一种手肘静脉深度识别方法及系统与流程

1.本发明属于静脉识别技术领域，特别是涉及一种手肘静脉深度识别方法及系统。


背景技术：

2.肘部静脉血管穿刺是基本的医疗护理手段之一，也是临床进行静脉采血和静脉输液的重要方法。避免反复穿刺是患者和医护人员所关切的一个重要问题。在传统的人工采血过程中，大约有27％的患者没有明确的静脉，40％患者静脉太薄，这增加了医护人员静脉采血的难度。静脉内注射的反复失败也大大增加了静脉炎、血栓形成和感染的可能性。首先，不同个体的情况不同，血管管径较小、皮肤颜色较深、皮下脂肪较厚、皮肤严重脱水等都会对穿刺成功率产生较大影响。其次，患者是否配合护士完成整个穿刺流程，也会影响穿刺的成功率。
3.目前，绝大多数的静脉血管穿刺都是靠护士人工完成，人工穿刺过程一般是先利用医用胶管扎紧患者的手臂，然后让患者握拳来使血管变得突出，再由护士触摸按压确定血管的粗细和位置。该过程对医护人员的临床经验和运针的熟练度是一个很大的考验。
4.超声探头作为一种常用医疗器械，发挥着不可代替的作用。它可以利用超声波测定在皮肤5mm以下的组织和器官。根据采血者超声图像中的血管形状，穿刺的位置和深度，医生可以很快做出决定。
5.在进行穿刺前检测静脉血管的皮下位置，获取静脉血管深度等信息，被证明是一种可靠的提升穿刺成功率的重要手段。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种手肘静脉识别方法，以解决在静脉采血过程中，由于难以判断手肘静脉血管在皮下的具体位置而导致医护人员或机器人扎针失败的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种手肘静脉深度识别方法，包括以下步骤：
8.从手肘的超声图像中获取目标静脉血管；
9.基于所述目标静脉血管计算所述目标静脉血管的深度；
10.基于所述目标静脉血管计算目标静脉血管的横断面的长宽比，判断是否需要重新获取手肘的超声图像。
11.可选地，从手肘的超声图像中获取目标静脉血管中包括：需要判断获取手肘的超声图像是否满足设定条件，若不满足则需要重新获取超声图像；所述设定条件包括：判断获取的超声图像的阈值大于等于预设阈值。
12.可选地，从手肘的超声图像中获取目标静脉血管中包括：
13.基于所述超声图像进行静脉区域的选取；
14.对选取的超声图像进行预处理，去除图像噪声；对去除图像噪声后的超声图像进行分割，标记血管区域，得到目标静脉血管。
15.可选地，所述静脉区域为矩形，深度范围为0mm-12mm。
16.可选地，对去除图像噪声后的超声图像进行分割后还需要对分割后的图像进行开运算和闭运算形态学处理。
17.可选地，标记血管区域采用连通区域标记法，其中像素点最多的连通区域被标记为血管。
18.可选地，计算所述目标静脉血管的深度包括：利用几何矩计算所述目标静脉血管的连通区域的像素中心坐标，得到像素中心的纵坐标，再按照比例转化为实际的血管深度。
19.可选地，计算目标静脉血管的横断面的长宽比包括：获取所述目标静脉血管区域的端点的像素坐标，根据所述像素坐标的计算目标静脉血管的横断面的长宽比。
20.可选地，判断所述长宽比是否超过预设的长宽比阈值，若超过则重新获取手肘的超声图像。
21.可选地，所述预处理包括去除图像噪声，采用的方法为高斯滤波法。
22.本发明的技术效果为：使用本技术方案，单次计算静脉血管所耗费的时间短，并且可实现实时计算，得到的血管深度识别精度更高。
附图说明
23.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
24.图1为本发明实施例中的流程示意图。
具体实施方式
25.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
26.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
27.实施例一
28.如图1所示，本实施例中提供一种手肘静脉深度识别方法，包括以下步骤：
29.从手肘的超声图像中获取目标静脉血管；例如，利用超声探头获取手肘的浅表静脉血管图像；
30.基于所述目标静脉血管计算所述目标静脉血管的深度；
31.基于所述目标静脉血管计算目标静脉血管的横断面的长宽比，判断是否需要重新获取手肘的超声图像。本实施例中，通过计算横断面的长宽比判断超声探头与手肘的。
