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COVID-19全球流行,在應(yīng)對新冠疫情時(shí),各國的醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)都受到極大挑戰(zhàn),。無疑,此輪新冠疫情將影響全球的醫(yī)療衛(wèi)生體系發(fā)展方向。目前,已經(jīng)有建筑師,、醫(yī)療衛(wèi)生顧問討論如何改變現(xiàn)代醫(yī)院的設(shè)計(jì),讓醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)能夠更好地應(yīng)對危機(jī),。
從一方面來看,新冠疫情爆發(fā)早期,醫(yī)護(hù)人員大量接觸感染病人,防護(hù)不到位,醫(yī)護(hù)人員感染率較高。在疫情中,問診機(jī)器人,、消毒機(jī)器人,、物流機(jī)器人等自動化設(shè)備成為醫(yī)院剛需產(chǎn)品�,？梢�,對于醫(yī)院來說,未來要減少醫(yī)院人員日常工作中的感染風(fēng)險(xiǎn),公共衛(wèi)生體系將朝著信息化,、自動化方向發(fā)展。
動脈網(wǎng)了解到,來自哈工智能中央研究院的磅策機(jī)器人,從減少感染科護(hù)士采血感染風(fēng)險(xiǎn)的愿景出發(fā),研發(fā)了一款在超聲引導(dǎo)下的醫(yī)療穿刺采血機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)血液標(biāo)本自動收集,、標(biāo)本自動分揀整理,助力醫(yī)院實(shí)現(xiàn)全自動化驗(yàn)檢,。
哈工智能是國內(nèi)聚焦于高端智能裝備制造和人工智能機(jī)器人的高科技上市公司,聚焦于高端智能裝備制造和人工智能機(jī)器人,有著深厚的機(jī)器人研發(fā)經(jīng)驗(yàn),并以AI+ROBOT為核心發(fā)展理念,完善機(jī)器人生態(tài)圈。
雖然哈工智能在工業(yè)機(jī)器人方面已完成了全產(chǎn)業(yè)鏈布局,但醫(yī)療與工業(yè)是兩個(gè)天差地別的行業(yè),磅策機(jī)器人如何將工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)移植到醫(yī)療領(lǐng)域中?采血機(jī)器人如何在醫(yī)療場景中真正實(shí)現(xiàn)落地?動脈網(wǎng)采訪了磅策機(jī)器人CEO謝雷與CTO張兆東,。
最為普遍的采血存在什么樣的痛點(diǎn)
磅策機(jī)器人團(tuán)隊(duì)過去長期與機(jī)器人打交道,但是在他們看來,公司的發(fā)展一定是與社會責(zé)任相并重的,。積累的技術(shù)方向應(yīng)該用到最需要的場景中。
“我們最后選擇了醫(yī)療機(jī)器人這個(gè)領(lǐng)域作為研發(fā)嘗試的新領(lǐng)域,用我們在機(jī)器人領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)去解決醫(yī)療領(lǐng)域的問題,�,！�
在調(diào)研中,磅策機(jī)器人的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),在醫(yī)療機(jī)器人應(yīng)用可以大致分為四大方向:首先是機(jī)器人+治療方向;第二是機(jī)器人+診斷;第三是監(jiān)護(hù)方向;第四是檢驗(yàn)檢測方向。謝雷認(rèn)為,在治療領(lǐng)域,已經(jīng)有很多頭部企業(yè)聚集,達(dá)芬奇機(jī)器人所屬的直覺外科一騎絕塵,。在診斷領(lǐng)域,更多偏向AI軟件,。監(jiān)護(hù)領(lǐng)域更多是硬件設(shè)備為主,。最后,磅策機(jī)器人選擇診斷檢測這個(gè)智能機(jī)器人應(yīng)用相對空白的細(xì)分領(lǐng)域切入。
最初,磅策機(jī)器人團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)檢驗(yàn)科容易和機(jī)器人結(jié)合的環(huán)節(jié)是采血后對血液試管的預(yù)處理環(huán)節(jié),。試管的搖勻,、試管貼標(biāo)等流程能夠快速將工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品移植到醫(yī)療場景中。但磅策機(jī)器人團(tuán)隊(duì)想要做的是與醫(yī)療場景緊密結(jié)合的產(chǎn)品,而不是簡單地將工業(yè)中的產(chǎn)品復(fù)制到醫(yī)療領(lǐng)域中,。
