动分拣整理，助力医院实现全自动化验检。

哈工智能是国内聚焦于高端智（zhì）能（néng）装备制造和人工（gōng）智（zhì）能（néng）机器人的高科技上市公司，聚焦于高端智（zhì）能装备制造和人（rén）工智能机器人，有着深厚（hòu）的机器人（rén）研发经验（yàn），并以AI+ROBOT为核心发（fā）展理念，完善机（jī）器人生（shēng）态（tài）圈（quān）。

虽然哈工智（zhì）能（néng）在工业机器（qì）人方面（miàn）已完成（chéng）了（le）全产业链布（bù）局（jú），但医疗与工业是两个天差地（dì）别的行业（yè），磅策（cè）机器人如（rú）何将工业机器人（rén）研（yán）发的（de）经验移（yí）植到医疗领域中？采血机（jī）器人如何（hé）在医疗场景中（zhōng）真正实（shí）现落地（dì）？动（dòng）脉网采访了磅策机器人CEO谢雷与（yǔ）CTO张兆东。

最为（wéi）普（pǔ）遍的采血（xuè）存在什（shí）么样的痛点

磅策机器人团（tuán）队过去长期（qī）与机器人打（dǎ）交道，但是在（zài）他们看来，公司的发展一定是与社会（huì）责任相并重（chóng）的。积累的技术方向应该用到最需要的场（chǎng）景（jǐng）中。

“我（wǒ）们最后（hòu）选择（zé）了医疗（liáo）机器人（rén）这个领域作为研发尝试的新领域，用我（wǒ）们在（zài）机器人（rén）领域积累（lèi）的经验去（qù）解决医疗领域的问题。”

在调研中，磅策机器人的（de）团（tuán）队发现，在医疗机器人应用可以大（dà）致分为四大方向（xiàng）：首（shǒu）先是机（jī）器人+治疗方向;第二是机（jī）器人+诊断;第三是监（jiān）护方（fāng）向（xiàng）;第（dì）四（sì）是检验（yàn）检测方向。谢雷认为，在治（zhì）疗领域，已（yǐ）经有很多头部企业聚集，达芬奇机器人（rén）所属的直觉外科一（yī）骑绝尘。在诊断领域，更（gèng）多偏向AI软件。监护领域更多是硬（yìng）件设备为（wéi）主（zhǔ）。最（zuì）后，磅策机器（qì）人选择诊断检测这个（gè）智能机器人（rén）应用相对（duì）空（kōng）白的（de）细（xì）分领域切（qiē）入。

最初，磅策机器人团队发（fā）现检（jiǎn）验科最容（róng）易和机器人结合（hé）的环节是采（cǎi）血（xuè）后对血液（yè）试（shì）管的（de）预（yù）处理环节。试管的摇匀、试管贴标等流程能够（gòu）快速（sù）将工业（yè）机器人产品移植到医（yī）疗场（chǎng）景中（zhōng）。但（dàn）磅策机器人（rén）团队想（xiǎng）要做的是与医疗场景紧密结合的产品，而不是简单地将工业中（zhōng）的产品复制到医疗领域（yù）中。

在调研中，磅（páng）策机器人团队更进一（yī）步发现，在采（cǎi）血环节，护士被针扎（zhā）而感染的风险非常大。谢雷（léi）表示：“我（wǒ）们想（xiǎng）要（yào）研发采血机器人来减少护士感染（rǎn）风险（xiǎn），尤其是感（gǎn）染科和传染病医院（yuàn）的护（hù）士。我们曾经对医护人（rén）员进行过调查，发现（xiàn）年（nián）度人均针（zhēn）刺伤0．75次，辐（fú）射下的医生工（gōng）作和患病率超60%。”

除了风险意外，护（hù）士采血工作（zuò）量也非（fēi）常大。磅策（cè）机器人CEO谢雷告诉动（dòng）脉网（wǎng）：“在（zài）top100的三甲医院，日均（jun1）采（cǎi）血次（cì）数达到6000人次;单（dān）个医护（hù）人员日均服务150人次，检验师在很多医院都要（yào）充当采血护士。”

