羅格斯大學的採血機器人,其靜脈穿刺的成功率有多高?

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早在2017年,自動採血機器人就已經問世,但一直處於假體(人工手臂)或動物身體試驗中,它的難點是靜脈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聲波或者紅外線定位。據媒體報道,前不久,羅格斯大學其採血機器人已經成功完成了在31名志願者中現場測試。

2018年,日本弘前大學的研究團隊開發出的採血機器人,使用人類手臂模型進行模擬測試,利用紅外線攝像頭掌握血管的形狀和位置,尋找適合的採血位置,其準確率不是很理想。後來,對機器人進行改良,利用紅外探頭準確找到血管,根據針頭的觸感來判斷是否下針,並通過動物實驗來測試效果。

2019年,由美國初創公司VascuLogic研製的採血機器人,根據在真人身上抽靜脈血的網絡視頻瞭解,其準確度幾乎與人類護士相媲美。首先,採血機器人發出紅外線,在手臂部位掃描,尋找靜脈。然後,使用超聲波掃描,來確認針尖插入血管位置。機器人有一個像血壓計套袖的壓脈器,使患者的靜脈更加突出,方便下針。

我國上海版本的穿刺採血機器人,主要採用智能交互技術、智能生物識別技術、智能導航控制技術實現自動穿刺(只是名詞上的變化,定位原理都是大同小異)。可實現比人眼更清楚、比人手操作更準確的全自動穿刺採血工作。

採血機器人將改變人工盲刺,為精準可視無人穿刺,實現採血自動化、標準化、精準化。

採血機器人可有效地解決護士繁重的勞動和人手不足的難題。目前我國千人佔有護士數量排名世界倒數第六。同時,也可以把護士從高頻、高難、高危的工作中解脫出來,實現醫患安全隔離。對採血的護士們來說是一個不小的福音。

機器人可以幫助臨床醫生快速、安全和可靠地獲取血液樣本,並防止多針引起的不必要的併發症,避免靜脈炎、血塊、感染和疼痛。

隨著技術的成熟,未來採血機器人還可以用於靜脈導管的插入、透析和動脈管路的放置。其發展目標是集成抽血和靜脈注射的二大功能;提高採血的準確率、定量(定時)採血、標準採血。要實現功能的升級,需要克服許多困難。

羅格斯大學宣佈,其採血機器人已經成功完成了現場人體測試。在31名志願者中,97%的靜脈血樣採集成功,總體成功率為87%。羅格斯大學指出,這些數字已經達到或超過了臨床標準。

筆者認為,受志願者樣本的影響,另外,靜脈位於皮膚之下,不好辨認,正確將針扎入血管並非易事。在靜脈發育困難患者、嬰兒、肥胖者由於其靜脈定位難度大,其採樣成功率並沒有佐證的統計數據,不能足以說明97%和87%的普遍性。根據過去的統計數據,這類人的成功率只有27%。

紅外光、超聲波和機器人的“智力”水平三者結合,是找準靜脈、調整針頭插入準確位置(角度)和力度的關鍵。整個過程雖有點複雜、艱難,但要在一分鐘內完成。要提高自動採血的機器人的準確率,還須在二個方面努力。

第一,利用人工智能(AI)技術,獲得護士等醫護人員熟練技術大量的數據,數據可以讓AI好好“學習”,以提高機器人的“智力”水平。為了模仿經驗豐富的護士技術,研究人員在護士的大拇指上安裝觸覺傳感器,然後讓護士採血,測定和記錄護士下針以及針頭內推動作,防止損傷血管內壁。將學習到的數據輸入AI機器人的控制系統。

第二、採用多角度攝像,讓機器人有兩到三個紅外線攝像頭,立體地掌握血管的形狀、位置和粗細等,找準下針的位置。

目前,採血機器人還是處於研發試驗階段,計劃3---4年後廣泛地應用於人類,實現臨床應用。


理性科普者


幾年前,我們聽說過有研究團隊在開發一款專門用於血液採樣的機器人。儘管當時機器是在人造手臂上展開的測試,但我們還是對這項技術的前景寄予了厚望。

好消息是,羅格斯大學剛剛宣佈,其採血機器人已成功完成在真人身上的測試。在 31 名志願者中,其成功抽取了 97% 的靜脈血樣,且總體成功率達到了 87% 。

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


新原型設備由新澤西州羅格斯大學的一支工程團隊打造,其能夠放置在患者的手臂上,藉助超聲波成像技術來定位一條狀況良好的靜脈。

接著,機器可將採血針刺入靜脈、抽取血液樣本、然後將之轉移到具有離心機功能的血液分析儀中。

其實早在 2018 年的人造手臂試驗中,研究團隊就已經測試過後者。不過在最近的實驗中,研究團隊邀請了 31 名志願者。

其中 25 位參與者的靜脈採血成功率高達 97%,總體成功率亦有 87% 。羅格斯大學指出,這些數字已達到或超過臨床標準。

根據先前的研究,在靜脈顯影困難的患者群體中,臨床醫生的靜脈插針成功率僅為 27% 。

在難以觸及的患者群體中,這個數字為 40% 。在體形消瘦的患者群體中,亦只有 60% 的成功率。

隨著技術的成熟,採血機器人還可用於靜脈導管插入、透析與動脈管路放置等操作。

此外,機器人能夠有效避免人工反覆失敗的嘗試可能導致的併發症,比如靜脈炎、血栓、以及感染。

研究一作、候選博士 Josh Leipheimer 表示:這類機器可幫助臨床醫生快速、安全和可靠地獲取血液樣本,防止因多次插針而給患者帶來不必要的併發症和痛苦。

有關這項研究的詳情,已經發表在本週出版的《技術》(Technology)期刊上。原標題為:

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


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其實這個成功率還是挺好的。

早在2018年的人工手臂試驗中,研究團隊就已經對後者進行了試驗。但在最近的實驗中,該團隊邀請了31名志願者。在25名參與者中,靜脈採血成功率高達97%,總體成功率為87%。羅格斯大學指出,這些數字已經達到或超過了臨床標準。

根據以往的研究,靜脈發育困難患者有靜脈間隙的臨床醫生成功率僅為27%。

在難以到達的人群中,這個數字是40%。浪費人口的成功率只有60%.


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