助力医院全自动化的医疗穿（chuān）刺采（cǎi）血机器人研发成功！

COVID-19全球流行，在应对（duì）新冠疫情时，各国的医疗卫生系（xì）统都受到（dào）极大挑战。无疑，此轮（lún）新冠疫情将影响（xiǎng）全球的医（yī）疗卫生（shēng）体系发（fā）展方向。目前，已经有建筑师、医疗卫生顾问讨论如何改变现代医院的设计，让医疗（liáo）卫生系（xì）统能够（gòu）更好地应对危机。

从一方面（miàn）来看（kàn），新（xīn）冠（guàn）疫（yì）情爆发早期，医护人员大量接（jiē）触感（gǎn）染病人，防护不到位，医护人（rén）员感染率较高（gāo）。在疫情（qíng）中，问诊机器人、消毒机（jī）器人、物流机（jī）器人等（děng）自动化设备成（chéng）为医院刚需（xū）产（chǎn）品。可（kě）见，对于医院（yuàn）来说（shuō），未来要减（jiǎn）少（shǎo）医院人员日常（cháng）工作中（zhōng）的感染风险，公共卫生体系将朝（cháo）着信息化（huà）、自动化方向发展（zhǎn）。

来自（zì）哈工智能中央（yāng）研究院的磅策机器人，从减少（shǎo）感染科护士采血感染风（fēng）险的愿景（jǐng）出发，研（yán）发了一款在超声引导下的医疗穿（chuān）刺采血机器人，实现血液标（biāo）本（běn）自（zì）动收集、标（biāo）本自动分拣整理，助力医院实现全自（zì）动（dòng）化验检。

哈工智能（néng）是国内（nèi）聚焦于（yú）高端智能装备（bèi）制（zhì）造和（hé）人工智能机器（qì）人的高科（kē）技上市（shì）公（gōng）司（sī），聚焦于高端智能装备制造和人工智能机器人，有着深厚的机器人研发经验（yàn），并（bìng）以AI+ROBOT为（wéi）核心发（fā）展理念，完善机器人生态圈。

虽然哈工智能在工业（yè）机器人方面已完成（chéng）了全产（chǎn）业链布局，但医疗与工（gōng）业（yè）是（shì）两个天差地别的行业，磅策机器人如何（hé）将工业机器人（rén）研（yán）发的经验（yàn）移植到医疗（liáo）领（lǐng）域中（zhōng）？采血机器人如何在医疗场景中真正实现落地？动脉（mò）网采访了（le）磅策机器人CEO谢雷（léi）与（yǔ）CTO张兆东（dōng）。

最（zuì）为（wéi）普（pǔ）遍的采血存在什么（me）样的痛点

磅策机器（qì）人团队过去长期与机器人打交道，但是在他们看来，公司的发展一定是与社会责任相并重的。积累的技（jì）术（shù）方向应该用到最需要的场景中。

“我们最后选择了医疗机器人这个领域作为研发尝试的新（xīn）领域（yù），用我们在机器人（rén）领域积（jī）累（lèi）的经验去解（jiě）决医疗领域（yù）的问题。”

在调研中，磅（páng）策机器人的团（tuán）队发现（xiàn），在医疗机器人应用可以大致分为四大方（fāng）向：首（shǒu）先（xiān）是机（jī）器人+治疗（liáo）方向（xiàng）;第二是机器人+诊断;第三是监护方（fāng）向;第四是检验（yàn）检测方向。谢（xiè）雷认（rèn）为，在治疗领（lǐng）域，已（yǐ）经有很多头部企（qǐ）业聚集，达芬奇（qí）机器人所（suǒ）属的直觉外科一骑（qí）绝尘。在（zài）诊断领域，更多偏（piān）向AI软件。监护（hù）领域更多是硬件设备为主。最后，磅策机器（qì）人选择诊断（duàn）检测这个智能机器人应用相对空（kōng）白的（de）细分领域切入。

最（zuì）初，磅策（cè）机器（qì）人团队发现检验科最容（róng）易和机器人（rén）结合的环节是（shì）采血后（hòu）对血液试管的预处（chù）理（lǐ）环节。试管的摇匀、试管贴（tiē）标等流程能够快速（sù）将工业机器人产品移植（zhí）到医（yī）疗场景中。但（dàn）磅策机器人团队想要做（zuò）的是（shì）与医疗（liáo）场（chǎng）景紧密结合的产品，而不是简单地（dì）将工业中的（de）产品复制到医疗领域中。