在調(diào)研中,磅策機(jī)器人團(tuán)隊(duì)更進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),在采血環(huán)節(jié),護(hù)士被針扎而感染的風(fēng)險(xiǎn)非常大,。謝雷表示:“我們想要研發(fā)采血機(jī)器人來減少護(hù)士感染風(fēng)險(xiǎn),尤其是感染科和傳染病醫(yī)院的護(hù)士,。我們曾經(jīng)對醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行過調(diào)查,發(fā)現(xiàn)年度人均針刺傷0．75次,輻射下的醫(yī)生工作和患病率超60%,。”
除了風(fēng)險(xiǎn)意外,護(hù)士采血工作量也非常大,。磅策機(jī)器人CEO謝雷告訴動脈網(wǎng):“在top100的三甲醫(yī)院,日均采血次數(shù)達(dá)到6000人次;單個(gè)醫(yī)護(hù)人員日均服務(wù)150人次,檢驗(yàn)師在很多醫(yī)院都要充當(dāng)采血護(hù)士,。”
三維成像保證穿刺精準(zhǔn)性
扎針的動作對于護(hù)士來說是必修課,。但是對于機(jī)器人來說,想要學(xué)習(xí)并完成扎針的動作需要首先擁有人類的“視覺能力”和“判斷能力”,。
張兆東表示,醫(yī)用場景對于機(jī)器人的要求較高,磅策的團(tuán)隊(duì)在機(jī)械控制和人工智能領(lǐng)域都有著較深的積累,磅策團(tuán)隊(duì)克服的主要難點(diǎn)在于能否做到精準(zhǔn)穿刺。
“因?yàn)槲覀冊跈C(jī)器人領(lǐng)域有著較深的積累,一開始我們認(rèn)為采血機(jī)器人的設(shè)計(jì)并不難,只需要去模擬護(hù)士扎針采血過程,用機(jī)械控制原理去完成就行,。真正研發(fā)設(shè)計(jì)后才發(fā)現(xiàn)真正的難題在血管選擇和穿刺控制上,。因?yàn)檠艿莫M窄程度、深度,、走向不同,穿刺的深度都有不同,。在工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)中,我們只需要讓機(jī)器人從A點(diǎn)到B點(diǎn),但是在采血機(jī)器人的設(shè)計(jì)中,需要機(jī)器人做出精準(zhǔn)的判斷和決策�,！�
為了讓采血機(jī)器人能夠透視血管,磅策機(jī)器人研究了很多機(jī)器視覺AI技術(shù),整合兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)穿刺,。
首先是紅外成像技術(shù),通過血管中血紅蛋白的對紅外光的反射,采集血管走向的數(shù)據(jù),然后是應(yīng)用超聲成像。
“紅外成像的圖像就像是平面的GPS,在天空中雖然能看到具體的坐標(biāo),但是無法判斷地下是否還有東西,。在采血過程中,護(hù)士可以通過感覺判斷針進(jìn)入血管的深度,但是對機(jī)器而言,它是無法感知的,。”
為了讓機(jī)器能夠立體,、精準(zhǔn)地感知血管的存在,磅策機(jī)器人決定在成像模塊中加上超聲圖像,。
加上超聲圖像,這讓磅策機(jī)器人團(tuán)隊(duì)遇到了不小的困難,整個(gè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)大多數(shù)都沒有醫(yī)學(xué)超聲圖像解析經(jīng)驗(yàn)。我們通過很多行業(yè)內(nèi)醫(yī)學(xué)超聲專家給我們補(bǔ)充了豐富的相關(guān)經(jīng)驗(yàn),并達(dá)成在醫(yī)學(xué)超聲影像下穿刺應(yīng)用的長期合作,。
“大家都知道超聲需要醫(yī)務(wù)人員打在正確的位置才能獲得圖像,不是說超聲隨意在什么地方都能獲得圖像,。在采血機(jī)器人上,超聲探頭必須要與血管有一定角度,才能獲得圖像。我們在將這些要求轉(zhuǎn)化為工程語言時(shí)下了很多功夫,�,！�
