助力医（yī）院全（quán）自动化的医疗穿刺采血（xuè）机器人研发成（chéng）功！

COVID-19全（quán）球流行，在应（yīng）对新冠（guàn）疫情时，各国的医疗卫生系统都受到极大挑战。无疑（yí），此轮新（xīn）冠疫（yì）情将影响全（quán）球的医疗卫生体系发展（zhǎn）方向。目前，已经有建筑（zhù）师、医疗卫生顾问讨论如何改变现代医院（yuàn）的设计，让医（yī）疗卫生（shēng）系统能（néng）够更好地应对（duì）危（wēi）机（jī）。

从一方面来看（kàn），新冠疫情爆发早期（qī），医（yī）护人员大量接触感染病人，防护不（bú）到位，医护人（rén）员感染率较高。在（zài）疫情中，问（wèn）诊机器人（rén）、消毒（dú）机器（qì）人、物流机器人等自动化设备成为医院刚需产品。可见，对（duì）于医院（yuàn）来说，未来要减（jiǎn）少医院人员日常（cháng）工作中的感染风险，公共卫生体系将（jiāng）朝着信息化（huà）、自动化方向发展。

来（lái）自哈工智（zhì）能中（zhōng）央研究院的（de）磅（páng）策机器人，从减少感染科护士采血感染风险的愿景（jǐng）出（chū）发，研发了一款在（zài）超声引导（dǎo）下的医疗穿刺采（cǎi）血（xuè）机（jī）器人，实现（xiàn）血（xuè）液（yè）标本（běn）自动收集、标本自（zì）动分（fèn）拣整（zhěng）理，助力医院实现全自动化（huà）验（yàn）检。

哈工（gōng）智能是国内聚（jù）焦于高端智能装备（bèi）制造和人工智能（néng）机器人的高（gāo）科技（jì）上（shàng）市公（gōng）司，聚焦于高端智能装备制造和人工智（zhì）能机器（qì）人，有着深（shēn）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。

虽然哈工智能在工业机器人方面已完成了全产业链布局，但医疗（liáo）与工业（yè）是两个天差地别的行业，磅策（cè）机（jī）器（qì）人如何将工业机（jī）器人研发（fā）的（de）经验移植到医疗领域中（zhōng）？采血机器人如何在医（yī）疗场景（jǐng）中真正实现落地？动脉网（wǎng）采访了磅策机（jī）器人（rén）CEO谢雷（léi）与CTO张兆东。

最为（wéi）普遍（biàn）的采（cǎi）血存在什么样的（de）痛点

磅策机器人团队过去长期与机器人打交道，但是在他们看来，公司（sī）的（de）发展一定是与社会责（zé）任相并重的。积累的技术方向应该用（yòng）到最（zuì）需（xū）要的场景中。

“我（wǒ）们最后（hòu）选（xuǎn）择了医疗机（jī）器人这个领域作为研发尝试（shì）的（de）新领（lǐng）域，用我们在机（jī）器（qì）人领域积累的经验去解（jiě）决医疗（liáo）领域的问题。”

在调研中，磅策机器人的团队（duì）发现，在医（yī）疗机器人应用（yòng）可以（yǐ）大致分为（wéi）四大（dà）方（fāng）向：首先是机器（qì）人（rén）+治（zhì）疗方向;第二是（shì）机器人+诊（zhěn）断;第三是（shì）监护方向;第四是检验检测（cè）方向。谢雷（léi）认为，在治疗领域，已（yǐ）经有很多头部企业聚集，达（dá）芬（fēn）奇机器人所属的直觉外科一骑绝（jué）尘。在诊（zhěn）断领域，更多（duō）偏向AI软件（jiàn）。监护领域更多是硬件设备为（wéi）主（zhǔ）。最后（hòu），磅（páng）策机器人选择诊断检测这个智能机器人（rén）应用相对空白（bái）的细分领（lǐng）域切入（rù）。

最（zuì）初（chū），磅策机器人团队发（fā）现检验科（kē）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（yù）处理环节。试管的（de）摇匀、试管贴（tiē）标等流程能够（gòu）快速将工业机器人产（chǎn）品移（yí）植（zhí）到医疗（liáo）场景中。但磅（páng）策机器人（rén）团队（duì）想（xiǎng）要（yào）做的是（shì）与医（yī）疗场（chǎng）景紧密（mì）结（jié）合的产（chǎn）品，而不是简单地（dì）将（jiāng）工（gōng）业中的（de）产（chǎn）品复制到医疗领域（yù）中。

