[发明专利]一种静脉血管深度识别方法和提示系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种辅助医疗器械，尤其涉及一种静脉血管深度识别方法和提示系统。 

背景技术

在临床医学上，常用静脉输液将药物输送到人体内，在静脉输液时，医务人员必须进行静脉穿刺。静脉穿刺过程一般为：首先用止血带绑扎使得静脉血管突起，然后医务人员凭借在肉眼视觉和皮肤上触摸来判断血管位置，以及血管在皮下的深度，最后根据经验选择合适的入针位置和入针角度。上述操作对医务人员具的业务技能、工作经验以及心理素质要求很高，尤其是面对小儿、肥胖、肤色较重等患者时，由于静脉血管的位置与深度不易判断，给医务人员实施静脉穿刺带来了巨大挑战，往往需要多次穿刺才能成功，也给患者带来不必要的痛苦，容易使得患者对静脉穿刺产生心理恐惧，还会使医患双方矛盾增加，严重时甚至引发患者家属殴打医务人员等恶性事件。 

为了解决上述由于血管位置和深度难以判断带来的问题，减轻医务人员实施静脉穿刺时的压力，人们开始研发各种医疗器械来辅助医务人员定位血管。投影式静脉血管显像仪的发明，减小了医务人员准确定位血管的困难，如下专利：“用于将表面下结构投影到对象表面上的系统和方法”(专利申请号：200880012041.5)、“一种红外静脉血管显像装置”(专利申请号：201220404518.8)、“一种双光源静脉血管显像装置”(专利申请号：201320403264.2)、“一种头戴式静脉血管显像装置”(专利申请号：201320403329.3)等，均为典型的投影式静脉血管显像仪，此类装置主要利用了静脉血液对近红外光的吸收率大于皮肤的吸收率这一原理，并通过对近红外影像处理使得血管位置凸显出来，并原位投影至皮肤上，辅助医务人员判定血管位置。 

然而，上述专利都只解决了如何判定血管位置的问题，还没有解决血管深度判断的问题，使得医务人员无法掌握准确的入针角度，影响穿刺成功率。因此，临床上需要既可以准确定位血管，又可以知道血管深度的仪器。 

发明内容

为了满足临床应用的上述需求，在现有血管显像仪提示静脉血管位置的同时，本发明涉及了一种血管深度的识别方法和提示系统，其解决了背景技术中提到的血管深度判断的问题。 

本发明的基本原理是：根据不同深度的静脉血管所对应的红外图像的表观模型不同，通过机器视觉学习中的机器学习回归模型，建立图像与血管深度之间的映射关系，从而实现基于图像的血管深度自动识别技术 

基于上述基本原理，本发明的技术解决方案如下： 

一种静脉血管深度识别方法，其实现步骤包括： 

1)基于机器学习的回归模型训练： 

1.1)构建训练图像集和训练图像深度标记集： 

利用近红外光照射皮肤，并用摄像机接受反射图像，采集人体不同位置、不同深度的静脉血管图像，构建训练图像集； 

利用超声仪测量从血管顶部到皮肤表层的厚度，从而得到血管的深度数据值，构建相应的训练图像深度标记集； 

1.2)提取感兴趣区域：从上述步骤1.1)构建的训练图像集中的每幅图像提取设定区域作为感兴趣区域； 

1.3)从上述步骤1.2)中的感兴趣区域中提取图像的特征；所述特征包括图像的全局均值、全局方差、局部均值和局部方差； 

1.4)用上述步骤1.3)中提取到的特征与步骤1.1)中构建的训练图像深度标记集共同训练一个可以反映静脉血管深度与图像特征之间关系的机器学习回归模型； 

2)血管深度预测： 

2.1)利用近红外光照射待测位置的皮肤，并用摄像机接受反射图像，采集到待测位置图像，并从待测位置图像提取与步骤1.2)中一致的设定区域作为感兴趣区域； 

2.2)从上述步骤2.1)中的感兴趣区域中提取特征，提取特征的类型和方式与步骤1.3)相同； 

2.3)将上述步骤2.2)中提取到的特征输入步骤1.4)中的机器学习回归 模型中，对步骤2.1)中的待测图像感兴趣区域的血管深度进行预测，得到血管深度值； 

2.4)对上述步骤2.3)中的血管深度值进行量化，并分N个血管档次值表示。 

考虑到不同年龄、性别的人体同一血管位置的深度可能稍有差异，在上述步骤1.1)采集人体不同位置、不同深度的静脉血管图像时，我们也可以将待测人群细分为若干类别分别构建训练图像集和训练图像深度标记集，在对待测人体进行血管深度预测时选取相应的数据集进行对比和预测。