在调（diào）研（yán）中，磅策（cè）机器人团队更进一（yī）步发现，在采血环节，护士被针（zhēn）扎而（ér）感染的风险非常大。谢雷（léi）表（biǎo）示：“我们想要研发（fā）采血机器（qì）人来减少护（hù）士感染风险，尤其是感染科和传染病医院的护士（shì）。我（wǒ）们曾经对医护人员进行过调查，发现年度人（rén）均（jun1）针刺伤0．75次，辐射下（xià）的（de）医生（shēng）工作（zuò）和患病率超（chāo）60%。”

除了风险（xiǎn）意外，护士采血工（gōng）作量也非常大。磅策机器人CEO谢雷告（gào）诉动脉网：“在top100的（de）三（sān）甲医院，日均采血次数（shù）达到6000人（rén）次;单个医护人员日均（jun1）服务150人次，检验师（shī）在很多医院都要充当采血（xuè）护士。”

三维成像保证穿刺精准（zhǔn）性

扎针的动作对于护士来说是必修（xiū）课。但是对于（yú）机器人来说，想要（yào）学习并完成扎针的动作（zuò）需要首先拥有人类的“视觉能力（lì）”和“判断能力”。

张兆东表示，医用场景对于机器人的要求较高，磅策的团（tuán）队在机械控制和（hé）人工智（zhì）能领域都（dōu）有着较深的（de）积累（lèi），磅策团队克服的主要难点在于能否做到精准穿刺。

“因为我们（men）在机器人领域有着较深的（de）积累，一开（kāi）始我们（men）认为采血机（jī）器人的设计并不难，只需要去（qù）模（mó）拟护士扎（zhā）针采血过程，用（yòng）机（jī）械控制原理去（qù）完成就行。真（zhēn）正研（yán）发设计后才发（fā）现真正的难（nán）题在血管选择和穿刺控制上。因（yīn）为血管的狭窄程（chéng）度、深度、走向（xiàng）不（bú）同（tóng），穿刺的（de）深度都有不同（tóng）。在工业机（jī）器人设计（jì）中，我们只需要让（ràng）机（jī）器人（rén）从A点到B点，但是在采血机（jī）器人的设计中（zhōng），需要机器人（rén）做（zuò）出精准的（de）判断和决策。”

为（wéi）了（le）让采（cǎi）血机（jī）器人能够透视（shì）血（xuè）管，磅策机器人研究（jiū）了很多机器（qì）视觉AI技（jì）术，整合两种技（jì）术实现精（jīng）准穿刺（cì）。

首先是红外成像技术，通（tōng）过血管中血红（hóng）蛋白（bái）的对红外光的反射，采集血管走向的数据，然后是应用（yòng）超声成像。

“红（hóng）外成像（xiàng）的图（tú）像就像是平（píng）面的GPS，在天空中（zhōng）虽然能看到具体（tǐ）的（de）坐标，但是无法（fǎ）判断地下是（shì）否还有东（dōng）西。在采（cǎi）血过程中，护士可以通（tōng）过感觉判断针进（jìn）入血管的（de）深（shēn）度，但是对机器而（ér）言，它是无法感知的。”

为了让机器能够立（lì）体（tǐ）、精准地感知（zhī）血（xuè）管的存在，磅策机器人（rén）决定在成像模块中加上超声图（tú）像。

加上（shàng）超声图像，这让磅（páng）策机器人团队遇到了（le）不（bú）小的困难，整个技术团（tuán）队大（dà）多数都没有医学超声（shēng）图像解析（xī）经验。我（wǒ）们（men）通过很多行业（yè）内医（yī）学超声专家（jiā）给我们（men）补充了丰（fēng）富的相关经验（yàn），并达成（chéng）在医学超声影像下（xià）穿刺应用的长期合作。

“大家都知道超声需要医（yī）务（wù）人员打在正确（què）的（de）位置才能（néng）获得图像，不是说超声随意（yì）在什么地方（fāng）都能获得图像。在采血机器人上，超声探头必须要与血管有一定角度，才（cái）能获得图像。我们在将这些要求转化为工程语言时下（xià）了（le）很多功夫（fū）。”

应用超声（shēng）图（tú）像（xiàng）方面是磅策（cè）团（tuán）队研发投入花（huā）费（fèi）时（shí）间最多的环（huán）节。有（yǒu）了超声图像（xiàng）后（hòu），可以掌（zhǎng）握（wò）血管切面的图像，获得（dé）血管直径、深度的信息，帮助采血机器人建（jiàn）立（lì）起血管的三维坐标。

结合了红（hóng）外成像和超（chāo）声成像的磅策（cè）机器人在辅助超（chāo）声（shēng）定位下，可以实现快速（sù）3D图（tú）像（xiàng）定（dìng）位（wèi），根据成像（xiàng）的血管分布图，快速计算出最优血管（guǎn）。在血管分割方面，通（tōng）过（guò）超声图像进行探测并分割出动静脉的直（zhí）径（jìng）与位置（zhì）。

