同济师生团队研制静脉采血机器人

同济师生团队研制静脉采血机器人飞入寻常百姓家
来源:新民晚报   作者:张炯强   2021-01-10 13:48:53

图说:机器人渲染图 采访对象供图(下同)

同济大学齐鹏老师领衔的师生科研团队,在医工交叉领域设计研发了全自动静脉采血机器人,为疫情防控增添了一项全新的科技利器。

      传统观念认为,机器人进行血管穿刺危险大,容易损伤周围组织。但记者看到,这款穿刺机器人有着“敏锐”的眼睛,通过近红外光谱和多普勒血管超声,能准确定位血管及走形;同时有着“聪明”的大脑,通过人工智能实时分析,准确控制进针角度及方向,使得血管穿刺安全可靠。

医疗离不开血液检测和药物注射这两大基础应用场景。在我国,78%的护理工作与静脉输液治疗有关,90%以上的住院病人接受静脉输液治疗。一线临床医护人员无时无刻不在经历血管穿刺的考验。其一,血管穿刺需求量大。无论化验检查还是治疗注射,临床诊疗都需要血管穿刺才能完成。而门诊、入院、围术期、出院前都需要血管穿刺来保证临床工作的顺利进行。由于病人基数庞大,如此大的操作量,这对一线的临床医护人员来说是一项不小的挑战。其二,血管穿刺难度大。病人基础情况复杂,遇到肥胖患者、老年人、休克病人等常见情况,难以在直视下顺利进行穿刺。而多次穿刺容易引发静脉炎等并发症,影响临床治疗。其三,医护人员在穿刺过程中不断面临着职业暴露。血管穿刺过程中医护人员被利器划伤屡见不鲜,而不少至医院就医的病人患有传染性疾病,在诊疗过程中极易造成疾病传播。持续的新冠疫情,使得病毒在包括血管穿刺在内的常规诊疗操作中传播的风险大大增加,危害医务人员及社会大众的健康。

       针对静脉穿刺带来的种种问题,同济大学齐鹏师生团队设计研发的这款基于深度学习的多模态图像引导静脉穿刺机器人系统,通过自动采血和放置外周血管导管来减少静脉穿刺相关意外事故的发生。

设计完成这样一款机器人系统,主要是要解决一下三个问题,这也是这台机器人的三个最主要的组成部件:首先,如何比医护人员的双眼看的更清?近红外成像摄像头能够准确地识别、还原隐藏在皮肤下的纤细静脉。其次,如何比医护人员的双眼看得更深?超声探头可以准确地检测人体内部的静脉的深度和粗细。最后,机器人扎针如何扎得比医护人员的双手更准?该小型灵巧机器人系统能够精准无误地将针尖送入纤细的静脉中,实现穿刺采血过程的自动化。在近红外光下,即使是肥胖人群、深色皮肤的人群,其静脉也能清晰可见;再如老年人和儿童,即使他们的静脉较为细小,难以观察,但他们的静脉也能清楚地被摄像头所捕捉。此外,静脉本身也有复杂的结构,可能分叉为多条静脉,也可能过渡渐变为毛细血管,这给扎针也带来了不少难度,但是,只需要利用近红外成像,就可以轻松地识别血管分布,获取患者注射区域静脉空间信息,这样,机器人就打开一双“天眼”。

在温州举办的2020大学创业世界杯赛事中,该项目成功入围全国15强,晋级全球总决赛,最终获得中国赛区银奖。2020年11月,上海市产业青年创新大赛历经近五个月,齐鹏老师团队研发的成果荣获金奖。同时,“穿刺机器人”这一成果也参加了第三届中国国际进口博览会双创成果展出。齐鹏告诉记者,2020年的新冠疫情导致了数以万计医护人员被感染,而医患隔离、完全自动的医疗设备可以防止该现象的发生。期待这款静脉采血机器人尽早从实验室走向市场,代替医护工作者与患者接触,为最终的抗疫胜利做出贡献。

       新民晚报记者 张炯强

编辑:夏韵

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