三维成（chéng）像保证穿刺精准性

扎针的动作对于护士来说（shuō）是必修课。但是（shì）对于机器人来说，想要学习并完成扎针的动作需要首先拥有人类的“视觉能（néng）力”和“判断（duàn）能力”。

张兆东表示（shì），医用场景对于机（jī）器人的（de）要求较高，磅策的（de）团（tuán）队在机（jī）械控制和人工智能（néng）领域（yù）都有着较（jiào）深的积累，磅（páng）策团队克服的主（zhǔ）要（yào）难（nán）点（diǎn）在于能（néng）否做到精（jīng）准穿（chuān）刺（cì）。

“因为我们在机器（qì）人领域有着较深的积累，一开始我们认为采血机（jī）器人的设计并不难，只需要去模拟护士（shì）扎针（zhēn）采（cǎi）血过程（chéng），用机械（xiè）控制（zhì）原理去完成就（jiù）行。真正（zhèng）研发设计后才（cái）发现（xiàn）真正（zhèng）的难题在（zài）血管选择和穿刺控（kòng）制（zhì）上。因为血管的狭窄程度、深度（dù）、走向不（bú）同，穿刺的深度都有（yǒu）不同。在工业（yè）机器（qì）人设计中，我们只（zhī）需（xū）要让机器人从A点到B点（diǎn），但是在采血（xuè）机器人的设计中，需（xū）要机（jī）器人做（zuò）出精准的判断（duàn）和决策。”

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

首（shǒu）先是红外（wài）成像技术（shù），通（tōng）过血管中血红蛋（dàn）白的对（duì）红外光的反射，采集（jí）血管走向的数（shù）据（jù），然（rán）后是应（yīng）用超声成像。

“红外（wài）成像（xiàng）的图像就像（xiàng）是平面的GPS，在（zài）天（tiān）空中虽（suī）然能看到具体的坐标，但是无法判（pàn）断地下是否还有（yǒu）东西。在采血过程中，护士可以通过感觉判断针进入血管的深（shēn）度，但（dàn）是（shì）对机（jī）器而言，它是（shì）无法感知的。”

为了让（ràng）机器（qì）能够立（lì）体（tǐ）、精（jīng）准地感知血管的存在，磅策机器人决定在成像模块中加上超声图像（xiàng）。

加上超（chāo）声图像，这让磅策机（jī）器（qì）人团队遇到了不（bú）小的困难，整个技术团队（duì）大（dà）多数都没有医（yī）学超声图像解（jiě）析经验。我们通（tōng）过很多行业内医学超声专家给我们（men）补充了（le）丰（fēng）富的相关经（jīng）验，并达成在医（yī）学超（chāo）声影像下（xià）穿刺应用（yòng）的长期（qī）合作。

“大家都（dōu）知道超声需要（yào）医务人员打在（zài）正（zhèng）确的（de）位置才能获得图（tú）像，不是说超声随意在什么地方都能（néng）获得图像（xiàng）。在采血（xuè）机（jī）器人上，超声探头（tóu）必须要与血管有一定角度，才能获得图像（xiàng）。我们在（zài）将这（zhè）些要求转化为（wéi）工（gōng）程语言时（shí）下（xià）了很多功夫。”

应用超声图像方面是磅策团队研发投入花费时（shí）间最（zuì）多的环节（jiē）。有了超声图像后，可以掌握血管切面的图像，获得血管（guǎn）直径、深度的（de）信息，帮（bāng）助采血（xuè）机器人（rén）建（jiàn）立（lì）起血管的三维坐标（biāo）。

结合了红外（wài）成像和超声成像（xiàng）的磅（páng）策机器人（rén）在辅（fǔ）助超声（shēng）定位下（xià），可（kě）以实现快速3D图像定位，根据成像的血管分布（bù）图，快（kuài）速计（jì）算出最优血管（guǎn）。在血管分割（gē）方面，通（tōng）过超声（shēng）图（tú）像进行探测并分割（gē）出动静脉的直径与位置。

