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  • “扎针机器人”何以点燃科研团队巨大热情?推动创新链产业链价值链深度融合,沪上高校多支科研团队在医工交叉领域探路


    齐鹏团队研究图像处理算法。

      很多人害怕扎针,因为疼。数据显示,56%的成年人和82%的儿童有注射恐惧症(晕针症)的苦恼。如果让机器人代替护士来扎针,你敢尝试吗?精准的医疗器械,在缓解患者就诊困境中究竟能做多少?近日,一款由同济大学科研团队自主研发的全自动静脉采血机器人,点燃了大众的好奇心。

      这一项目由同济大学医学、计算机、软件、控制、机械、交互设计等多学科团队研发。让记者印象深刻的,是这个医工交叉研发团队的一番感言:从技术上讲,项目并不难,真正点燃团队成员研发热情的是在医工交叉、产学合作领域的诸多“未知”:瞄准临床需求而研发的产品,到底能否走通转化道路?要真正为临床所接受,需要跨越哪些门槛?

      近年来,中国医疗器械行业整体技术水平和市场供应能力正不断提高,医疗器械市场规模年均增长约15%至20%。业内认为,这与多学科间的交叉融合和相互合作不无关系。但若想推动创新链、产业链、价值链三链深度融合,依旧任重道远。

       千“针”万确其实不难,难在让大众接受

      血液检测和药物注射,是医疗领域的两大基础应用场景。

      2020年新冠疫情期间,同济大学电子与信息工程学院副教授齐鹏注意到一个细节:不少护士因穿戴防护服等防护用品,进针精准度受到干扰。另外,为患者采血时,护士若与患者近距离接触,可能增加感染风险。基于这一临床痛点,齐鹏想到一个点子:或许,可以打造一款“无接触、易采血”的机器人。

      “目前,自动血液分类、自动药品分拣等技术已经非常成熟,但血样采集和药品注射仍需护士手动完成,‘扎针机器人’有望打通医院采血与注射自动化的‘最后一公里’。”齐鹏介绍,这款机器人有着“敏锐的眼睛”,采用近红外光和超声双模态成像,可精准识别不同人群的血管,在算法的帮助下,机器人可以动态追踪穿刺针和血管的位置变化。

      眼下,齐鹏团队的全自动静脉采血机器人已迭代研发出多款原型机,正准备与各合作医院开展联合实验。“就测试情况看来,要做到千‘针’万确其实不难,难的是如何让大众接受。”每款医疗器械在优化的道路上,所要攻克的难点不尽相同。针对“扎针机器人”,难点在于如何让大众更好地接受“机器人扎针”。目前,团队正与同济大学设计与创意艺术学院就交互设计进行合作,致力于将机器人的外观设计得更加美观和人性化。

      拿捏好需求与技术的平衡,医工交叉才有意义

      从2020年3月项目启动,到初代样机问世,短时间出成果,固然离不开团队的齐心协力,但最根本的原因是,这项技术并不难。对于这位有着近十年医疗机器人血管介入穿刺研究经历的教授而言,发明“扎针机器人”,从某种程度上说是技术降级。但为什么去做?齐鹏说,实际上是找到了一种平衡。

      “放眼当下,也许鲜有人‘冒险’让机器人扎针,但如果换个语境,设想一下:在疫情中,你是否愿意为了减少交叉感染,选择让机器人代替护士扎针?”齐鹏说,当“疫情”“扎针”“感染”几个关键词相互叠加时,全自动静脉采血机器人就有了其存在的意义。

      “东西能否做出来是一方面,临床医生是否需要又是一方面,只有把握好两方平衡,才能真正推动医工交叉。”谈及这一项目研发时,齐鹏顺带提及,此前就有一家国外公司研发出了一款心脏介入机器人,但医生们并不接受,原因很简单,因为他们觉得临床上用不着。“医疗器械行业的创新,应当以医学的临床创意为源泉,临床需求为导向,工学的技术创新和工程为手段与桥梁。”

      这一点在业界正逐渐形成共识。类似的尝试,沪上其他高校也有试水。2019年,上海交通大学医学院与上海理工大学共同发起建立“医工交叉创新研究院”和“医工交叉研究生院”,由上海交大医学院医学专家提出改进诊疗手段和医疗服务的关键问题,由上理工科研团队集体攻关。据上海理工大学跨学科创新研究院办公室主任沈悦介绍,目前,双方以需求为导向,已正式启动134项医工交叉合作项目,还有60多个项目正在立项中。随着一项项医工交叉新技术步入临床应用,将形成健康可持续发展的项目序列。

      工程师进驻医院,为三链融合探路

      近年来,“医”“工”专家携手,集中会诊临床需求难题,已成为越来越多高校科研工作者的选择。

      令齐鹏欣喜的是,全自动静脉采血机器人推出后,很多医生邀请他到手术室中亲自看一看,看看临床真正的痛点在哪儿,毕竟从“扎针”延伸开去能做的还有很多。“这是典型的‘平台型’技术,扎针穿刺技术是相通的,心胸外科、泌尿科、神经外科等科室都有大量的自动化介入穿刺活检需求,甚至连中医针灸领域也可涉及。”但要实现技术的突破,光靠简单的“跨界携手”显然不够。

      齐鹏曾就读于英国伦敦国王学院机器人专业,校区毗邻英国知名医院。“学院的部分实验室直接设在医院。”当时还是学生的他,就跟着一起进驻医院,工程师与医生深度合作,这在许多欧美国家已成常态。从需求到研发,从研发到制造,从制造到产品——这是创新链、产业链、价值链三链融合的系统工程。要真正实现“融合”,需要推进的工作还有很多。

      2016年,齐鹏回国后进入同济大学工作,不久便加入中国科学院院士葛均波发起的中国心血管医生创新俱乐部,其中汇聚了医生、工程师、政策管理者、创投人等多方人士,大家志同道合,为打通三链融合而探路。

      齐鹏相信,只要研发出的产品是好的、有用的,在成果转化阶段总会遇到“伯乐”。因为,不光中国市场需要,国际市场同样也期待更多中国“智”造。

      作者:李晨琰

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