關(guān)于自動(dòng)的機(jī)器人系統(tǒng)體內(nèi)的穿刺裝置

在美國，該臨床程序每年執(zhí)行超過14億次。羅格斯大學(xué)一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)并正在測試一種幾乎自動(dòng)的機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠定位可能合適的靜脈，插入針頭甚至抽取血液樣本。

將針插入某人手臂的靜脈并抽取血液樣本或插入靜脈管線是常見的醫(yī)療程序，通常是患者護(hù)理中必不可少的第一步。根據(jù)受試者的靜脈和生理狀況以及醫(yī)療技術(shù)人員的技能，獲得成功的靜脈通道的挑戰(zhàn)從容易到非常困難。通常，它以失敗的結(jié)果而告終。

在美國，該臨床程序每年執(zhí)行超過14億次。但是，根據(jù)臨床研究，在無可見靜脈的患者中，有27％的患者失?。粺o明顯靜脈的患者中有40％；消瘦的患者中有60％失敗。醫(yī)院可以使用帶有超聲成像的儀器來幫助臨床醫(yī)生定位靜脈，但是在超聲引導(dǎo)下手動(dòng)插入針頭需要仔細(xì)的手眼協(xié)調(diào)才能穩(wěn)定地放置和控制探頭和針頭。設(shè)備還使用了近紅外（NIR）成像系統(tǒng)，但它們的穿透深度僅為3 mm，并且對肥胖患者無效。

穿刺裝置

現(xiàn)在，羅格斯大學(xué)（Rutgers University）的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)并正在測試一種幾乎自動(dòng)的機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以定位可能合適的靜脈，插入針頭甚至抽取血液樣本。該靜脈穿刺設(shè)備旨在安全地在前臂周圍靜脈進(jìn)行采血。該系統(tǒng)結(jié)合了超聲成像和小型機(jī)器人技術(shù)，以識別適合插管的血管，并自動(dòng)將連接的針頭引向所謂的管腔中心。

設(shè)備操作：（i）超聲（US）成像平面提供目標(biāo)血管的橫截面圖。（ii）一旦設(shè)備定位了血管，便通過Z軸運(yùn)動(dòng)（Zm）DoF馬達(dá)對準(zhǔn)針；Zm馬達(dá)（藍(lán)色箭頭）負(fù)責(zé)使針頭軌跡與血管深度（Z軸）對齊，以確保針尖準(zhǔn)確地到達(dá)超聲成像平面上的血管中心。（iii）軌跡對齊后，通過注射運(yùn)動(dòng)（Inj m）DoF馬達(dá)（綠色箭頭）插入針頭，并在針尖到達(dá)血管中心后自動(dòng)停止。

臨床醫(yī)生會進(jìn)行以下設(shè)置：將機(jī)器置于對象的手臂進(jìn)行定位，對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行消毒/擦拭，應(yīng)用超聲水凝膠并選擇目標(biāo)靜脈的中心（如圖所示）。然后，設(shè)備使用這些坐標(biāo)來確定必要的運(yùn)動(dòng)學(xué)，以確保針尖在血管中心與超聲成像平面相交。

（d）在研究過程中將器械放置在前臂上方。（e）超聲圖像顯示成功靜脈穿刺后目標(biāo)血管中存在的針尖。血管壁由黃色虛線橢圓標(biāo)識。圖像中的Z軸表示容器深度，Y軸表示容器的矢狀位。相對于超聲換能器頭（圖像頂部）記錄血管和針尖的位置。

一旦對準(zhǔn)并穩(wěn)定，操作員便開始操作程序，然后注射軸滑架將連接的針尖置于參與者的前臂以25度角向前驅(qū)動(dòng)到靜脈中心的目標(biāo)，插入針頭并抽出5毫升血液樣本。

迄今為止，在有限數(shù)量的測試對象上的結(jié)果是令人滿意的，并且可以與臨床標(biāo)準(zhǔn)相媲美或更好。所有31名參與者的總體成功率為87％，而25條容易獲得靜脈的參與者的總成功率為97％，平均手術(shù)時(shí)間為93±30秒。

研究人員指出，該系統(tǒng)設(shè)備的未來版本可能會擴(kuò)展到其他血管通路領(lǐng)域，例如靜脈導(dǎo)管，中心靜脈通路，透析和動(dòng)脈導(dǎo)管放置。此外，該系統(tǒng)可以與完整的血液評估子系統(tǒng)結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)“多合一”采血和測試結(jié)果的安排。
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