在空间运动控制上（shàng），通过图像与超声的融合处理，该机器人可以（yǐ）计算出运动轨迹并完成穿刺采血。

两种图像识（shí）别技术的叠（dié）加，大大提（tí）高磅策机器人穿刺（cì）的精准度。通（tōng）过精准的（de）计算，采血机器人能够控制采（cǎi）血穿（chuān）刺的入针角度和穿（chuān）刺深度，给患者带（dài）来的疼痛感低于人工（gōng）穿刺。

为了让采血机器人穿刺与护士采血的仿真程度更高，磅策机器人还增加了穿刺力反（fǎn）馈控制模（mó）块，可（kě）以实（shí）时监测穿刺（cì）力（lì）距（jù），电机（jī）失（shī）速的数据变化，辅助视觉及运动部件的算（suàn）法闭环，更好地提高穿（chuān）刺的（de）稳定性。

“在力反馈这一块，我们也花费了较多时间（jiān）研发，我们去问护士如何做到一针见（jiàn）血，护士（shì）告诉（sù）我们，人的血管在皮肤下有一种特殊的感觉（jiào），当针穿刺进入血（xuè）管后会有（yǒu）一种‘空（kōng）落感’ 。机器捕捉这种特（tè）殊的感觉是很（hěn）难（nán）的。我们想出了一个办法是加很多传感器（qì），预测力（lì）量的变（biàn）化（huà）。”

磅策机器人的产（chǎn）品（pǐn）目前还（hái）在研发迭代（dài）中，现（xiàn）在磅策的产品（pǐn）已（yǐ）经可以做到在一分钟内完（wán）成采血。目前，磅（páng）策（cè）的采（cǎi）血机器人（rén）可以分为（wéi）六大（dà）系统（tǒng）：

穿刺采（cǎi）血系统：可以在医学图（tú）像AI计算后，进行引导穿（chuān）刺;

电子压（yā）脉系统：可以实现接触膜更换，以及手臂的恒力压紧;

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

耗材（cái）管（guǎn）理系统（tǒng）：自动实现针头更换（huàn）、消毒试剂更（gèng）换和耦合剂更换;

止血护理系统：自动实现止（zhǐ）血压紧处（chù）理;

人机交（jiāo）互系统（tǒng）：通过（guò）HIS/LIS系统，实现自（zì）动数据核（hé）对（duì），同（tóng）时进行示（shì）范教（jiāo）学展示。

通（tōng）过六大系统覆盖了采血过程的（de）各个环节（jiē）。保（bǎo）证穿刺及采血成标（biāo）准化，保证全（quán）流程符合（hé）采（cǎi）血（xuè）标准且监（jiān）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（zì）动化方面，采血及穿（chuān）刺全流程自（zì）主无需人员介入干（gàn）预。多种技术（shù）的叠加也保证了（le）磅策（cè）机器人的产品能够应对（duì）肥胖患（huàn）者、老年患者等各种特殊体质患者（zhě）。

希望首先落地于传染病医院（yuàn）

在落地（dì）场景（jǐng）上，谢雷表示，作为一款新（xīn）产品，磅策机器人团队（duì）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（men）看到传染性（xìng）疾病的可怕。发（fā）热门诊是非常（cháng）高（gāo）危的一个工作（zuò）场景。如果我们按（àn）照严格的隔（gé）离、减少感染标准去（qù）管理发热门（mén）诊。那么采血机器人（rén）可以减少很大的（de）风险。背靠哈工智（zhì）能，我们（men）做出这款产品，首要的动机是从社会价值上考量（liàng）。”

护士采血往往需要在多场景（jǐng）移动情况下完成，因此，磅策（cè）机器人也在研发便（biàn）携（xié）式采（cǎi）血机器人。在全世界来说，采血都（dōu）是最（zuì）普遍的就医程序之（zhī）一，采血（xuè）非（fēi）常普遍（biàn）并不（bú）意味着它是一项简单的事。