手持式靜脈穿刺設備

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手持式靜脈穿刺設備使用超聲波成像來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是常見的醫療程序，通常是患者護理中必不可少的第一步。根據受試者的靜脈和生理狀況以及醫療技術人員的技能，獲得成功的靜脈通道的挑戰從容易到非常困難。通常，它以失敗的結果而告終。

在美國，該臨床程序每年執行超過14億次。但是，根據臨床研究，在無可見靜脈的患者中，有27％的患者失敗；無明顯靜脈的患者中有40％；消瘦的患者中有60％失敗。醫院可以使用帶有超聲成像的儀器來幫助臨床醫生定位靜脈，但是在超聲引導下手動插入針頭需要仔細的手眼協調才能穩定地放置和控制探頭和針頭。設備還使用了近紅外（NIR）成像系統，但它們的穿透深度僅為3 mm，并且對肥胖患者無效。

穿刺裝置

現在，羅格斯大學（Rutgers University）的一個團隊已經開發并正在測試一種幾乎自動的機器人系統，該系統可以定位可能合適的靜脈，插入針頭甚至抽取血液樣本。該靜脈穿刺設備旨在安全地在前臂周圍靜脈進行采血。該系統結合了超聲成像和小型機器人技術，以識別適合插管的血管，并自動將連接的針頭引向所謂的管腔中心。

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設備操作：（i）超聲（US）成像平面提供目標血管的橫截面圖。（ii）一旦設備定位了血管，便通過Z軸運動（Zm）DoF馬達對準針；Zm馬達（藍色箭頭）負責使針頭軌跡與血管深度（Z軸）對齊，以確保針尖準確地到達超聲成像平面上的血管中心。（iii）軌跡對齊后，通過注射運動（Inj m）DoF馬達（綠色箭頭）插入針頭，并在針尖到達血管中心后自動停止。

臨床醫生會進行以下設置：將機器置于對象的手臂進行定位，對目標區域進行消毒/擦拭，應用超聲水凝膠并選擇目標靜脈的中心（如圖所示）。然后，設備使用這些坐標來確定必要的運動學，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血管中存在的針尖。血管壁由黃色虛線橢圓標識。圖像中的Z軸表示容器深度，Y軸表示容器的矢狀位。相對于超聲換能器頭（圖像頂部）記錄血管和針尖的位置。

一旦對準并穩定，操作員便開始操作程序，然后注射軸滑架將連接的針尖置于參與者的前臂以25度角向前驅動到靜脈中心的目標，插入針頭并抽出5毫升血液樣本。

迄今為止，在有限數量的測試對象上的結果是令人滿意的，并且可以與臨床標準相媲美或更好。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％，平均手術時間為93±30秒。

研究人員指出，該系統設備的未來版本可能會擴展到其他血管通路領域，例如靜脈導管，中心靜脈通路，透析和動脈導管放置。此外，該系統可以與完整的血液評估子系統結合使用，以實現“多合一”采血和測試結果的安排。