助力（lì）医院全自（zì）动化（huà）的医疗穿刺采血（xuè）机器（qì）人（rén）研发成功！

COVID-19全球流行，在（zài）应对新冠（guàn）疫情时（shí），各国的医疗卫（wèi）生系统（tǒng）都受到极大挑战。无疑，此轮新冠疫情（qíng）将（jiāng）影响全球的医疗（liáo）卫生（shēng）体系发展方向。目（mù）前，已经有建筑师、医疗卫（wèi）生顾问讨论如何改变现代医院的设（shè）计，让医疗卫生系统（tǒng）能够更好（hǎo）地（dì）应对危机。

从（cóng）一方面来看，新冠疫情爆发（fā）早（zǎo）期，医护人员大量接触感染病人，防（fáng）护不到（dào）位，医护人员（yuán）感染率较高。在疫情中，问诊机器人、消（xiāo）毒机器人、物流机器人等自动化设（shè）备成为（wéi）医院刚需产品（pǐn）。可（kě）见（jiàn），对于医院来说，未来要（yào）减少医（yī）院人员日（rì）常（cháng）工作中的感染风险，公共卫（wèi）生体系（xì）将朝（cháo）着信（xìn）息化、自动（dòng）化方（fāng）向发展。

来自哈工智能中央（yāng）研究院的磅策机（jī）器人，从减少感染科护（hù）士采（cǎi）血感染风险的愿景出发，研（yán）发了一款在超（chāo）声引导下的医疗（liáo）穿刺采血机（jī）器人（rén），实现血液标本自动收集（jí）、标本自动分（fèn）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能（néng）装备制造和人工智能机器人的高（gāo）科技上市公司，聚（jù）焦于（yú）高端智能装备制造和人工智能机（jī）器人（rén），有着深厚的机器人（rén）研（yán）发经验，并以AI+ROBOT为（wéi）核心发展理念，完（wán）善机器人生态（tài）圈。

虽然哈工智能在工（gōng）业机器人方面已完成了（le）全（quán）产业（yè）链布局，但医疗与工业是（shì）两个天差地（dì）别（bié）的（de）行业，磅策机（jī）器人（rén）如何将（jiāng）工业机器人研发的经验移植到医（yī）疗领域中？采血（xuè）机器人如何（hé）在医（yī）疗场景中真（zhēn）正实（shí）现（xiàn）落地（dì）？动脉网采访了磅策机器人CEO谢雷（léi）与CTO张（zhāng）兆东（dōng）。

最为（wéi）普遍的采血存在什么样的痛（tòng）点

磅策机（jī）器人团队过去长（zhǎng）期与机器（qì）人打（dǎ）交道（dào），但是在（zài）他们看来，公司的发展一（yī）定是与社会（huì）责任相并重的。积累的技术方向应该（gāi）用到最需要（yào）的场景中。

“我们最（zuì）后选择了医疗机器（qì）人这（zhè）个领域作为研发尝（cháng）试的新（xīn）领域，用我们在机器人领域积累（lèi）的经验去解决（jué）医疗（liáo）领（lǐng）域的（de）问题。”

在（zài）调研中，磅（páng）策机器人的团队（duì）发现（xiàn），在医疗机器（qì）人应用可（kě）以大致分为四大方向：首（shǒu）先是机器人+治疗方向;第二是机器人（rén）+诊断（duàn）;第三是监护方向;第四是检（jiǎn）验检测方向。谢雷认为，在治疗领域，已经（jīng）有很多头部企业聚集，达芬奇（qí）机器人所属的直觉外科一（yī）骑绝尘。在诊断（duàn）领域，更多偏向AI软件。监（jiān）护领域更（gèng）多是硬件设备为（wéi）主。最后，磅策机器（qì）人选择诊断（duàn）检（jiǎn）测这个智（zhì）能机器人应用相（xiàng）对空白（bái）的细分领（lǐng）域切（qiē）入。

最初，磅策机器（qì）人团队发现检验科最容易和机器人（rén）结合的环（huán）节是采血（xuè）后（hòu）对血液试管的预处（chù）理环节。试管的摇匀、试管贴标等流程能（néng）够快（kuài）速将工业机（jī）器人产品（pǐn）移植到医疗（liáo）场景中。但磅策机器（qì）人团（tuán）队想要做的是与（yǔ）医疗场（chǎng）景紧密结合的（de）产品，而不是（shì）简单地将工业中的产品复制（zhì）到（dào）医疗（liáo）领域中。

