規(guī)范咽拭子采樣操作，可靠提升采集樣本的有效性

2022年5月底，新冠肺炎全球累計確診已超過5.3億人次，疫情防控已經(jīng)日趨常態(tài)化。政府工作會議中一再強調(diào)，核酸檢測是疫情防控最寶貴的資源，已成為各地疫情防控依賴的重要技術(shù)手段。當(dāng)前采樣任務(wù)量大，給醫(yī)務(wù)人員增加了大量工作負(fù)荷。如何規(guī)范咽拭子采樣操作，可靠提升采集樣本的有效性？這是當(dāng)前疫情防控形勢下的迫切需求。

咽拭子采樣機(jī)器人能夠精準(zhǔn)識別口咽部位，可靠力控保障采集樣本量，智能學(xué)習(xí)規(guī)范采集動作，已成為解決這一問題的有效手段?？谘适米硬蓸右蚱洳僮鞅憬?、相對舒適，特別適合大規(guī)模人群篩查。但檢測試劑的敏感性、不規(guī)范的采樣過程及病毒載量低等都會造成假陰性，其中采樣規(guī)范化成為影響核酸檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素。

根據(jù)《新型冠狀病毒肺炎實驗室檢測技術(shù)指南》，口咽拭子采集規(guī)范為：采樣人員將拭子放入無菌生理鹽水中濕潤，被采集人員頭部微仰，嘴張大，露出兩側(cè)咽扁桃體，將拭子越過舌根，在被采集者兩側(cè)咽扁桃體稍微用力來回擦拭至少3次，然后再在咽后壁上下擦拭至少3次，將試子頭浸入含有2～3毫升的病毒保存液的管中，尾部棄去，旋緊管蓋。同時，采集人員需穿戴個人防護(hù)裝備，包括N95及以上防護(hù)口罩、護(hù)目鏡、連體防護(hù)服、雙層乳膠手套、防水鞋套等。

根據(jù)國家衛(wèi)生健康委臨床檢驗中心相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，新冠肺炎疫情發(fā)生以來，中國已經(jīng)完成115億人次的核酸檢測。在大規(guī)模咽拭子采集操作過程中，由于醫(yī)務(wù)人員與受試者時空重疊，具有較高的交叉感染風(fēng)險;醫(yī)務(wù)人員工作強度大、容易疲勞，很難保證長時間的規(guī)范采集動作，造成采集樣本不合格、受試者采集感受不舒適等問題。大家可以回想一下自己咽拭子采集情況，是否每次都嚴(yán)格符合采集標(biāo)準(zhǔn)的要求呢？

巨大的任務(wù)量給醫(yī)護(hù)人員造成巨大負(fù)荷，大規(guī)模篩查的時間要求更加消耗采集人員的體力和專注度。依靠人力的采集方式在規(guī)范性和持續(xù)重復(fù)性上處于兩難境地，那么，如何規(guī)范咽拭子采樣操作，可靠提升采集樣本的有效性，降低假陰性？基于人工智能和機(jī)器人的智能手段是否能有效解決這一難題？設(shè)置11組人工和機(jī)器采樣對比實驗，分析其采樣樣本Ct值、均值和標(biāo)準(zhǔn)差，當(dāng)Ct值在35之下，可視為合格采集樣本。數(shù)據(jù)分析顯示，機(jī)器采樣的有效性有保證，并且對比人工采樣，其標(biāo)準(zhǔn)差更小，一致性更好?？梢姡谥悄芊治龅牟蓸訖C(jī)器人系統(tǒng)能同時兼顧規(guī)范性和持續(xù)重復(fù)性，是未來咽拭子采樣的理想載體。

新冠肺炎疫情在武漢暴發(fā)時，智能化咽拭子采樣機(jī)器人的研發(fā)構(gòu)想在清華大學(xué)孫富春教授的腦子里萌芽。“當(dāng)時，醫(yī)務(wù)工作者會戰(zhàn)武漢，全天時工作，一是非常辛苦，二是容易交叉感染。我開始就想，如何能利用機(jī)器人技術(shù)去研制一款全自動的咽拭子采集機(jī)器人，減輕廣大醫(yī)務(wù)工作者的負(fù)擔(dān)?！焙芸?，一款半自動化的口咽拭子采樣機(jī)器人研制成功。這也是孫富春團(tuán)隊研制的第一代咽拭子采樣機(jī)器人，但其研制成本較高，且在安全性和穩(wěn)定性方面仍有不足之處。孫富春團(tuán)隊便著手對其進(jìn)行升級，在設(shè)計理念上摒棄了價格高昂且自由度冗余的機(jī)械臂產(chǎn)品，采用自主設(shè)計的立體式多軸結(jié)構(gòu)完成樣本的采集與移送，同時加入身份認(rèn)證和人機(jī)語音交互系統(tǒng)，并通過視觸覺融合技術(shù)實現(xiàn)舒適采樣，研制成功第二代全自動咽拭子采樣機(jī)器人系統(tǒng)。

目前，孫富春團(tuán)隊正研制第三代智能化咽拭子采樣機(jī)器人，在采樣的快速性、受試者的舒適性、樣本的有效性方面達(dá)到了更高的標(biāo)準(zhǔn)。此外，團(tuán)隊還考慮了受試者的情緒反饋、采集靶點的智能定位、人機(jī)融合的采集技能學(xué)習(xí)、封管、消殺等過程，并通過采樣末端的觸覺傳感器，精準(zhǔn)控制合適的采樣力度，保證采集的安全性和有效性。

智能化咽拭子采樣機(jī)器人已在北京市昌平區(qū)醫(yī)院、朝陽醫(yī)院、南通疾控中心、清華大學(xué)長庚醫(yī)院進(jìn)行了近萬例的外場測試。目前，該機(jī)器人已經(jīng)在清華大學(xué)長庚醫(yī)院為醫(yī)院員工的例行核酸采集提供服務(wù)?；谌斯ぶ悄芎蜋C(jī)器人技術(shù)的智能咽拭子采樣機(jī)器人能精準(zhǔn)識別口咽部位，依靠力控感知保障有效樣本量，智能學(xué)習(xí)規(guī)范采集動作。當(dāng)前，孫富春團(tuán)隊正與臨床伙伴緊密合作，建立咽拭子采樣的作業(yè)效能與安全性評估，構(gòu)建咽拭子采樣機(jī)器人臨床應(yīng)用范式，提高采樣的安全性、舒適性、有效性，從而推動智能化咽拭子采樣機(jī)器人盡快服務(wù)社會，為公眾的生命健康提供保障。