[发明专利]一种基于超声图像的穿刺针针尖与血管壁深度定位方法

说明书

本发明公开了一种基于超声图像的穿刺针针尖与血管壁深度定位方法，属于智能医疗器械技术领域，本发明具体步骤包括：通过对静脉穿刺部位的血管皮下超声图像选取图像上方区域作为感兴趣区域进行去噪、自适应阈值二值化、图像形态学开运算、闭运算、血管壁轮廓提取和扫描提取血管腔内区域穿刺针轮廓，计算得到血管壁皮下深度、医用穿刺针深度和穿刺角度。本发明能有效识别和探测血管壁皮下深度、追踪和探测医用穿刺针针尖的深度和穿刺角度，根据穿刺针针尖的实际深度和针穿刺角度，解算穿刺针推进距离，应用在智能采血或输液机器人、智能手术机器人等领域能提高静脉穿刺的准确性、安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于智能医疗器械技术领域，尤其涉及一种基于超声图像的穿刺针针尖与血管壁深度定位方法。

背景技术

随着医疗技术的不断发展，目前，国内一些机构正在研发智能医疗设备用以替代医护人员完成静脉输液、采血等工作。在实际静脉穿刺过程中，检测和观察穿刺针在皮下血管内的实时位置与姿态一直是一个难题。

现有的自动识别技术难以准确获得待静脉穿刺血管的血管壁皮下深度信息，不能准确给出医护人员静脉穿刺所关心的穿刺针针尖在血管腔内当前深度位置、穿刺针穿刺角度和穿刺针穿刺距离等关键信息。因此，本领域当前需要一种可检测穿刺针针尖在血管腔内当前深度位置、穿刺针穿刺角度和穿刺针穿刺距离的方法，满足智能采血、输液、手术机器人领域精准定位穿刺针位置和监控穿刺针静脉穿刺过程的技术需求，实现医疗全自动静脉穿刺。

发明内容

本发明实施例提出基于超声图像的穿刺针针尖与血管壁深度定位方法，能够检测待穿刺血管壁深度、穿刺针针尖在血管腔内当前深度位置、穿刺针穿刺角度和穿刺针穿刺距离的功能，提高了血管穿刺精确性，同时也提高了血管穿刺的安全性。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于超声图像的穿刺针针尖与血管壁深度定位方法，

包括步骤S100扫描血管和步骤S200定位穿刺针；

其中，步骤S100扫描血管具体为：

步骤S110：选取超声血管图像的上方区域作为识别扫描皮下血管的感兴趣区域；

步骤S120：将所述皮下血管的感兴趣区域的图像转化为血管轮廓边缘平滑的二值化血管图像；

步骤S130：将所述二值化血管图像进行轮廓检测并提取血管轮廓，扫描出图像中血管轮廓面积最大的血管轮廓区域并分离，得到血管轮廓图像；

步骤S140：扫描所述血管轮廓图像中血管轮廓的上下轮廓线上点的图像坐标，得到血管上壁的深度位置、血管下壁的深度位置和血管腔的内壁直径；

其中，步骤S200定位穿刺针具体为：

步骤S210：根据所述血管上壁的深度位置、所述血管下壁的深度位置和所述血管腔的内壁直径，选取超声血管图像的血管腔内区域作为识别扫描穿刺针的感兴趣区域；

步骤S220：将所述穿刺针的感兴趣区域的图像转化为轮廓边缘平滑的二值化穿刺针图像；

步骤S230：将所述二值化穿刺针图像进行轮廓检测并提取穿刺针轮廓，得到穿刺针轮廓图像；

步骤S240：根据穿刺针实际穿刺方向对应到所述超声血管针尖图像的穿刺针倾斜方向，扫描所述穿刺针轮廓图像中穿刺针轮廓左右极点的图像坐标，得到所述穿刺针针尖深度、穿刺角度和推进距离。

具体地，所述步骤S120具体为：

步骤S121：将所述皮下血管的感兴趣区域的图像进行去噪和高斯滤波，得到血管轮廓边缘平滑的皮下血管图像；

步骤S122：将所述皮下血管图像进行自适应阈值二值化处理，得到初步二值化血管图像；