在空间运动（dòng）控（kòng）制上，通过图像与（yǔ）超声的融合处理，该机器人（rén）可以计（jì）算出运动轨迹并完成穿刺采血（xuè）。

两（liǎng）种图像识别（bié）技术的叠加（jiā），大大提高磅策机器人穿刺（cì）的精准度。通过精准的计算（suàn），采血（xuè）机器人能够控（kòng）制采血穿刺的（de）入针角度和穿刺深度，给患者（zhě）带来（lái）的疼（téng）痛感低于人工穿刺（cì）。

为了（le）让采血机器人穿刺与护士（shì）采血的仿真程度更高，磅策（cè）机器（qì）人还增（zēng）加了穿刺力反（fǎn）馈控制（zhì）模块（kuài），可（kě）以实时监（jiān）测穿（chuān）刺力（lì）距（jù），电机失速（sù）的数据变化，辅助视觉及运动部件的算法闭环，更好地提高穿（chuān）刺的（de）稳定性（xìng）。

“在力反馈这一块，我们也花（huā）费了较（jiào）多时间研发，我们（men）去问护士如何做到一针见血，护士告诉我（wǒ）们，人的血管在皮肤（fū）下有一种特殊的感觉，当（dāng）针穿（chuān）刺进入血管后会有一种（zhǒng）‘空落（luò）感’ 。机（jī）器捕（bǔ）捉这种特（tè）殊的感觉是很难的。我们想出了一个办法是加很多传感（gǎn）器，预（yù）测力（lì）量（liàng）的变化。”

磅策机器人（rén）的（de）产（chǎn）品（pǐn）目前还在研发迭代中，现在磅策的（de）产品已经可以做到在一分钟（zhōng）内（nèi）完成采血。目前，磅（páng）策的采血机器人可以分为六大系统：

穿刺采（cǎi）血系统（tǒng）：可（kě）以在医学图像（xiàng）AI计算后（hòu），进行引导穿刺;

电子（zǐ）压脉系统：可以实现（xiàn）接触膜更换，以及手臂（bì）的恒（héng）力压紧;

试管管理系统：实现试管（guǎn）贴标、试管分（fèn）拣（jiǎn）、试管摇匀等工作;

耗材管理（lǐ）系（xì）统：自（zì）动实现（xiàn）针头更换、消（xiāo）毒试剂更换和耦合剂更换（huàn）;

止血护理系（xì）统（tǒng）：自动实现止（zhǐ）血压紧（jǐn）处（chù）理;

人机交互系统：通过HIS/LIS系统，实现自动数据核对（duì），同时进行示（shì）范教学（xué）展示。

通过六大系统覆盖了采血过程（chéng）的各个环节。保证穿刺（cì）及采（cǎi）血成（chéng）标（biāo）准化，保证全流程（chéng）符（fú）合（hé）采血标准且监控防错环节;避免患者（zhě）及医护人员全程交（jiāo）叉感染问题、针刺伤问题。在自（zì）动化方面，采血及穿刺（cì）全流（liú）程自主（zhǔ）无需人员介入干预。多种技术（shù）的叠加也保证（zhèng）了（le）磅（páng）策机器人的产品能（néng）够应对（duì）肥胖患者、老（lǎo）年（nián）患（huàn）者（zhě）等各种特殊（shū）体质（zhì）患（huàn）者。

希（xī）望首先落地（dì）于（yú）传染病医院

在落地场景上，谢雷（léi）表示（shì），作为（wéi）一款新产品，磅（páng）策机器人团队（duì）希望最早的落地是在（zài）传染（rǎn）病医院和科室。

“COVID-19在全球爆发（fā），让（ràng）我们看到传染性疾（jí）病的可怕。发热（rè）门诊是非常高危（wēi）的一个工（gōng）作（zuò）场景。如果我们按（àn）照严格的隔离、减少（shǎo）感染标准去管理发（fā）热门诊。那么采血机器（qì）人可以减少很大（dà）的（de）风险（xiǎn）。背（bèi）靠哈工（gōng）智能，我们做出这款产品，首要（yào）的动（dòng）机是（shì）从社（shè）会价值上（shàng）考量。”

护士采血（xuè）往（wǎng）往需要在多场景移动情（qíng）况（kuàng）下完成，因此（cǐ），磅策机器人也在研发便携式（shì）采血机器人（rén）。在全（quán）世界来说，采血都是最普遍的就医程序之（zhī）一，采血非常普遍并不意味着它是（shì）一项简单（dān）的（de）事。