自动静脉穿刺机器人在血液病患者中的应用效果

董丽丽，陈 平，魏 滨，王燕青，徐婷婷

据统计，在目前的临床工作中，静脉穿刺失败率高达20%，如何提高一次穿刺成功率，避免反复穿刺给血液病患者带来的不适，是患者、家属及医护人员关注的重点［1］。当前，超声辅助穿刺被证明是一种有效的静脉穿刺引导技术［2］。自动静脉穿刺机器人作为一种基于超声等医学影像引导的自动化穿刺设备，具有重复性好，精度高的优点［3-5］。本研究将自动静脉穿刺机器人应用于血液病患者的静脉穿刺中，使得静脉穿刺变得方便、有效和可靠，既可避免穿剌时误入动脉、刺穿血管或误伤周围组织等弊端，又提高了一次穿刺的成功率，减少了穿刺次数及置管并发症的发生。

1 对象与方法

1.1 对象 选取2017年3月～2021年8月入住解放军总医院血液病学部104名血液病患者作为研究对象，按照随机数表法分为试验组（53例）和对照组（51例），其中试验组应用自动静脉穿刺机器人进行静脉输液，对照组使用常规静脉穿刺方法进行静脉输液。试验组男26例，女27例，平均（45.79±10.31）岁；对照组男25例，女26例，平均（43.34±9.52）岁；两组患者性别、年龄等差异无统计学意义，具有可比性。

1.2 方法 本研究选用的自动静脉穿刺机器人主要包括穿刺固定装置，穿刺装置和B超探头等组成，穿刺装置包括偏置结构、高度调节结构、俯仰结构、进针结构以及其他连接部件。

试验组患者使用自动静脉穿刺机器人进行静脉穿刺，操作者安装好自动穿刺装置和固定装置后，按照静脉血管的大致位置，将患者上臂放入固定装置中，对气囊进行充气从而固定手臂，根据B超主机传回的图像数据由人手动使用遥控器调整偏置结构选择合适血管置于穿刺线上，定位好穿刺姿势。图像处理器根据B超主机传回的图像数据，计算靶血管的深度和内径，完成穿刺针角度调整后进行穿刺操作，在准确到达靶血管中心位置穿刺成功后，进针结构电机停止运动，然后按需求完成其他操作，最后进针结构电机驱动针体后退，回到原点停止，完成整个穿刺流程。对照组患者使用传统方法进行静脉穿刺，即依据目测和触摸的方式寻找手背静脉血管穿刺。

1.3 评价指标 一次性穿刺成功为1次静脉穿刺可见回血，输液正常且穿刺部位无外渗、无肿胀。采用Wong-Banker面部表情量表法（FPS-R）评估患者疼痛情况［7］：该方法用6种面部表情从微笑、悲伤至痛苦哭泣的图画来表达疼痛程度。

1.4 统计学处理 数据采用SPSS 19.0软件进行统计，两组比较采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

试验组一次性穿刺成功率高于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05）；试验组疼痛发生率低于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 两组血液病患者穿刺结果比较［例（%）］

3 讨论

3.1 数据挖掘技术在自动静脉穿刺机器人中的应用 医工结合为临床操作提供更好的支持，已经成为当今世界医疗界共识［8］。同时，大数据方法融合现代信息技术和健康科学的方法，通过对信息的模型设计、系统研发、数据可视化、系统集成和管理，可帮助和改善临床工作中遇到的困难。本课题组基于收集的临床超声血管影像大数据，在一线医护人员指导及确认的基础上，以血管数据作为数据挖掘的主题，通过标注获得高质量的数据集，并基于Faster-RCNN算法构建血管数据模型文件。自动静脉穿刺机器人控制程序通过读取模型文件，并结合对实时超声图像的检测，准确获得血管候选框，引导自动静脉穿刺机器人穿刺，这种将数据挖掘技术应用于自动静脉穿刺机器人的方法，可有效提升自动静脉穿刺机器人的一次穿刺成功率。

3.2 自动静脉穿刺机器人在血液病患者静态穿刺过程中的注意事项 自动静脉穿刺机器人的设计及应用，需要充分考虑其机构设计的科学性，功能设计的实用性及操作过程的安全性。因此，一是从自动静脉穿刺机器人机构设计方面，自动静脉穿刺机器人的执行机构设计应尽量简洁轻巧，方便拆卸与安装，要尽可能满足更多用户使用。二是运动功能设计方面，自动静脉穿刺机器人除了依据临床操作规范完成穿刺动作，还需要有针对性的选取关键自由度进行功能定位并进行自由度设计。三是安全性要求方面，自动静脉穿刺机器人需要严格遵照临床穿刺的基本动作和安全性的要求，从硬件设计及软件设计等方面实现对穿刺对象的多重保护，不会对患者肢体造成损伤。

大数据方法融合现代信息技术的方法，正在为临床操作提供更好的支持。本研究中提出的自动静脉穿刺机器人可自动定位测量血管，引导进针机构进行穿刺，有助于提高静脉穿刺成功率，降低患者疼痛程度，适用于血液病患者的静脉穿刺工作，满足床旁静脉置管与采血的穿刺使用需求。自动静脉穿刺机器人在血管初步选择上目前仍需要靠人工选择，下一步可考虑通过人工智能技术进一步减少人为干预。