助（zhù）力医院（yuàn）全自动化的医疗穿刺采血机（jī）器（qì）人研发成功！

COVID-19全球流（liú）行（háng），在应（yīng）对新冠（guàn）疫（yì）情（qíng）时，各国的医疗（liáo）卫生系（xì）统都受（shòu）到极大挑战（zhàn）。无疑，此轮（lún）新冠疫情（qíng）将影响全球的（de）医疗卫生体系发展方（fāng）向。目前，已经（jīng）有建筑师、医（yī）疗（liáo）卫（wèi）生顾问讨论（lùn）如何改变现代医院的设计，让（ràng）医疗卫生系统能够（gòu）更好地应对危机。

从一方面来看，新冠疫情爆发早期，医护人员大量接触感染病人，防（fáng）护不到位，医（yī）护人员感染率较高。在疫情（qíng）中，问诊机器人、消毒机（jī）器人、物（wù）流机器人等（děng）自（zì）动化设备成为医院刚（gāng）需（xū）产品。可见，对于医院来说，未（wèi）来要减少医（yī）院人员日常工作中的（de）感染风险，公共卫生体系将朝（cháo）着信息（xī）化、自动化方向发展。

来自（zì）哈（hā）工（gōng）智能（néng）中央研究院的磅策机器人，从减少感染科护（hù）士采血（xuè）感染风（fēng）险的愿景出发，研发（fā）了一款在超（chāo）声引导下的医疗穿刺采（cǎi）血机器人（rén），实（shí）现（xiàn）血液（yè）标本自动收集、标本自动分拣整理，助力医院实现全自动化验检（jiǎn）。

哈工（gōng）智能是国内聚焦（jiāo）于高端智能装备制（zhì）造（zào）和人工智能机器人的高科技上市（shì）公司，聚焦（jiāo）于（yú）高端智能（néng）装（zhuāng）备制造（zào）和人工智能机器人，有着（zhe）深厚的机器人研发经验，并以AI+ROBOT为核心发（fā）展（zhǎn）理念（niàn），完善机（jī）器人生态圈。

虽然（rán）哈工智能在工业机器（qì）人方面已（yǐ）完成了全产业链布局，但医疗（liáo）与工业是（shì）两个天差地（dì）别的行业，磅策机器（qì）人如何（hé）将工业机器（qì）人研发的经验移植到（dào）医疗（liáo）领域中（zhōng）？采血机器人（rén）如何在医疗场景中真正（zhèng）实现落地？动脉网（wǎng）采访了磅策机器人CEO谢雷与CTO张兆东。

最为普（pǔ）遍的采血存在什（shí）么样的痛点

磅策（cè）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（yǔ）社会责任相并（bìng）重的。积累的技（jì）术方向应该用到最需要的场景中。

“我们最（zuì）后选（xuǎn）择了医疗机器（qì）人（rén）这（zhè）个领（lǐng）域作为研发尝试的新（xīn）领域（yù），用我们在机器人领（lǐng）域积累的经验去解决医疗领域的问（wèn）题。”

在（zài）调研中，磅策机（jī）器人的团队发现，在医疗机（jī）器人应用可以大致分为四大（dà）方向（xiàng）：首先是机器人+治疗（liáo）方向;第二是机器人（rén）+诊断;第三是监护（hù）方向;第四是检验检测方向。谢雷认为，在治疗领域（yù），已经有很多头部企业聚集，达芬（fēn）奇（qí）机器人所属的直觉外（wài）科一骑绝尘。在诊断领域，更多偏向AI软件。监（jiān）护领域更多是硬件设备为主。最后，磅策机器人选（xuǎn）择诊（zhěn）断检测这个智能（néng）机器人应（yīng）用相对空白的（de）细分领域切入。

最初，磅策机器人团（tuán）队发（fā）现检验科最容易和（hé）机（jī）器人结合的环节是采血后对血（xuè）液试管的预（yù）处理环节。试（shì）管的（de）摇匀、试管贴标（biāo）等（děng）流（liú）程能（néng）够快速将工业机器人产（chǎn）品移植（zhí）到（dào）医疗场景中。但磅策机器人团队想要做的是（shì）与医疗场景紧密结合的（de）产品，而（ér）不是简单地将（jiāng）工业中的产品复制到医疗领（lǐng）域中。