在调（diào）研中，磅（páng）策机器人团队更进一步发现，在（zài）采血环节，护士被针扎而感染的（de）风险非常大。谢（xiè）雷表示：“我（wǒ）们想要研发采血（xuè）机器人（rén）来（lái）减少护士（shì）感染风（fēng）险，尤其是感染科和传染病医院（yuàn）的护士。我们曾经对（duì）医护人员进行过调查（chá），发（fā）现年度（dù）人均针刺伤0．75次，辐（fú）射下的医生工作（zuò）和患病率超60%。”

除了风险意外，护士采血工作量也（yě）非常大。磅策机器（qì）人CEO谢雷（léi）告诉动脉网：“在（zài）top100的三甲医院（yuàn），日均采血次数达到6000人次;单个医（yī）护人员日均服务150人次，检验师在很（hěn）多（duō）医院都要充当采血护士。”

三维成像保（bǎo）证穿刺精准性

扎针的动作对于护士来说是必修课。但是对于机器人来说，想要学习（xí）并（bìng）完成扎（zhā）针（zhēn）的动（dòng）作需要首先拥（yōng）有人类的“视觉能力”和“判断能力”。

张兆（zhào）东（dōng）表示，医用场景对（duì）于机器人的要求较高，磅策的团（tuán）队在机械（xiè）控制和人（rén）工智能领域都有着较（jiào）深的积累，磅（páng）策团队（duì）克服的主要难（nán）点在（zài）于（yú）能否做到精（jīng）准穿刺。

“因为我（wǒ）们在机器人（rén）领域有着（zhe）较深的积累，一开始我们认为（wéi）采血机器人（rén）的设计并不难，只需要去模拟护士扎针采血过程（chéng），用机械控制原理去完成就行。真正（zhèng）研发设计后才（cái）发现真正的（de）难题（tí）在（zài）血管选择和穿（chuān）刺控制上（shàng）。因为血管的狭（xiá）窄程度、深度、走向（xiàng）不同，穿刺的深度都有不同。在工业机器人设（shè）计中，我们（men）只需要让机（jī）器人从A点（diǎn）到B点，但是在采血机（jī）器人的设计中，需要机器人做出精准的判断和决策（cè）。”

为了让采血机器人能（néng）够透视血管，磅策机器人研究了（le）很多（duō）机器（qì）视觉AI技术，整合两种（zhǒng）技术实现（xiàn）精（jīng）准穿刺。

首（shǒu）先是红外成像技（jì）术，通（tōng）过血管中血（xuè）红蛋白的对红外光的反射，采集血（xuè）管（guǎn）走向的数（shù）据，然（rán）后是应用（yòng）超声成像。

“红外成（chéng）像的图像（xiàng）就像（xiàng）是平面的（de）GPS，在天空中虽然能看到具体的坐标，但是无法判断地下（xià）是否还有（yǒu）东西。在采血过程（chéng）中，护士可以通过感觉判断针进入血（xuè）管的深度，但是对机器而（ér）言，它是无法感知的。”

为了让机器能够立体、精（jīng）准地感知血管的存在，磅策机器人决定（dìng）在成像模块中加上超声图像。

加（jiā）上超声（shēng）图像，这让磅策机器人团队遇到了不小的（de）困难，整个技术团队大多数都没有医（yī）学超声图像解析经验。我们（men）通过（guò）很多行业内医学超声专家给我们补充了（le）丰富的（de）相关经验（yàn），并达成在（zài）医学超声影像下穿刺应（yīng）用的长期合作。

“大家都知道超声需（xū）要医务人员（yuán）打在（zài）正确的位（wèi）置才能获（huò）得图像，不是说超声随意在什么地方（fāng）都能获得图像。在采血（xuè）机（jī）器（qì）人上，超声探头必须（xū）要与血管有一（yī）定角度（dù），才能（néng）获（huò）得（dé）图像（xiàng）。我（wǒ）们在（zài）将这些（xiē）要求转化为工（gōng）程语言时下（xià）了很多功夫。”

应（yīng）用超声（shēng）图像方面是磅（páng）策团队研发投入花费时间最多的环节。有了超声图像后，可以掌握血管切面的图像，获（huò）得血管直（zhí）径、深度的信息，帮助采（cǎi）血机器人建立起（qǐ）血管的三维坐标。

结（jié）合了红（hóng）外成像和超声成像（xiàng）的磅策机器人在辅助超声定位下，可以实现快速3D图像定位，根据成像的（de）血管分布图，快速计（jì）算（suàn）出最优血管。在血管（guǎn）分割方面，通过超（chāo）声图像进行（háng）探测并分割出（chū）动静脉的直径（jìng）与（yǔ）位置。