32.可选地，超声探头可以为14mhz的高频线阵b型超声探头，超声图像为实时的b型超声图片流，图片流帧率为10fps。
33.进一步优化方案，从手肘的超声图像中获取目标静脉血管中包括：需要判断获取手肘的超声图像是否满足设定条件，若不满足则需要重新获取超声图像；所述设定条件包括：判断获取的超声图像的阈值大于等于预设阈值。
34.本实施例中，计算图像的平均灰度值，若图像平均灰度值低于预设阈值，表明探头与皮肤的贴合度不够。再次让探头与皮肤贴合，则重新获取超声图像。预设的灰度阈值由图
像的增益值确定，范围一般为30-35。
35.进一步优化方案，从手肘的超声图像中获取目标静脉血管中包括：
36.基于所述超声图像进行静脉区域的选取；
37.对选取的超声图像进行预处理；对去除图像噪声后的超声图像进行分割，标记血管区域，得到目标静脉血管。
38.可选地，采用阈值分割法对去除图像噪声后的超声图像进行分割。具体计算公式如下：
[0039][0040]
其中，dst(i，j)为图像分割后坐标在(i，j)处的像素的灰度值；src(i，j)为超声图像分割前图中坐标在(i，j)处的像素的灰度值；maxval为灰度最大值；thresh为自行设定的阈值。
[0041]
进一步优化方案，所述静脉区域为矩形，深度范围为0mm-12mm，宽度为12mm。
[0042]
进一步优化方案，对去除图像噪声后的超声图像进行分割后还需要对分割后的图像进行开运算和闭运算形态学处理。用形态学处理中的开运算去除杂质点，闭运算与开运算相反，它通常用于弥合细长沟壑，消除小孔。开运算和闭运算的计算具体公式如下：
[0043][0044][0045]
其中，f为二值图像，b为结构元。
[0046]
进一步优化方案，标记血管区域采用连通区域标记法，其中像素点最多的连通区域被标记为血管。
[0047]
可选地，采用的连通区域标记法中的种子填充法标记血管。种子填充算法假设在连通区域内部至少有一个像素是已知的，然后设法找到区域内所有其他像素，并对它们进行填充。
[0048]
进一步优化方案，计算所述目标静脉血管的深度包括：利用几何矩计算所述目标静脉血管的连通区域的像素中心坐标，得到像素中心的纵坐标，再按照一定的比例，即每毫米像素个数，转化为实际的血管深度。
[0049]
图像几何矩计算式如下所示：
[0050][0051]
其中，m
ij
表示(i+j)阶矩，p(x，y)是像素坐标(x，y)处的灰度值。此处x＝y＝1。设图形的像素中心坐标为(x，y)，x＝m10/m00，y＝m01/m00。
[0052]
进一步优化方案，计算目标静脉血管的横断面的长宽比包括：获取所述目标静脉血管区域的四个端点的像素坐标，根据所述像素坐标的计算目标静脉血管的横断面的长宽比。
[0053]
进一步优化方案，判断所述长宽比是否超过预设的长宽比阈值，阈值为2.5，若超过则重新获取手肘的超声图像。
[0054]
进一步优化方案，所述预处理包括去除图像噪声，采用的方法为高斯滤波法。
[0055]
可选地，预处理还包括：采用的增加分辨率方法包括采用双线性插值法对图像进行插值处理。
[0056]
以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
[0057]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0058]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0059]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
[0060]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0061]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0062]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0063]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或
其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。