自動靜脈穿刺機器人在血液病患者中的應用效果

董麗麗，陳 平，魏 濱，王燕青，徐婷婷

據統計，在目前的臨床工作中，靜脈穿刺失敗率高達20%，如何提高一次穿刺成功率，避免反復穿刺給血液病患者帶來的不適，是患者、家屬及醫(yī)護人員關注的重點［1］。當前，超聲輔助穿刺被證明是一種有效的靜脈穿刺引導技術［2］。自動靜脈穿刺機器人作為一種基于超聲等醫(yī)學影像引導的自動化穿刺設備，具有重復性好，精度高的優(yōu)點［3-5］。本研究將自動靜脈穿刺機器人應用于血液病患者的靜脈穿刺中，使得靜脈穿刺變得方便、有效和可靠，既可避免穿剌時誤入動脈、刺穿血管或誤傷周圍組織等弊端，又提高了一次穿刺的成功率，減少了穿刺次數及置管并發(fā)癥的發(fā)生。

1 對象與方法

1.1 對象 選取2017年3月～2021年8月入住解放軍總醫(yī)院血液病學部104名血液病患者作為研究對象，按照隨機數表法分為試驗組（53例）和對照組（51例），其中試驗組應用自動靜脈穿刺機器人進行靜脈輸液，對照組使用常規(guī)靜脈穿刺方法進行靜脈輸液。試驗組男26例，女27例，平均（45.79±10.31）歲；對照組男25例，女26例，平均（43.34±9.52）歲；兩組患者性別、年齡等差異無統計學意義，具有可比性。

1.2 方法 本研究選用的自動靜脈穿刺機器人主要包括穿刺固定裝置，穿刺裝置和B超探頭等組成，穿刺裝置包括偏置結構、高度調節(jié)結構、俯仰結構、進針結構以及其他連接部件。

試驗組患者使用自動靜脈穿刺機器人進行靜脈穿刺，操作者安裝好自動穿刺裝置和固定裝置后，按照靜脈血管的大致位置，將患者上臂放入固定裝置中，對氣囊進行充氣從而固定手臂，根據B超主機傳回的圖像數據由人手動使用遙控器調整偏置結構選擇合適血管置于穿刺線上，定位好穿刺姿勢。圖像處理器根據B超主機傳回的圖像數據，計算靶血管的深度和內徑，完成穿刺針角度調整后進行穿刺操作，在準確到達靶血管中心位置穿刺成功后，進針結構電機停止運動，然后按需求完成其他操作，最后進針結構電機驅動針體后退，回到原點停止，完成整個穿刺流程。對照組患者使用傳統方法進行靜脈穿刺，即依據目測和觸摸的方式尋找手背靜脈血管穿刺。

1.3 評價指標 一次性穿刺成功為1次靜脈穿刺可見回血，輸液正常且穿刺部位無外滲、無腫脹。采用Wong-Banker面部表情量表法（FPS-R）評估患者疼痛情況［7］：該方法用6種面部表情從微笑、悲傷至痛苦哭泣的圖畫來表達疼痛程度。

1.4 統計學處理 數據采用SPSS 19.0軟件進行統計，兩組比較采用χ2檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

試驗組一次性穿刺成功率高于對照組，差異具有統計學意義（P＜0.05）；試驗組疼痛發(fā)生率低于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組血液病患者穿刺結果比較［例（%）］

3 討論

3.1 數據挖掘技術在自動靜脈穿刺機器人中的應用 醫(yī)工結合為臨床操作提供更好的支持，已經成為當今世界醫(yī)療界共識［8］。同時，大數據方法融合現代信息技術和健康科學的方法，通過對信息的模型設計、系統研發(fā)、數據可視化、系統集成和管理，可幫助和改善臨床工作中遇到的困難。本課題組基于收集的臨床超聲血管影像大數據，在一線醫(yī)護人員指導及確認的基礎上，以血管數據作為數據挖掘的主題，通過標注獲得高質量的數據集，并基于Faster-RCNN算法構建血管數據模型文件。自動靜脈穿刺機器人控制程序通過讀取模型文件，并結合對實時超聲圖像的檢測，準確獲得血管候選框，引導自動靜脈穿刺機器人穿刺，這種將數據挖掘技術應用于自動靜脈穿刺機器人的方法，可有效提升自動靜脈穿刺機器人的一次穿刺成功率。

3.2 自動靜脈穿刺機器人在血液病患者靜態(tài)穿刺過程中的注意事項 自動靜脈穿刺機器人的設計及應用，需要充分考慮其機構設計的科學性，功能設計的實用性及操作過程的安全性。因此，一是從自動靜脈穿刺機器人機構設計方面，自動靜脈穿刺機器人的執(zhí)行機構設計應盡量簡潔輕巧，方便拆卸與安裝，要盡可能滿足更多用戶使用。二是運動功能設計方面，自動靜脈穿刺機器人除了依據臨床操作規(guī)范完成穿刺動作，還需要有針對性的選取關鍵自由度進行功能定位并進行自由度設計。三是安全性要求方面，自動靜脈穿刺機器人需要嚴格遵照臨床穿刺的基本動作和安全性的要求，從硬件設計及軟件設計等方面實現對穿刺對象的多重保護，不會對患者肢體造成損傷。

大數據方法融合現代信息技術的方法，正在為臨床操作提供更好的支持。本研究中提出的自動靜脈穿刺機器人可自動定位測量血管，引導進針機構進行穿刺，有助于提高靜脈穿刺成功率，降低患者疼痛程度，適用于血液病患者的靜脈穿刺工作，滿足床旁靜脈置管與采血的穿刺使用需求。自動靜脈穿刺機器人在血管初步選擇上目前仍需要靠人工選擇，下一步可考慮通過人工智能技術進一步減少人為干預。