手持式静脉穿刺设备

图片来源于网络

手持式静脉穿刺设备使用超声波成像来定位合适的前臂静脉，然后以临界角度和距离插入针头，最后抽取血液样本。

将针插入某人手臂的静脉并抽取血液样本或插入静脉管线是常见的医疗程序，通常是患者护理中必不可少的第一步。根据受试者的静脉和生理状况以及医疗技术人员的技能，获得成功的静脉通道的挑战从容易到非常困难。通常，它以失败的结果而告终。

在美国，该临床程序每年执行超过14亿次。但是，根据临床研究，在无可见静脉的患者中，有27％的患者失败；无明显静脉的患者中有40％；消瘦的患者中有60％失败。医院可以使用带有超声成像的仪器来帮助临床医生定位静脉，但是在超声引导下手动插入针头需要仔细的手眼协调才能稳定地放置和控制探头和针头。设备还使用了近红外（NIR）成像系统，但它们的穿透深度仅为3 mm，并且对肥胖患者无效。

穿刺装置

现在，罗格斯大学（Rutgers University）的一个团队已经开发并正在测试一种几乎自动的机器人系统，该系统可以定位可能合适的静脉，插入针头甚至抽取血液样本。该静脉穿刺设备旨在安全地在前臂周围静脉进行采血。该系统结合了超声成像和小型机器人技术，以识别适合插管的血管，并自动将连接的针头引向所谓的管腔中心。

图片来源于网络

设备操作：（i）超声（US）成像平面提供目标血管的横截面图。（ii）一旦设备定位了血管，便通过Z轴运动（Zm）DoF马达对准针；Zm马达（蓝色箭头）负责使针头轨迹与血管深度（Z轴）对齐，以确保针尖准确地到达超声成像平面上的血管中心。（iii）轨迹对齐后，通过注射运动（Inj m）DoF马达（绿色箭头）插入针头，并在针尖到达血管中心后自动停止。

临床医生会进行以下设置：将机器置于对象的手臂进行定位，对目标区域进行消毒/擦拭，应用超声水凝胶并选择目标静脉的中心（如图所示）。然后，设备使用这些坐标来确定必要的运动学，以确保针尖在血管中心与超声成像平面相交。

图片来源于网络

（d）在研究过程中将器械放置在前臂上方。（e）超声图像显示成功静脉穿刺后目标血管中存在的针尖。血管壁由黄色虚线椭圆标识。图像中的Z轴表示容器深度，Y轴表示容器的矢状位。相对于超声换能器头（图像顶部）记录血管和针尖的位置。

一旦对准并稳定，操作员便开始操作程序，然后注射轴滑架将连接的针尖置于参与者的前臂以25度角向前驱动到静脉中心的目标，插入针头并抽出5毫升血液样本。

迄今为止，在有限数量的测试对象上的结果是令人满意的，并且可以与临床标准相媲美或更好。所有31名参与者的总体成功率为87％，而25条容易获得静脉的参与者的总成功率为97％，平均手术时间为93±30秒。

研究人员指出，该系统设备的未来版本可能会扩展到其他血管通路领域，例如静脉导管，中心静脉通路，透析和动脉导管放置。此外，该系统可以与完整的血液评估子系统结合使用，以实现“多合一”采血和测试结果的安排。