在（zài）调研中，磅策机器（qì）人团队（duì）更进一步（bù）发现，在采血环节，护士被针扎（zhā）而（ér）感染（rǎn）的风险（xiǎn）非常大。谢雷表示（shì）：“我们想要研发采血（xuè）机器人来减（jiǎn）少护士感染风险，尤其是感染（rǎn）科和传染病医院的护（hù）士。我们曾经对（duì）医护人员进行过调查（chá），发现（xiàn）年度人均针刺伤0．75次，辐射下的医生（shēng）工作和患病率超60%。”

除了风险意外，护士采血（xuè）工作量也非常大。磅策机器（qì）人CEO谢（xiè）雷告（gào）诉动脉网（wǎng）：“在top100的三（sān）甲医院（yuàn），日（rì）均采血次数达到6000人次（cì）;单个医护人员日（rì）均服务150人次，检验师（shī）在很多医院（yuàn）都要充当采血护士。”

三维成（chéng）像（xiàng）保证穿刺精准性

扎针的动作对于护（hù）士来说是必修课。但是对于（yú）机（jī）器人来说，想要学（xué）习并完成扎针的动作需要首（shǒu）先拥有人类的“视觉（jiào）能力”和“判断能力”。

张兆东表示，医用场（chǎng）景对于机器（qì）人的要求较高，磅（páng）策的团队（duì）在机械控（kòng）制（zhì）和（hé）人工智（zhì）能领域都有着较深的积累，磅策团队克（kè）服的主要难点在于能（néng）否做（zuò）到精准穿（chuān）刺。

“因（yīn）为我（wǒ）们在机（jī）器人（rén）领域（yù）有着较深的积累，一开始我们认为采血（xuè）机器人的设计并不难，只需要去（qù）模拟护士扎（zhā）针采血过程，用机械控制原（yuán）理去完成就行。真正（zhèng）研发设（shè）计后才发现（xiàn）真正的（de）难（nán）题在（zài）血（xuè）管选择和穿刺控制（zhì）上（shàng）。因为血管的狭（xiá）窄程度、深度、走向不同（tóng），穿刺的深度都有不同。在工业机器人设计中，我们（men）只需（xū）要让机器（qì）人从A点到B点，但是在采（cǎi）血机器人的设计（jì）中，需要机器人做（zuò）出精准（zhǔn）的判（pàn）断和决策。”

为（wéi）了让采血机器人能够透视（shì）血管，磅策机器人研（yán）究了很多（duō）机器（qì）视（shì）觉AI技术，整合两种技术实（shí）现精准穿刺（cì）。

首先是红外成像技（jì）术，通过血管中（zhōng）血红蛋白的对红（hóng）外（wài）光的反（fǎn）射，采集血管走向的数据，然后（hòu）是应用超声成像。

“红外成像的图像就像是平（píng）面（miàn）的GPS，在（zài）天空中虽然能（néng）看到（dào）具体的坐标，但是（shì）无法判断地下是（shì）否还（hái）有东西（xī）。在采血过程中，护士可以通过感觉判（pàn）断（duàn）针进（jìn）入血管的深度，但是对机器而言，它是无法感知的。”

为了让机器（qì）能够立（lì）体（tǐ）、精（jīng）准地感知血（xuè）管的存（cún）在，磅策机器人决定（dìng）在成像模块中加上（shàng）超声图（tú）像。

加上（shàng）超声图像，这让磅策机（jī）器人团（tuán）队遇到（dào）了不小的困难，整个技术团队大（dà）多（duō）数（shù）都（dōu）没有医学超（chāo）声图像解析经验。我们通过很（hěn）多行（háng）业内医学超（chāo）声专家给我们补充了丰富（fù）的相关经验，并达成在医学超声影像下（xià）穿刺应（yīng）用的长（zhǎng）期合（hé）作。

“大家都知道超声需（xū）要医（yī）务（wù）人员打在正确的位置才能获得图（tú）像，不是说超声随意在什么地（dì）方都能获（huò）得图（tú）像。在采血（xuè）机器（qì）人上，超声探头必须要与（yǔ）血管有一定角度，才能获得图像。我们在将这些要求转化为工程语（yǔ）言时下了很多功夫。”

应用超声（shēng）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（shēng）图（tú）像后，可以掌握（wò）血管切面的（de）图像，获得（dé）血管直径、深度的信（xìn）息，帮助采血机器人建立起血管（guǎn）的三维坐标（biāo）。

结合了红（hóng）外成像和超声成像的（de）磅策（cè）机器人在（zài）辅助超声定位（wèi）下，可以实现快速3D图像（xiàng）定位，根（gēn）据成（chéng）像的血管分布图，快速计（jì）算出最优血管。在血管（guǎn）分割（gē）方面，通过超声图像进行（háng）探（tàn）测并分割出动（dòng）静脉的直径与位置（zhì）。

