【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于醫學數據處理，具體涉及一種靜脈穿刺術前策略分析與穿刺路徑規劃方法及系統。
技術介紹
1、靜脈穿刺操作是臨床醫學領域中最常見的操作之，常用于給藥、輸液等等場景。實施深靜脈穿刺作操的難點在于尋找合適的穿刺路徑進行入針，而入針的好壞直接關系到操作的成敗。目前醫護人員在進行靜脈穿刺操作時，通常采用盲穿法或者超聲引導下的入針方法，醫護人員實施穿刺操作時，往往憑借經驗選取入針路徑，這對醫護人員要求很高，需要醫護人員具備豐富的經驗和嫻熟的技能，靜脈穿刺的成功率取決于醫護人員的經驗和患者的血管條件，然而臨床中患者的個體差異較大，靜脈的可見度和彈性不同，對于血管條件較差的患者，即使經驗豐富的醫療人員也難以保證這些患者的穿刺成功率，進針角度不當或用力及速度不當都可能引起靜脈刺破，反復的穿刺嘗試必然給患者帶來極大的痛苦，極易導致血管損傷，醫護人員憑經驗選擇的路徑往往并不精確，這對穿刺操作的準確性和結果會產生影響；
2、近年來超聲引導下穿刺技術的出現廣受關注，該技術在一定程度上解決了血管不可見不可觸情況下的穿刺難問題，但仍然存在以下問題：
3、（1）技術上難度較大，穿刺操作的醫護人員需要經過專業的超聲圖像識別培訓；
4、（2）對于血管在超聲圖像中成像較差的患者，無法準確地在靜脈中心線上選擇進針位置進行穿刺，導致穿刺的成功率降低；
5、（3）為患有高傳染性疾病的患者穿刺時，醫護人員的自身安全可能會受到威脅。
技術實現思路
1、針對上述現有技術的不
2、第一方面本申請提出一種靜脈穿刺術前策略分析與穿刺路徑規劃方法，包括以下步驟：
3、采集患者待穿刺部位的圖像作為待分析圖像，對所述待分析圖像進行改進限制性中值濾波和對比度增強得到輪廓清晰的第一處理圖像；
4、對所述第一處理圖像進行閾值分割處理提取出輪廓清晰的靜脈圖像；
5、對所述靜脈圖像進行骨架提取，確定所述靜脈圖像中的靜脈中心線；
6、通過局部立體匹配獲取所述靜脈圖像的深度信息，確定所述靜脈中心線在三維坐標系中的定位，并從靜脈中心線選取出目標穿刺點；
7、對多關節穿刺設備的參數進行初始化設定，包括：設備關節段數、設備關節長度、設備彎曲單元彎曲角、設備旋轉角、針頭起始點和目標穿刺點；
8、將所述多關節穿刺設備的針頭起始點和目標穿刺點之間的理想路徑曲線均勻離散，并控制所述多關節穿刺設備從針頭起始點開始步進，計算所述多關節穿刺設備在穿刺過程中的關節參數，并通過關節參數控制前進一步的步長；
9、根據前進一步的步長判斷穿刺設備是否達到目標穿刺點，若未到達目標穿刺點，則重新計算再前進一步時各彎曲單元的關節參數，從而得到新的步長，然后通過新的步長控制穿刺設備步進，往復執行此操作直到到達目標穿刺點為止，若到達目標穿刺點，記錄當前穿刺路徑規劃。
10、在一些實施例的一些可選的實現方式中，所述對所述待分析圖像進行改進限制性中值濾波和對比度增強得到輪廓清晰的第一處理圖像，包括：
11、從所述待分析圖像中選擇濾波模版大小，遍歷選擇后的濾波模版中的遍歷像素點，獲得灰度值并進行排序，對比鄰域像素灰度值與灰度序列中值，相同則跳過，不同則進行中值替換，根據所述濾波模版大小將模版移動至下一像素，直到圖像中所有模版均濾波完成為止，得到濾波后圖像；
12、計算濾波后圖像的灰度值的概率密度，然后使用累積分布函數進行灰度映射，最后進行灰度替換，得到輪廓清晰的第一處理圖像。
13、在一些實施例的一些可選的實現方式中，所述對所述第一處理圖像進行閾值分割處理提取出輪廓清晰的靜脈圖像，包括：
14、分析所述第一處理圖像的灰度直方圖，確定靜脈與背景的灰度分布差異，得到灰度分析結果；
15、根據灰度分析結果，選擇一個或多個分割閾值，應用選定的分割閾值對所述第一處理圖像進行分割，將大于分割閾值的像素點劃分為靜脈部分，小于或等于分割閾值的像素點劃分為背景；
16、對分割得到的靜脈圖像進行canny邊緣檢測，提取出靜脈的輪廓線，得到輪廓清晰的靜脈圖像。
17、在一些實施例的一些可選的實現方式中，所述對所述靜脈圖像進行骨架提取，確定所述靜脈圖像中的靜脈中心線，包括：
18、所述骨架提取包括圖像細化，所述圖像細化用于逐步剝離圖像邊緣，直至得到圖像的中心線，其中，通過腐蝕操作將靜脈細化，然后通過圖像細化提取出偽骨架線，從靜脈的偽骨架線中，提取出真實靜脈骨架線；
19、采用中心線算法從所述真實靜脈骨架線確定出代表靜脈中心的線段，確定出的線段為所述靜脈圖像中的靜脈中心線。
20、在一些實施例的一些可選的實現方式中，所述通過局部立體匹配獲取所述靜脈圖像的深度信息，確定所述靜脈中心線在三維坐標系中的定位，并從靜脈中心線選取出目標穿刺點，包括：
21、通過局部立體匹配獲取靜脈圖像的深度信息；
22、根據所述深度信息生成視差圖，將視差圖轉換為三維坐標圖，通過三角測量原理計算每個像素點的空間坐標，根據空間坐標確定所述靜脈中心線的坐標信息；
23、分析靜脈中心線的幾何特征，根據臨床經驗設置閾值和規則選擇目標穿刺點，得到目標穿刺點的坐標信息。
24、在一些實施例的一些可選的實現方式中，所述將所述多關節穿刺設備的針頭起始點和目標穿刺點之間的理想路徑曲線均勻離散，并控制所述多關節穿刺設備從針頭起始點開始步進，計算所述多關節穿刺設備在穿刺過程中的關節參數，并通過關節參數控制前進一步的步長，包括：
