罗格斯大学的采血机器人,其静脉穿刺的成功率有多高?

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早在2017年,自动采血机器人就已经问世,但一直处于假体(人工手臂)或动物身体试验中,它的难点是静脉血管的定位和刺穿血管的角度、力度。目前,定位研究不外乎是超声波或者红外线定位。据媒体报道,前不久,罗格斯大学其采血机器人已经成功完成了在31名志愿者中现场测试。

2018年,日本弘前大学的研究团队开发出的采血机器人,使用人类手臂模型进行模拟测试,利用红外线摄像头掌握血管的形状和位置,寻找适合的采血位置,其准确率不是很理想。后来,对机器人进行改良,利用红外探头准确找到血管,根据针头的触感来判断是否下针,并通过动物实验来测试效果。

2019年,由美国初创公司VascuLogic研制的采血机器人,根据在真人身上抽静脉血的网络视频了解,其准确度几乎与人类护士相媲美。首先,采血机器人发出红外线,在手臂部位扫描,寻找静脉。然后,使用超声波扫描,来确认针尖插入血管位置。机器人有一个像血压计套袖的压脉器,使患者的静脉更加突出,方便下针。

我国上海版本的穿刺采血机器人,主要采用智能交互技术、智能生物识别技术、智能导航控制技术实现自动穿刺(只是名词上的变化,定位原理都是大同小异)。可实现比人眼更清楚、比人手操作更准确的全自动穿刺采血工作。

采血机器人将改变人工盲刺,为精准可视无人穿刺,实现采血自动化、标准化、精准化。

采血机器人可有效地解决护士繁重的劳动和人手不足的难题。目前我国千人占有护士数量排名世界倒数第六。同时,也可以把护士从高频、高难、高危的工作中解脱出来,实现医患安全隔离。对采血的护士们来说是一个不小的福音。

机器人可以帮助临床医生快速、安全和可靠地获取血液样本,并防止多针引起的不必要的并发症,避免静脉炎、血块、感染和疼痛。

随着技术的成熟,未来采血机器人还可以用于静脉导管的插入、透析和动脉管路的放置。其发展目标是集成抽血和静脉注射的二大功能;提高采血的准确率、定量(定时)采血、标准采血。要实现功能的升级,需要克服许多困难。

罗格斯大学宣布,其采血机器人已经成功完成了现场人体测试。在31名志愿者中,97%的静脉血样采集成功,总体成功率为87%。罗格斯大学指出,这些数字已经达到或超过了临床标准。

笔者认为,受志愿者样本的影响,另外,静脉位于皮肤之下,不好辨认,正确将针扎入血管并非易事。在静脉发育困难患者、婴儿、肥胖者由于其静脉定位难度大,其采样成功率并没有佐证的统计数据,不能足以说明97%和87%的普遍性。根据过去的统计数据,这类人的成功率只有27%。

红外光、超声波和机器人的“智力”水平三者结合,是找准静脉、调整针头插入准确位置(角度)和力度的关键。整个过程虽有点复杂、艰难,但要在一分钟内完成。要提高自动采血的机器人的准确率,还须在二个方面努力。

第一,利用人工智能(AI)技术,获得护士等医护人员熟练技术大量的数据,数据可以让AI好好“学习”,以提高机器人的“智力”水平。为了模仿经验丰富的护士技术,研究人员在护士的大拇指上安装触觉传感器,然后让护士采血,测定和记录护士下针以及针头内推动作,防止损伤血管内壁。将学习到的数据输入AI机器人的控制系统。

第二、采用多角度摄像,让机器人有两到三个红外线摄像头,立体地掌握血管的形状、位置和粗细等,找准下针的位置。

目前,采血机器人还是处于研发试验阶段,计划3---4年后广泛地应用于人类,实现临床应用。


理性科普者


几年前,我们听说过有研究团队在开发一款专门用于血液采样的机器人。尽管当时机器是在人造手臂上展开的测试,但我们还是对这项技术的前景寄予了厚望。

好消息是,罗格斯大学刚刚宣布,其采血机器人已成功完成在真人身上的测试。在 31 名志愿者中,其成功抽取了 97% 的静脉血样,且总体成功率达到了 87% 。

【图自:Unnati Chauhan / Rutgers University,via New Atlas】


新原型设备由新泽西州罗格斯大学的一支工程团队打造,其能够放置在患者的手臂上,借助超声波成像技术来定位一条状况良好的静脉。

接着,机器可将采血针刺入静脉、抽取血液样本、然后将之转移到具有离心机功能的血液分析仪中。

其实早在 2018 年的人造手臂试验中,研究团队就已经测试过后者。不过在最近的实验中,研究团队邀请了 31 名志愿者。

其中 25 位参与者的静脉采血成功率高达 97%,总体成功率亦有 87% 。罗格斯大学指出,这些数字已达到或超过临床标准。

根据先前的研究,在静脉显影困难的患者群体中,临床医生的静脉插针成功率仅为 27% 。

在难以触及的患者群体中,这个数字为 40% 。在体形消瘦的患者群体中,亦只有 60% 的成功率。

随着技术的成熟,采血机器人还可用于静脉导管插入、透析与动脉管路放置等操作。

此外,机器人能够有效避免人工反复失败的尝试可能导致的并发症,比如静脉炎、血栓、以及感染。

研究一作、候选博士 Josh Leipheimer 表示:这类机器可帮助临床医生快速、安全和可靠地获取血液样本,防止因多次插针而给患者带来不必要的并发症和痛苦。

有关这项研究的详情,已经发表在本周出版的《技术》(Technology)期刊上。原标题为:

《First-in-human evaluation of a hand-held automated venipuncture device for rapid venous blood draws》


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其实这个成功率还是挺好的。

早在2018年的人工手臂试验中,研究团队就已经对后者进行了试验。但在最近的实验中,该团队邀请了31名志愿者。在25名参与者中,静脉采血成功率高达97%,总体成功率为87%。罗格斯大学指出,这些数字已经达到或超过了临床标准。

根据以往的研究,静脉发育困难患者有静脉间隙的临床医生成功率仅为27%。

在难以到达的人群中,这个数字是40%。浪费人口的成功率只有60%.


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