同济大年夜学团队研发自动扎针机械人实现自动静脉穿刺“快准稳”

同济大学科研团队针对疫情中的临床需求，设计研发的自动扎针采血机器人一经问世，立时引起各领域广泛关注。

“扎针采血机器人是一种自动化的设备，它不仅能减少交叉传染，还能进行大批量扎针采血事情，这样就大大减轻了医护职员的事情包袱。
” 同济大学电子与信息工程学院副教授、项目卖力人齐鹏对 DeepTech 说。

据理解，该项目已得到八项专利授权，目前正在申请其他三十余项专利，春节后即将陆续在医院进行实验测试。

扎针采血机器人 “三大法宝” 显灵通

扎针采血机器人系统有 “三大法宝”，保障机器人扎针比人工操作 “更快、更精准、更稳定”，并避免医患交叉传染、实现 “无打仗” 医疗自动化。

图丨扎针采血机器人设计事理（来源：受访者）

第一，能够准确识别皮下静脉的近红外摄像头，使机器人 “双眼” 看得更清晰，并通过机器学习算法迅速定位出适宜的扎针点，提高静脉穿刺效率，实现扎针采血过程 “更快”。

纵然是肥胖、深色皮肤、休克病人、婴幼儿等肉眼难以被不雅观察到皮下静脉的分外群体，在近红外光下也能清晰可见。
利用近红外成像，使机器人像拥有 “天眼” 一样，能够快速识别患者注射区域的静脉分布信息。

第二，有效识别静脉深度的超声探头，使机器人扎得 “更精准”。

常日在判断静脉血管的位置时，医护职员通过目测以及手感来 “推测”。
结合近红外和超声成像，该机器人可以将血管的走向和深度转化为精准的 “坐标”。

图丨多模态图像勾引静脉穿刺机器人系统（来源：受访者）

基于独特的成像事理，近红外和超声可以不受环境光的滋扰，清晰辨识患者皮下浅静脉血管并识别血管深度。

“超声赞助机器人穿刺一贯是手术机器人的热门研究方向，我们结合图像处理技能和机器学习方法，与超声设备厂家的工程师不断互换，致力于找到图像更稳定、处理速率更快的超声定位办理方案。
” 齐鹏见告 DeepTech。

第三，小型、机动机器人系统实现自动化扎针采血，标准化操作让扎针 “更稳定”。

静脉穿刺机器人通过自身精确运行的机器系统，可以将穿刺针的定位偏差掌握在 0.2mm 以内。
在对血管进行精准成像的根本上，机器人可将穿刺针的针尖精准、稳定地送到血管腔的中心。

此外，齐鹏团队还结合本钱考虑，将力控传感器从物理手段硬件上的监控转变为算法上的 “虚拟传感器”。

针对疫情防控实际需求，立足办理科学问题

齐鹏博士毕业于英国伦敦国王学院机器人专业，师从医疗机器人专家 Kaspar Althoefer 教授和机构学与机器人领域专家戴建生教授。

他曾任新加坡国立大学生物医学工程系研究员、喷鼻香港中文大学访问学者，有近十年从事医疗机器人血管参与穿刺研究的经历。
研究方向包括医疗机器人、机器学习、智能传感与交互等。

图丨齐鹏（来源：受访者）

2016 年，齐鹏博士返国到同济大学事情，其特殊提到加入由葛均波院士发起的中国心血管年夜夫创新俱乐部，使他在医工交叉互助中不断创造临床痛点，逐渐形成跨学科思维，利用工程技能办理问题。

疫情期间，齐鹏关注到医护职员因穿着防护服、护目镜等扎针不便，人手短缺的情形。
特殊是扎针采血时医患近间隔打仗，会增加医护职员被传染的风险。
“无打仗、扎针难” 成为一个亟待办理的问题。

“疫情当前，当看到医护职员纷纭请缨赴前哨，我深受冲动。
虽然无法奔赴前哨，作为科研职员也要为抗疫尽一份力，以是我们决定自主研发扎针采血机器人。
”