25、根據針頭起始點和目標穿刺點的位置，構建一條理想的穿刺路徑曲線；
26、將理想的穿刺路徑曲線均勻離散成一系列離散點并確定其位置坐標；
27、計算離散點的主法線向量，所述主法線向量垂直于理想路徑曲線在離散點處的切平面，計算離散點的副法線向量，所述副法線向量垂直于主法線和切線，計算離散點的切線向量，所述切線向量與理想路徑曲線在離散點處相切；
28、根據離散點的位置坐標，以及主法線向量、副法線向量和切線向量，構建位姿矩陣；
29、根據所述位姿矩陣求解穿刺設備末端彎曲單元的關節參數以及求解穿刺設備其他彎曲單元的關節參數；
30、根據求解得到的關節參數控制穿刺設備前進一步的步長。
31、在一些實施例的一些可選的實現方式中，所述根據前進一步的步長判斷穿刺設備是否達到目標穿刺點，若未到達目標穿刺點，則重新計算再前進一步時各彎曲單元的關節參數，從而得到新的步長，然后通過新的步長控制穿刺設備步進，往復執行此操作直到到達目標穿刺點為止，若到達目標穿刺點，記錄當前穿刺路徑規劃，包括：
32、位置更新：在穿刺設備前進后，更新穿刺設備的當前位置；
33、目標判斷：判斷穿刺設備是否已到達目標穿刺點，過比較穿刺設本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種靜脈穿刺術前策略分析與穿刺路徑規劃方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述對所述待分析圖像進行改進限制性中值濾波和對比度增強得到輪廓清晰的第一處理圖像，包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述對所述第一處理圖像進行閾值分割處理提取出輪廓清晰的靜脈圖像，包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述對所述靜脈圖像進行骨架提取，確定所述靜脈圖像中的靜脈中心線，包括：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述通過局部立體匹配獲取所述靜脈圖像的深度信息，確定所述靜脈中心線在三維坐標系中的定位，并從靜脈中心線選取出目標穿刺點，包括：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述將所述多關節穿刺設備的針頭起始點和目標穿刺點之間的理想路徑曲線均勻離散，并控制所述多關節穿刺設備從針頭起始點開始步進，計算所述多關節穿刺設備在穿刺過程中的關節參數，并通過關節參數控制前進一步的步長，包括：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于：所述根據前進一步的步長
8.一種靜脈穿刺術前策略分析與穿刺路徑規劃系統，其特征在于：包括第一圖像處理模塊、靜脈圖像處理模塊、中心線圖像處理模塊、穿刺點定位模塊、設備初始化模塊、步進分析模塊和路徑規劃模塊；
9.一種電子設備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并且可以在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于：所述處理器執行所述計算機程序時實現如權利要求1-7中任一項所述方法的步驟。
10.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于：所述計算機可讀存儲介質存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-7中任一項所述方法的步驟。
...【技術特征摘要】
1.一種靜脈穿刺術前策略分析與穿刺路徑規劃方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述對所述待分析圖像進行改進限制性中值濾波和對比度增強得到輪廓清晰的第一處理圖像，包括：
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述對所述第一處理圖像進行閾值分割處理提取出輪廓清晰的靜脈圖像，包括：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述對所述靜脈圖像進行骨架提取，確定所述靜脈圖像中的靜脈中心線，包括：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述通過局部立體匹配獲取所述靜脈圖像的深度信息，確定所述靜脈中心線在三維坐標系中的定位，并從靜脈中心線選取出目標穿刺點，包括：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述將所述多關節穿刺設備的針頭起始點和目標穿刺點之間的理想路徑曲線均勻離散，并控制所述多關節穿刺設備從針頭起始點開始步進，計算所述多關節穿刺設備在穿刺過程中的關節參數，并通過關節參數控制...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李冰，王潔，趙娜，崔欣雨，劉鳳陽，
申請(專利權)人：中國人民解放軍總醫院第一醫學中心，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。