手持式靜脈穿刺設(shè)備

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手持式靜脈穿刺設(shè)備使用超聲波成像來(lái)定位合適的前臂靜脈，然后以臨界角度和距離插入針頭，最后抽取血液樣本。

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(xiàn)是常見(jiàn)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(guó)，該臨床程序每年執(zhí)行超過(guò)14億次。但是，根據(jù)臨床研究，在無(wú)可見(jiàn)靜脈的患者中，有27％的患者失敗；無(wú)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(lái)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(duì)肥胖患者無(wú)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(kāi)發(fā)并正在測(cè)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?chē)o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(shí)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。

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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(guò)Z軸運(yùn)動(dòng)（Zm）DoF馬達(dá)對(duì)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(duì)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(duì)齊后，通過(guò)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(huì)進(jìn)行以下設(shè)置：將機(jī)器置于對(duì)象的手臂進(jìn)行定位，對(duì)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(lái)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。

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（d）在研究過(guò)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(xiàn)橢圓標(biāo)識(shí)。圖像中的Z軸表示容器深度，Y軸表示容器的矢狀位。相對(duì)于超聲換能器頭（圖像頂部）記錄血管和針尖的位置。

一旦對(duì)準(zhǔn)并穩(wěn)定，操作員便開(kāi)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(cè)試對(duì)象上的結(jié)果是令人滿(mǎn)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(lái)版本可能會(huì)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(píng)估子系統(tǒng)結(jié)合使用，以實(shí)現(xiàn)“多合一”采血和測(cè)試結(jié)果的安排。