2020 年 3 月，该项目正式启动，齐鹏团队由医学、打算机、软件、掌握、机器、交互设计等多学科背景的研究职员组成。

图丨自动扎针采血机器人项目团队（来源：受访者）

齐鹏见告 DeepTech，“在高校中，我们是作为技能的引领，从科学问题出发，不断打破创新，探索新的技能，更好地办理实际问题。
同时，培养具有夯实技能背景和创新思维的学生，从事医疗机器人的研发事情。
”

多场景、多中央实验将同步进行

齐鹏表示，目前扎针采血机器人项目已迭代研发出多款原型机，春节过后会陆续与各互助医院开展联合实验。
“我们乐意洞开互助，与各领域专家和资源共同推进这一项运用的落地发展。
”

一方面是针对普通人扎针采血的大范围实验测试，以确定它的准确率、效率。

另一方面是针对分外群体的扎针采血，包括肥胖、深色皮肤、休克病人、婴幼儿等患者。
尤其是婴幼儿由于血管细的生理特色，护士每每难以精准扎针，多次扎针可能会造成皮下组织受损等。

图丨扎针采血机器人（来源：受访者）

齐鹏曾和某儿童医院的年夜夫互换过，对婴幼儿群体的自动精准扎针的需求非常急迫。

“纵然是有二三十年扎针履历的医护职员，在面对婴幼儿扎针的时候，也常常困难重重，这给我很大的触动。
不管是最初针对疫情防控的考虑，还是今后针对这些分外人群的扎针问题，自动穿刺采血技能将对医护职员和患者都是非常故意义的。
”齐鹏说。

此外，扎针采血技能可运用的场景很多。
比如，医院里一些临床专业的学生有给动物扎针的任务。
从操作来说很困难，有可能三四个小时都没成功，而自动扎针机器人能很好地办理这个问题。

据理解，实验将在多个实验中央同步进行，根据实验结果反馈，机器人的软硬件将连续升级迭代，这项测试事情估量将在两年内完成。

齐鹏表示，针对分外人群的精准度实验可能会是难点，会根据实验结果随时在程序和技能上调度机器设计。
目前的机器设计已经更迭了两代，现在正在做第三代版本的设计升级。
根据场景中碰着的各种情形，将会逐渐办理和优化各项功能。

“我们不断地做实验，根据场景须要创新设计不同的机器构造。
针对动物实验、普通人群、深色皮肤、休克病人、婴幼儿平分歧类型的人群设计出不同的机器人产品，这样可以最大限度的知足不同的人群。
”齐鹏说。

“你敢让机器人扎针吗？”

由于人们对扎针采血机器民气理上接管程度不同，以是可能还须要一段适应和接管的韶光。
齐鹏团队将自动扎针采血机器人的仿照视频在网上发布，“你敢让机器人扎针吗？” 一度成为热议话题。

齐鹏认为，机器人的运用处景十分主要，与 “是否乐意让机器人扎针” 比较，“疫情中是否乐意合营机器人扎针” 问得更加贴切，大概会收到截然不同的回答。

下一步，齐鹏团队正在和同济大学设计与创意艺术学院就交互设计进行互助。
将机器人的外不雅观设计得更加都雅和人性化，这样人们在生理上才更随意马虎接管。

图丨扎针采血机器人（来源：受访者）

提及正在开展的机器人技能智库课题，他认为，医疗机器人是适宜在分外场景下运用，并不是为了完备替代年夜夫，而是更好地赞助年夜夫开展医疗操作，减轻年夜夫的事情包袱，提高手术的精准性。

“在我看来，医疗、康养是未来机器人运用的蓝海。
而从前的工业机器人已经发展了几十年，大概再过几十年，机器人基本上就属于标准标配化、常态化的东西了。
”齐鹏说。

扎针穿刺技能是相通的，以是在医院的脊柱外科、心胸外科、肺科等科室都有大量的自动化参与穿刺需求。

齐鹏表示，接下来将重点关注技能研发，“可能不须要非得‘无人化’，只要能精准地帮助年夜夫找到扎针的位置就可以。
既然有了扎针采血机器人的根本，我们将连续做下去，希望通过机器人技能办理更多的临床痛点。
”