在调研中，磅策机（jī）器人（rén）团队更进一步发（fā）现，在采血环节，护士被针扎而感（gǎn）染的（de）风险非常大。谢雷表示：“我们想要研发采血机器人来减少护士感染风险（xiǎn），尤其是感染科和传染病医（yī）院的护士（shì）。我（wǒ）们曾经对医护（hù）人员进行过调查，发现年度（dù）人均针（zhēn）刺伤0．75次，辐射下的（de）医生工作和患（huàn）病率超60%。”

除了风险意外，护（hù）士采血工（gōng）作量也非常大。磅策机器人（rén）CEO谢雷告诉动脉网：“在top100的三甲医院，日均（jun1）采血次数（shù）达到6000人次;单（dān）个医护人员日均服（fú）务150人次，检（jiǎn）验师（shī）在很多医院都要充当（dāng）采血（xuè）护士（shì）。”

三维成像（xiàng）保证穿刺精准性

扎针的动作对于护士来说是必修课。但是对（duì）于机器人来说，想（xiǎng）要学习（xí）并完成扎针的动作需要首先（xiān）拥有（yǒu）人类的“视觉能力”和（hé）“判断能力”。

张兆东表示，医用（yòng）场景对于机器人的要求较高（gāo），磅（páng）策的团队在（zài）机（jī）械（xiè）控（kòng）制和人（rén）工智能（néng）领（lǐng）域都有着较深的积累，磅策团队克服的主要（yào）难点在于能（néng）否做到精准穿刺。

“因（yīn）为我们在（zài）机器人领（lǐng）域有着较深的积累，一（yī）开（kāi）始我们（men）认为采血机器人的设计并（bìng）不难，只需要（yào）去模拟护士扎针采（cǎi）血过（guò）程（chéng），用机（jī）械（xiè）控制原理去完成就行。真（zhēn）正研发（fā）设计后（hòu）才发现真正的难题在血（xuè）管选择和穿刺控制上。因为血管的狭（xiá）窄（zhǎi）程度、深度、走向不同，穿刺的深度都有不同。在工（gōng）业机器人设计中，我（wǒ）们只需要让（ràng）机器人从A点到B点，但（dàn）是（shì）在（zài）采血机（jī）器（qì）人的设计中，需要（yào）机器人（rén）做出精准的判（pàn）断和（hé）决策。”

为了让采血机器人（rén）能够透（tòu）视血管，磅策（cè）机器人研究了（le）很多机器视觉AI技术，整合两（liǎng）种技术实现精准穿（chuān）刺。

首先是红外成像技术，通过血管中血红蛋白（bái）的对红外光的（de）反射，采集（jí）血管（guǎn）走向的（de）数据，然（rán）后是应用超声成像（xiàng）。

“红外成像（xiàng）的图像就像是平面的GPS，在天空（kōng）中虽（suī）然能（néng）看到具体的（de）坐标，但是无法判断（duàn）地下是否还（hái）有东（dōng）西。在（zài）采血过程中，护士可以通过感（gǎn）觉判断针进（jìn）入血管的（de）深度，但是对机器（qì）而言，它是（shì）无法感知的（de）。”

为了（le）让机器能够（gòu）立体、精准地感（gǎn）知（zhī）血管的存在（zài），磅策机（jī）器人决定在成像模块中加上超（chāo）声图像。

加（jiā）上超声图像，这让磅策机器人团（tuán）队遇到了不小的困难，整个技（jì）术团队大多（duō）数都没有医学超（chāo）声图（tú）像解析经（jīng）验。我们通过很多行（háng）业内医学超声专（zhuān）家给我们（men）补（bǔ）充了丰富的（de）相关经验（yàn），并达成在医学超（chāo）声影（yǐng）像下（xià）穿（chuān）刺（cì）应用的长期合作（zuò）。

“大（dà）家（jiā）都（dōu）知道超声需（xū）要医（yī）务人员打在（zài）正确的位（wèi）置才能获得图像（xiàng），不是说超（chāo）声随意在什（shí）么地方都（dōu）能获得图像。在（zài）采血机器人上，超声探头（tóu）必须要与血管有一定角度，才能获得图像（xiàng）。我们在将这些要求转化（huà）为工（gōng）程（chéng）语（yǔ）言时下（xià）了很多功夫。”

应用超声图像方面（miàn）是磅策团队研（yán）发（fā）投入花费时间最多的环节。有了超声图（tú）像后，可以掌（zhǎng）握血管切面的图（tú）像，获（huò）得血管直径、深度的信息（xī），帮助（zhù）采（cǎi）血机器人建立（lì）起血管（guǎn）的三维坐（zuò）标。

