利用人工智能引导超声的智能自动化连接处止血带

在止血带无能为力之处止住出血

失控出血是战场和民用环境中严重损伤后最可预防的死亡原因之一。普通止血带对手臂和腿部效果良好，但在身体的“连接处”——如腹股沟、腋下和颈部等主要血管深入躯干的部位——则难以奏效。本研究探索了一种新型智能止血带，该装置结合超声成像与人工智能（AI），能够自动定位并压迫这些深层血管，旨在为急救人员提供一种更快、更可靠的止血方法，在每一秒都至关重要的情况下挽救生命。

难以触及的出血带来的挑战

标准止血带设计用于紧紧缠绕四肢，将血管压在骨骼上以阻止失血。在腹股沟（股动脉）、锁骨下（胸肩部血管）或腹部（主动脉）等连接处，解剖结构更为复杂：血管更深，表面弯曲，缺乏可供抵压的坚实结构。现有获批用于医疗的连接处止血带能在一定程度上提供帮助，但通常体积大、施用缓慢且易在移动时滑动。研究表明这些装置存在较高的失败和故障率，且正确使用需要培训和经验，而这些在混乱的紧急情况下可能不可得。

将超声与人工智能带到前线

超声成像可以实时“看见”皮下结构，显示动脉、静脉和骨骼的位置以及血流是否仍在流动。问题是解读这些灰阶图像通常需要受过训练的临床人员。作者们的目标是消除这一障碍，将一台便携无线超声探头与自动识别关键结构并判定血管是否闭塞的AI模型配对。他们设想的设备使得经验相对不足的使用者可以将探头放在出血的大致区域；AI随后引导他们到正确的位置，并在施加足够压力以控制出血时发出信号。

构建与测试智能止血带原型

研究团队制造了两种机械原型。一种称为框架加固连接处止血带（Frame Reinforced Junctional Tourniquet，FRejT），使用刚性金属框架定位超声探头，并配有垂直压下的电动执行器。第二种称为底座与束带（Base and Tightening Straps，BaTS）设计，采用可调节的束带并锚定在桌子或担架上，以更好地适应弯曲的体表。两者都将小型超声探头夹压在皮肤上，并能够在计算机控制下自动收紧。为安全测试，研究人员制作了逼真的硅胶“人体模型”，包括胸部、腹部和腹股沟，内置人工动静脉并在压力下循环流体，以模拟真实出血情形。

智能系统如何“看见”并压迫血管

系统由两类AI模型驱动。其一是目标检测模型，它分析每一帧超声图像并在动脉、静脉和下方骨骼周围绘制数字框。这有助于设备“知道”何时正确对准血管并位于坚实表面之上。其二是分类模型，用以判断动脉仍然通畅还是已基本闭合。研究人员尝试了多个版本，发现简单规则效果最好：与其估计血流减少的精确比例，不如基于图像中动脉暗色空心中心（“腔内”）是否消失做出是/否的决定更为准确。当该模型指示腔内已塌陷时，电机会再紧固几秒钟，以确保在测试设置中血流至少下降90%。

与现有装置的性能比较

在计时测试中，新型原型与已商业化的连接处止血带在锁骨下、主动脉和股动脉位置进行了正面比对。FRejT设计尤其有前景：它在达到有效血管闭塞方面始终与现有装置相当或更快，有时大约只需一半时间。BaTS设计起初落后且更易滑动，但一旦完全整合了AI引导与闭塞检测，两种原型在股动脉模型中均能在大约20秒内找到目标并停止血流。当超声探头接近理想位置且图像清晰时，引导AI表现最佳，研究人员调整了逻辑，使检测到仅一个主要血管加上骨骼就足以触发闭塞程序。

这对未来创伤护理可能意味着什么

为保持测试的安全与可控，所有这些实验均在实验室人体模型中进行，而非在人或动物身上。这意味着仍有漫长道路要走：需要使装置更耐用、适应野外条件、在更真实的组织上测试，并由更多不同的使用者进行评估。尽管如此，这项工作表明将超声、AI和自动机械结合到单一系统中以快速定位并压迫深层血管而无需专家解读在技术上是可行的。如果后续开发成功，这类智能连接处止血带可能为军医、警务人员甚至受过训练的旁观者提供一种强有力的新工具，使他们能够在患者被送往最终治疗前，暂时止住原本难以控制的出血。

引用: Hernandez Torres, S.I., Winter, T., Mejia, I. et al. Smart, automated junctional tourniquets leveraging AI-driven ultrasound guidance. Sci Rep 16, 6865 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37467-1

关键词: 止血, 连接处止血带, 超声, 人工智能, 创伤护理