應(yīng)用超聲圖像方面是磅策團(tuán)隊(duì)研發(fā)投入花費(fèi)時(shí)間最多的環(huán)節(jié)。有了超聲圖像后,可以掌握血管切面的圖像,獲得血管直徑,、深度的信息,幫助采血機(jī)器人建立起血管的三維坐標(biāo),。
結(jié)合了紅外成像和超聲成像的磅策機(jī)器人在輔助超聲定位下,可以實(shí)現(xiàn)快速3D圖像定位,根據(jù)成像的血管分布圖,快速計(jì)算出最優(yōu)血管,。在血管分割方面,通過超聲圖像進(jìn)行探測并分割出動靜脈的直徑與位置。
在空間運(yùn)動控制上,通過圖像與超聲的融合處理,該機(jī)器人可以計(jì)算出運(yùn)動軌跡并完成穿刺采血,。
兩種圖像識別技術(shù)的疊加,大大提高磅策機(jī)器人穿刺的精準(zhǔn)度,。通過精準(zhǔn)的計(jì)算,采血機(jī)器人能夠控制采血穿刺的入針角度和穿刺深度,給患者帶來的疼痛感低于人工穿刺。
為了讓采血機(jī)器人穿刺與護(hù)士采血的仿真程度更高,磅策機(jī)器人還增加了穿刺力反饋控制模塊,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測穿刺力距,電機(jī)失速的數(shù)據(jù)變化,輔助視覺及運(yùn)動部件的算法閉環(huán),更好地提高穿刺的穩(wěn)定性,。
“在力反饋這一塊,我們也花費(fèi)了較多時(shí)間研發(fā),我們?nèi)栕o(hù)士如何做到一針見血,護(hù)士告訴我們,人的血管在皮膚下有一種特殊的感覺,當(dāng)針穿刺進(jìn)入血管后會有一種‘空落感’ ,。機(jī)器捕捉這種特殊的感覺是很難的。我們想出了一個(gè)辦法是加很多傳感器,預(yù)測力量的變化,�,！�
磅策機(jī)器人的產(chǎn)品目前還在研發(fā)迭代中,現(xiàn)在磅策的產(chǎn)品已經(jīng)可以做到在一分鐘內(nèi)完成采血。目前,磅策的采血機(jī)器人可以分為六大系統(tǒng):
穿刺采血系統(tǒng):可以在醫(yī)學(xué)圖像AI計(jì)算后,進(jìn)行引導(dǎo)穿刺;
電子壓脈系統(tǒng):可以實(shí)現(xiàn)接觸膜更換,以及手臂的恒力壓緊;
試管管理系統(tǒng):實(shí)現(xiàn)試管貼標(biāo),、試管分揀,、試管搖勻等工作;
耗材管理系統(tǒng):自動實(shí)現(xiàn)針頭更換、消毒試劑更換和耦合劑更換;
止血護(hù)理系統(tǒng):自動實(shí)現(xiàn)止血壓緊處理;
人機(jī)交互系統(tǒng):通過HIS/LIS系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)自動數(shù)據(jù)核對,同時(shí)進(jìn)行示范教學(xué)展示,。
通過六大系統(tǒng)覆蓋了采血過程的各個(gè)環(huán)節(jié),。保證穿刺及采血成標(biāo)準(zhǔn)化,保證全流程符合采血標(biāo)準(zhǔn)且監(jiān)控防錯(cuò)環(huán)節(jié);避免患者及醫(yī)護(hù)人員全程交叉感染問題、針刺傷問題,。在自動化方面,采血及穿刺全流程自主無需人員介入干預(yù),。多種技術(shù)的疊加也保證了磅策機(jī)器人的產(chǎn)品能夠應(yīng)對肥胖患者、老年患者等各種特殊體質(zhì)患者,。
希望首先落地于傳染病醫(yī)院
在落地場景上,謝雷表示,作為一款新產(chǎn)品,磅策機(jī)器人團(tuán)隊(duì)希望最早的落地是在傳染病醫(yī)院和科室,。
“COVID-19在全球爆發(fā),讓我們看到傳染性疾病的可怕。發(fā)熱門診是非常高危的一個(gè)工作場景,。如果我們按照嚴(yán)格的隔離,、減少感染標(biāo)準(zhǔn)去管理發(fā)熱門診。那么采血機(jī)器人可以減少很大的風(fēng)險(xiǎn),。背靠哈工智能,我們做出這款產(chǎn)品,首要的動機(jī)是從社會價(jià)值上考量,。”
護(hù)士采血往往需要在多場景移動情況下完成,因此,磅策機(jī)器人也在研發(fā)便攜式采血機(jī)器人,。在全世界來說,采血都是普遍的就醫(yī)程序之一,采血非常普遍并不意味著它是一項(xiàng)簡單的事,。 （來源：動脈網(wǎng)、 OFweek機(jī)器人網(wǎng)）
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