[发明专利]基于穿刺针尖自动识别的超声穿刺引导线成像方法

说明书

本发明公开了一种基于穿刺针尖自动识别的超声穿刺引导线成像方法，包括如下步骤：(a)读入超声视频图像；(b)选定超声视频图像中的跟踪判别区域；(c)识别跟踪判别区域中的强回声图像部分；(d)得出强回声图像的长度方向；(e)在超声视频图像中绘制强回声图像的长度方向的延长线，并输出视频图像；(f)重复步骤(c)至(e)，更新视频图像中的延长线位置。本发明的基于穿刺针尖自动识别的超声穿刺引导线成像方法能有效追踪穿刺针具的位置，根据穿刺针具的实际位置和状态绘制预测线，使的预测线能及时、准确地根据穿刺针具的位置调整而对应改变，有助于提高穿刺手术的准确度和灵活性。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，具体涉及用于协助医疗手术的辅助图像成像方法。

背景技术

超声是一种实时，简便，准确的影像学方法，不仅广泛应用于临床疾病的诊断，还是引导病灶穿刺活检和肿瘤消融治疗的主要影像学手段。超声引导活检及消融治疗过程中，主要利用超声监测并引导穿刺针具到达目标位置。

目前超声引导穿刺的方式有3种，(1)基于穿刺导架的引导，如图1所示，穿刺导架2上设有可引导穿刺针具3的针槽4，穿刺导架2设有夹具用于与超声探头1安装固定，穿刺针具3的活动轨迹由于受针槽3的限制，因而针具3的活动轨迹在超声成像画面处是固定的；因此，根据针具与超声探头的位置关系，可直接在图像上生成显示出活动轨迹的引导线，如图2箭头所示，以把握针具的活动方向：将目标病灶置于此穿刺线上，然后穿刺针具3通过穿刺引导架2的针槽4进针，就可穿刺至目标位置。这样引导方式的主要缺点有两个：a、针具的实际活动轨迹与导架的实际安装位置有关，当导架的安装与预设不一致时，该引导线则不能正确指示针具的活动方向；b、针具的活动受到针槽的限制，穿刺过程中病灶位置可能会有移位，原因包括病人体位变动、病人呼吸、穿刺本身导致的组织移位等，所以在穿刺过程中需要实时对穿刺针具的进针方向进行调整，针槽此时却会明显限制穿刺针具的方向调整，影响穿刺的准确性。所以此方法多适用于初学者进行一般难度的穿刺操作，而不适用于需要高精度的穿刺操作。

(2)基于穿刺探头引导，超声探头在设计制作时已制作出可引导穿刺针具的针槽，该针槽已与超声探头直接固定，因而穿刺针具的活动轨迹在成像画面处是固定的，所以在成像时直接生成显示该活动轨迹的引导线，通过引导线把握穿刺针具的活动方向，完成穿刺手术。这样的方式解决穿刺导架与超声探头的安装位置不准确问题，但仍无法实习灵活调整针具方向、提高穿刺准确性。

(3)徒手穿刺，徒手穿刺不需要借助穿刺针槽固定穿刺针具，仅依靠手来固定，操作相对简便。而且徒手穿刺时穿刺针具角度灵活，在目标移位时方便进行调整，所以穿刺精度高。但徒手穿刺时没有穿刺线作为指示，完全需要操作者自身经验判断沿目前方向进针能否穿刺到目标位置，在进针过程中需不断调整入针角度，从而达到精确穿刺的目的，所以徒手穿刺的不足之处即是经验依赖性大。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种可以满足穿刺针具灵活调整，又准确指示针具活动轨迹的辅助方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于穿刺针尖自动识别的超声穿刺引导线成像方法，包括如下步骤：

(a)读入超声视频图像；

(b)选定超声视频图像中的跟踪判别区域；

(c)识别跟踪判别区域中的强回声图像部分；

(d)在超声视频图像中绘制强回声图像的长度方向的延长线，并输出视频图像；

(e)重复步骤(c)至(d)，更新视频图像中的延长线位置；

这样的方式使穿刺针具能在超声图像被识别出，并根据穿刺针具的活动位置趋势，绘制出运动预测线，令穿刺手术可以根据预测线的辅助，提高灵活度。

进一步的技术方案为，所述步骤(b)中，通过获取图像特征点算法识别强回声图像部分。