结合了红（hóng）外（wài）成像和超声成像的磅（páng）策（cè）机器人在辅（fǔ）助超声定（dìng）位（wèi）下，可以实（shí）现快速（sù）3D图像（xiàng）定（dìng）位，根据成像（xiàng）的血管分布图，快速计算出最优血管。在（zài）血管分割方面，通过超声图像进（jìn）行探测并分（fèn）割出动静（jìng）脉（mò）的直径与位置。

在空间运动控制上，通过图（tú）像（xiàng）与超声的融合处理（lǐ），该机（jī）器人（rén）可以（yǐ）计算出（chū）运动轨迹并完（wán）成穿（chuān）刺采血。

两种图像识（shí）别技术的叠加，大大提（tí）高磅策机（jī）器人穿刺（cì）的（de）精准度。通（tōng）过精准（zhǔn）的计算，采血机器（qì）人能够控制采（cǎi）血穿刺的入针角度和穿（chuān）刺（cì）深（shēn）度（dù），给患（huàn）者带来的疼（téng）痛感低于人工穿刺。

为了让采血机器（qì）人穿刺与（yǔ）护（hù）士采血的仿真（zhēn）程度更高，磅策机器人还增加（jiā）了穿刺力反馈控制模块，可以实时监测（cè）穿刺（cì）力距，电机失速的（de）数（shù）据变（biàn）化，辅助视觉（jiào）及（jí）运（yùn）动部件的算法闭环，更好地提高穿刺的稳定性。

“在力反馈这一块，我们也花费了较多时间研发，我们去问（wèn）护士（shì）如何做（zuò）到一针见血，护士（shì）告诉我们，人的血管在皮肤下有一种特殊的感觉，当（dāng）针（zhēn）穿刺进入血管后（hòu）会有一（yī）种（zhǒng）‘空落感’ 。机器捕捉这种（zhǒng）特殊的感觉是很难的。我们（men）想出了一个办法（fǎ）是加很多传（chuán）感器（qì），预测力量的变化。”

磅策（cè）机器（qì）人的产品目前还在研（yán）发迭代中，现（xiàn）在磅策的产品已经可以做（zuò）到（dào）在一分钟（zhōng）内完成采血。目前，磅策的采血机器人（rén）可以分为（wéi）六大系统：

穿刺采血系统（tǒng）：可以在（zài）医学图像AI计算后，进行引（yǐn）导穿刺（cì）;

电（diàn）子压脉（mò）系统：可以实现接触膜更换，以及手（shǒu）臂的恒力压（yā）紧;

试管管理系统：实现试管贴标、试管分拣、试管摇匀等（děng）工作（zuò）;

耗材管理系统：自动实（shí）现针头更（gèng）换、消毒试剂更换和耦合剂（jì）更换;

止血护理系统：自动实现止（zhǐ）血压紧（jǐn）处理;

人机交互系（xì）统：通（tōng）过HIS/LIS系统，实（shí）现自动数据核对，同时进（jìn）行（háng）示范教（jiāo）学展示。

通过（guò）六大（dà）系统覆盖（gài）了采血（xuè）过（guò）程的各（gè）个环（huán）节。保证穿（chuān）刺及采（cǎi）血成标准化，保证全流程（chéng）符合采血标（biāo）准且监控防错环节;避免患者及医护（hù）人员全程交（jiāo）叉（chā）感染问题、针刺伤问题。在自动化方面，采血及穿刺全流程自主无（wú）需（xū）人（rén）员介入干预。多（duō）种技术的叠加也保证了磅策机（jī）器（qì）人的产（chǎn）品能够应对肥胖患（huàn）者、老年患者等各种特殊体（tǐ）质患者。

希望首先落地于传染病（bìng）医院

在落地场景上，谢雷表示（shì），作（zuò）为一款新产（chǎn）品，磅策机器人团队希望最（zuì）早的落地是在传染病医院和科（kē）室。

“COVID-19在全球（qiú）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一个工作（zuò）场景（jǐng）。如果我们按照严格的隔（gé）离、减少感染标（biāo）准（zhǔn）去管理发热（rè）门诊。那么（me）采血（xuè）机器（qì）人可以减少（shǎo）很大的（de）风险。背靠（kào）哈工智能，我们（men）做出这款产品，首要的动机是从社会价值上考量。”

护（hù）士采血（xuè）往往需要在多场（chǎng）景移（yí）动（dòng）情（qíng）况下完（wán）成，因此，磅策机器人（rén）也在（zài）研发便携式采血机器（qì）人。在（zài）全（quán）世（shì）界来说，采血都是最普遍的就医（yī）程序（xù）之一（yī），采血非常普遍并不意味着它是（shì）一项简单的事。