在空间运（yùn）动控制上，通过图像与（yǔ）超声的融合处理，该机器人可以（yǐ）计算（suàn）出运动轨（guǐ）迹（jì）并完成（chéng）穿刺采血（xuè）。

两种图像识别技术（shù）的叠加，大（dà）大提高磅策机器人（rén）穿刺（cì）的精准度。通过精准的计算，采血机器（qì）人能够控制采血穿刺的入针（zhēn）角（jiǎo）度和穿刺深（shēn）度，给（gěi）患者带来的（de）疼痛感低于人工穿刺（cì）。

为了（le）让采血机器（qì）人穿刺与（yǔ）护（hù）士采血的仿（fǎng）真程度更高（gāo），磅策机器人还增加了（le）穿刺力反（fǎn）馈控制模块，可以实时监测穿（chuān）刺力距，电机失速（sù）的数据变化，辅助视（shì）觉（jiào）及运动（dòng）部件的算法闭环，更（gèng）好地提高穿刺的稳定（dìng）性（xìng）。

“在力反馈这一块（kuài），我们也花费（fèi）了较多时间（jiān）研（yán）发，我们去问护士如（rú）何做（zuò）到一针见血，护士告诉我们，人的血管（guǎn）在皮肤下有（yǒu）一种（zhǒng）特殊（shū）的（de）感觉（jiào），当针穿刺（cì）进（jìn）入（rù）血（xuè）管后会有一种‘空落（luò）感’ 。机器捕捉这种特殊（shū）的（de）感觉是很难的。我们想（xiǎng）出了一个（gè）办法（fǎ）是加很多传感器，预测力量的变化。”

磅策机器人的产品（pǐn）目前还（hái）在（zài）研发迭代中，现在磅策（cè）的产品（pǐn）已经可以（yǐ）做到在一分（fèn）钟内完成采血。目（mù）前，磅策（cè）的采（cǎi）血机（jī）器人可以分为六（liù）大系统：

穿刺采血系统：可以（yǐ）在医学图像AI计算后，进行（háng）引导穿刺;

电子压脉系统：可以实现接触膜更（gèng）换（huàn），以及手臂的恒力压（yā）紧;

试管管理系统（tǒng）：实现试管贴（tiē）标、试管分拣、试（shì）管摇匀等（děng）工作;

耗材管理系（xì）统：自动实现针（zhēn）头更换、消毒试剂更换和耦合（hé）剂更换（huàn）;

止（zhǐ）血（xuè）护理系统：自（zì）动实现止血压紧（jǐn）处理;

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

通过六大系统覆盖了采（cǎi）血过程（chéng）的各个环节。保证穿刺及采（cǎi）血（xuè）成标准化，保证（zhèng）全流程符（fú）合采血标准且监控防错环（huán）节;避免患者及医护人员全程交叉感染问题（tí）、针刺伤问题（tí）。在（zài）自动（dòng）化方（fāng）面，采血及（jí）穿刺全（quán）流程自主无需人员介入干（gàn）预。多种技术的叠加也保证了磅策（cè）机器（qì）人（rén）的产品能够应对肥（féi）胖患者（zhě）、老年患者等（děng）各种特（tè）殊体（tǐ）质患者。

希（xī）望（wàng）首先落（luò）地于传染病医院

在落地场（chǎng）景上，谢雷（léi）表示，作为一款新产品，磅（páng）策机器（qì）人团队希望（wàng）最（zuì）早的落地是在传染病医院和科室（shì）。

“COVID-19在全球（qiú）爆发，让我们看到传染性疾病的可怕。发热门诊是非常高危的（de）一个工（gōng）作（zuò）场景。如果我们按照（zhào）严（yán）格（gé）的（de）隔离、减（jiǎn）少感染（rǎn）标准去（qù）管理发（fā）热门诊（zhěn）。那么采血（xuè）机器人可（kě）以减少（shǎo）很大的风（fēng）险。背靠哈工智能，我们做出这（zhè）款产品，首要的动机是从社（shè）会价值上考量。”

护士采（cǎi）血往往需要在多（duō）场（chǎng）景移动情（qíng）况下完成，因此，磅（páng）策机器人也在研发（fā）便携式（shì）采血机器人。在全（quán）世界（jiè）来说，采血（xuè）都是最普（pǔ）遍的就医程序之一，采血非常普遍并不意味（wèi）着它是一项简单的事。