Теперь этот робот возьмёт у вас кровь

Вы садитесь, кладёте руку в специальный держатель и нажимаете кнопку. Дальше устройство действует самостоятельно.

Ближний инфракрасный свет сканирует внутреннюю сторону локтя и ищет вену. На кожу наносится спирт, затем ультразвуковой датчик перемещается по руке, определяя глубину сосуда и направление его изгиба. Допплеровское исследование показывает направление кровотока и помогает исключить артерию.

Манжета сжимает плечо. Игла прокалывает кожу, кровь поступает в пробирки, а каждая пробирка переворачивается ровно девять раз. Затем игла выходит, а на место прокола накладывают повязку. При этом человеку не требуется прикосновение медицинского работника.

Так работает Aletta — первый автономный аппарат для забора крови, разрешённый к применению в США. Его разработала нидерландская компания медицинской робототехники Vitestro. Устройство объединяет системы визуализации, робототехнику и ИИ: алгоритмы выполняют ту же работу, что и флеботомист — медицинский специалист, который находит вену и берёт кровь вручную, ориентируясь на ощущения.

FDA разрешило использовать Aletta у взрослых вне больниц 19 августа. Европейские регуляторы одобрили аппарат двумя годами ранее.

Макс Балтер, специалист по хирургической робототехнике из Medtronic, который ещё в середине 2010-х годов занимался автономными системами для забора крови в аспирантуре, считает разработку Vitestro заметным инженерным достижением. По его словам, разрешение FDA помогает продвигать всю отрасль.

Aletta увеличивает пропускную способность лабораторий

В клиническом исследовании с участием более 1600 человек в Нидерландах Aletta успешно брала кровь с первой попытки в 94,5% случаев. Аппарат справлялся даже с труднодоступными венами, работал с людьми с ожирением и пожилыми пациентами. Если подходящую вену найти не удавалось, пациента направляли на обычный забор крови.

Джо Эль-Хури, клинический химик из Yale, не участвовавший в нидерландском исследовании, назвал результат исключительным и сопоставимым с работой обычного профессионального флеботомиста или превосходящим её.

Осложнений было мало. В устройстве предусмотрены несколько защитных механизмов: датчики отслеживают движение руки и положение иглы, а при отклонении от нормы процедура останавливается. Если вены пациента оказываются слишком сложными для аппарата, находящийся рядом флеботомист может взять работу на себя.

Один флеботомист способен контролировать до трёх аппаратов Aletta. По словам Люка Гизена, медицинского директора Vitestro, это может помочь лабораториям справиться с нехваткой сотрудников.

В этой профессии медианный годовой показатель текучести кадров составляет почти 25%, а доля незакрытых вакансий — около 10%. Такие данные приводятся в обзорах медицинских лабораторий, в которых в основном участвовали учреждения из США. Нехватка персонала ограничивает способность лабораторий выполнять необходимое число стандартных анализов крови — от подсчёта клеток и измерения холестерина до проверки метаболических показателей. Aletta может устранить это ограничение.

Предвзятость ИИ по оттенку кожи

Рост пропускной способности сопровождается ограничением: примерно в одном случае из 20 Aletta не справляется. Причиной могут быть обычные трудности — например, слишком глубокие или плохо заметные вены. Но дополнительной проблемой способен стать оттенок кожи.

Меланин в тёмной коже может мешать работе ближнего инфракрасного света, который Aletta использует на первом этапе для поиска вен у поверхности кожи и выбора места прокола. Метод основан на том, что гемоглобин поглощает свет иначе, чем окружающие ткани. Более тёмная кожа может поглощать больше света до того, как он достигнет камеры, из-за чего контраст снижается.

Некоторые специалисты опасаются, что инфракрасные датчики Aletta будут хуже работать у людей с тёмной кожей. Vitestro указывает, что в аппарате есть и ультразвуковой датчик, который частично снижает этот риск.

Люк Гизен признаёт, что оттенок кожи может влиять на первичное сканирование, но отмечает: выбор вены и размещение иглы в основном определяет ультразвуковая система. Она использует звук, а не свет, поэтому не должна зависеть от пигментации кожи таким же образом. По его словам, ультразвук не зависит от оттенка кожи, а неопубликованные данные Vitestro не показывают влияния этого фактора на работу системы.

На сайте компания поэтому утверждает, что технология хорошо работает с кожей любого оттенка. То же заявление повторяется в пресс-релизе FDA, посвящённом разрешению для устройства Vitestro.

Однако подобные заявления требуют доказательств, считает Эль-Хури. В медицинской технике уже были случаи расовых различий в точности работы устройств. Один из примеров — пульсоксиметры: у людей с тёмной кожей они могут давать менее точные показания, а проблема десятилетиями оставалась почти незамеченной.

Брук Кацман, клинический химик из Mayo Clinic, сотрудничающая с Vitestro, также хочет получить больше данных о том, подходят ли собранные роботом образцы для анализов так же хорошо, как образцы, взятые вручную.

В нидерландском исследовании повреждение эритроцитов встречалось редко. Но ещё предстоит проверить другие показатели качества образцов: наличие сгустков в пробирках, достаточный объём крови, правильное заполнение пробирок и результаты самих стандартных лабораторных тестов. Кацман планирует начать в США исследование по этим параметрам в следующем году.

По её словам, команда намерена тщательно проверить устройство перед клиническим применением — так же, как любой другой инструмент, который собираются внедрить в лаборатории.

Будущее автоматизированных анализов крови

Название Aletta аппарат получил в честь врача XIX века Алетты Якобс — первой женщины-врача в Нидерландах и основательницы учреждения, которое принято считать первой в мире клиникой контроля рождаемости.

Такая отсылка связана с историей технологии: Aletta опирается на десятилетия исследований роботизированного забора крови, которые проводили группы из Европы, США и Китая, а также команда MagicNurse. Одним из исследователей, продвинувших эту идею дальше многих других, был биомедицинский инженер Мартин Ярмуш из Университета Ратгерса в Нью-Джерси. В его лаборатории Макс Балтер из Medtronic получил докторскую степень.

В одной из версий платформы команда Ратгерса соединила робота с настольным анализатором крови. Система могла взять образец, а затем за несколько минут измерить уровень иммунных клеток, защищающих организм от инфекций, и эритроцитов, переносящих кислород.

Эта комплексная система не вышла за пределы лабораторных испытаний. Компания VascuLogic, созданная для коммерциализации платформы, давно прекратила существование. При этом другие разработчики, включая ROPHAI, BHealthCare и MagicNurse, продолжают работать в этой области.

Эксперимент Ратгерса показывает возможность полностью автоматизировать анализы крови непосредственно в месте оказания медицинской помощи: робот мог бы выполнять всё — от прокола кожи до исследования образца.

В некотором смысле это та же идея, которую обещала Theranos, но основанная на обычных проверенных лабораторных технологиях, а не на сомнительной науке и обмане, приведших эту компанию к краху.

Грегори Ретцингер, клинический патолог из Медицинской школы Feinberg Северо-Западного университета в Чикаго, сотрудничает с Vitestro и лично пробовал Aletta. Он считает полностью автоматизированный анализ крови будущим технологии и отмечает, что процедура была безболезненной и быстрой.

Пока Vitestro ограничивает задачи Aletta самим забором крови, говорит Гизен. При этом он считает, что в будущем аппарат сможет делать гораздо больше. Компания планирует запустить Aletta в Европе в следующем году, а затем выйти на рынок США.

Источник: spectrum.ieee.org