在空间运动（dòng）控制上，通过图像（xiàng）与超声的融合处理，该机器人可（kě）以计算（suàn）出运动轨迹并（bìng）完（wán）成穿刺采（cǎi）血。

两种图像识别技术的（de）叠加（jiā），大大（dà）提高磅策机器人穿（chuān）刺的精准度。通过精准的（de）计算（suàn），采血机器人能够控制（zhì）采血穿刺的入针角度和穿刺深度，给患者带来的疼痛感低于人工穿刺。

为了让采血机器人穿刺与护士采（cǎi）血的仿（fǎng）真程（chéng）度更（gèng）高，磅策机器人还增加了（le）穿刺力反馈控制模块，可以实时监测穿刺力距，电机失速的（de）数据变化，辅助视觉（jiào）及（jí）运（yùn）动部件的（de）算法闭（bì）环，更好地提高穿（chuān）刺（cì）的稳定性。

“在力反馈这（zhè）一（yī）块（kuài），我们也花费了较多时间研发，我们去问护士如（rú）何做到一针见血，护士告（gào）诉（sù）我们，人的血管在皮肤下有一种特（tè）殊的感觉，当（dāng）针穿刺进入（rù）血（xuè）管后会有一种‘空落感’ 。机器捕（bǔ）捉（zhuō）这种特殊的感（gǎn）觉是（shì）很（hěn）难的。我（wǒ）们想出了一个办（bàn）法是加很多传感器，预测力量的变化（huà）。”

磅策机器（qì）人的（de）产品（pǐn）目（mù）前还在研发迭（dié）代中，现在磅（páng）策的产品已经可以做到在一（yī）分钟内完成采血（xuè）。目前，磅策的采血机器人可以分为六大系统：

穿刺采血系（xì）统：可以在医学图像AI计算后，进（jìn）行引导穿刺（cì）;

电（diàn）子（zǐ）压脉系统：可以实现接触（chù）膜更换，以及（jí）手臂的（de）恒（héng）力压（yā）紧（jǐn）;

试管（guǎn）管理系统：实现试管贴标（biāo）、试（shì）管分拣、试管摇匀等工（gōng）作;

耗材管理系（xì）统：自动实现针头（tóu）更换、消毒试（shì）剂更换（huàn）和耦合剂更换;

止血护（hù）理系（xì）统：自动实（shí）现止血（xuè）压紧处理;

人机交互系统：通过HIS/LIS系统（tǒng），实现自动数据（jù）核对，同（tóng）时进（jìn）行示范教（jiāo）学（xué）展示。

通过六大系统覆盖（gài）了采血过程的各个环节（jiē）。保证穿刺及（jí）采（cǎi）血成标准化，保（bǎo）证全流程符合（hé）采（cǎi）血标准且监控防错环节（jiē）;避免（miǎn）患者及医护人员全程交叉感染问题（tí）、针刺伤问题。在自动化方面，采血及穿刺全流程自主无需人员介入干预。多种技术的叠加也保证了磅策机（jī）器（qì）人的产品能够应对（duì）肥胖患者、老年患者等各种特殊体质（zhì）患（huàn）者。

希（xī）望首（shǒu）先落地（dì）于传（chuán）染病医院

在落地场景（jǐng）上，谢雷表示，作为一款新产品（pǐn），磅（páng）策机（jī）器人团队希望最（zuì）早的落地是在（zài）传染病（bìng）医院和科室。

“COVID-19在（zài）全球爆（bào）发（fā），让（ràng）我们看（kàn）到传染性（xìng）疾病的可怕。发热门诊是非常高危的一个（gè）工作（zuò）场景。如果我们（men）按照严格的隔（gé）离（lí）、减少感染标（biāo）准去（qù）管理发热（rè）门诊。那么（me）采血机器人可（kě）以减少很大的风（fēng）险。背靠哈工智能，我们（men）做出这（zhè）款产品，首要的动机是从社会价（jià）值（zhí）上考量。”

护士采（cǎi）血往往需要在多场景移动情（qíng）况下（xià）完成（chéng），因（yīn）此，磅策机器人也在研发便携（xié）式（shì）采血机器人。在全世界来（lái）说，采血都是最普（pǔ）遍（biàn）的就医程序之一（yī），采（cǎi）血（xuè）非常普遍（biàn）并不意味着它是一项简单的事。