一种自动穿刺方法技术

本发明专利技术涉及一种自动穿刺方法，所述方法由穿刺机器人执行，所述方法包括：获取血管信息；根据所述血管信息选择穿刺点并设置穿刺路径；控制针头沿所述穿刺路径执行穿刺操作。采用本发明专利技术实施例提供的方法执行穿刺过程，避免了医护人员因为穿刺水平导致的穿刺效果的波动性，实现了穿刺的自动化，减轻了医护人员的工作负担，节省了人力。

Automatic puncturing method

The invention relates to an automatic method of puncture, puncture the method executed by the robot, the method comprises: obtaining vascular information; according to the puncture points selection and set the puncture path of the vascular information; control needle along the puncture path perform puncture operation. The method provided by the embodiment of the invention performs puncture process, avoid the medical staff because volatility levels lead to the effect of puncture needle puncture, realizes the automation, reduces the workload of medical staff, save manpower.

【技术实现步骤摘要】
一种自动穿刺方法
本专利技术涉及医疗器械领域，特别涉及一种自动穿刺方法。
技术介绍
穿刺是医院中最常见的医疗行为之一，无论是扎针还是采血，目前一般都是由经过专门培训的医护人员来承担。采血过程中，医护人员需核对医嘱并选择采血管，粘贴信息条码，核对患者身份，告诉患者注意事项，准备穿刺用品之后，患者握拳，医护人员选择入针点并执行穿刺，针头到达合适位置后进行采血，随后患者松拳，医护人员退针，取下采血管，核对信息条码并将样品做好标记并放置在合适的位置处。整个过程比较繁琐，消耗了较多医护人员的精力，占据了当前本来就比较紧张的医疗资源。此外，医护人员需经过特殊训练才能较好地对合适血管进行识别，并较好地完成执行推针动作。由此可知，穿刺效果和患者的疼痛感受容易受到该医护人员当前的技术水平、工作经验和身心状态的影响，因此也有较大的波动性。
技术实现思路
因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本专利技术提供了一种自动穿刺方法，方法由穿刺机器人执行，方法包括：获取血管信息；根据血管信息选择穿刺点并设置穿刺路径；控制针头沿穿刺路径执行穿刺操作。在本专利技术的一个实施例中，获取血管信息，包括：采集血管的第一红外图像和第二红外图像；根据第一红外图像和第二红外图像确定血管的三维信息。在本专利技术的一个实施例中，根据第一红外图像和第二红外图像确定血管的三维信息，包括：对第一红外图像和第二红外图像进行灰度增强处理；对第一红外图像和第二红外图像进行血管特征提取形成第一血管图像和第二血管图像；对第一血管图像和第二血光图像进行图形匹配处理以确定第一血管图像和第二血光图像中的最优匹配的图像区域；根据最优匹配的图像区域中对应像素点的视觉差计算血管深度以形成血管的三维信息。在本专利技术的一个实施例中，根据血管信息选择穿刺点，包括：从血管的三维信息中根据血管的横向宽度及血管在一定长度范围内的平缓度选择穿刺点。在本专利技术的一个实施例中，设置穿刺路径，包括：根据穿刺点位置及血管的三维信息将穿刺路径分为定位段、穿刺段、穿刺调整段及平推段。在本专利技术的一个实施例中，穿刺机器人为6轴机构的穿刺机器人，6轴机构包括X直线轴机构、Y直线轴机构、Z直线轴机构、水平回转轴机构、垂直回转轴机构及推送轴机构；控制针头沿穿刺路径执行穿刺操作，包括：控制X直线轴机构、Y直线轴机构、Z直线轴机构、水平回转轴机构、垂直回转轴机构将针头移动至穿刺点位置以完成定位段的运动；控制推送轴机构沿直线将针头由穿刺点刺入血管并到达进入点以完成穿刺段的运动；控制推送轴机构和垂直回转轴机构将针头由进入点推送至平推点以完成穿刺调整段的运动；控制推送轴沿直线将针头由平推点推送至终点位置以完成平推段的运动。在本专利技术的一个实施例中，控制推送轴机构和垂直回转轴机构将针头由进入点推送至平推点以完成穿刺调整段的运动，包括：控制推送轴机构沿直线方向将针头由进入点推送针头，并同步控制垂直回转轴机构采用圆弧插补方式分段调整垂直方向的角度以逐次逼近至平推点位置以完成穿刺调整段的运动。在本专利技术的一个实施例中，控制垂直回转轴机构采用圆弧插补方式分段调整垂直方向的角度以逐次逼近至平推点位置，包括：对针头的运动过程建立数学模型，采用运动学正逆解算法及直线和点位插补算法，并在穿刺机器人的控制下，针头采用多线段微进给的方式逼近平滑曲线的路径，以使针头按照类平滑曲线进行运动。在本专利技术的一个实施例中，穿刺机器人包括力传感器和电阻抗传感器；在穿刺段，控制针头沿穿刺路径穿刺操作，包括：控制针头由穿刺点刺入皮肤并连续获取力传感器的力反馈数据及电阻抗传感器的电阻抗反馈数据；设置时间窗口，若时间窗口内出现力反馈数据的拐点和电阻抗反馈数据的拐点，则确定针头刺入血管；在确定针头刺入血管之后，按照预设路径继续推送针头至预设的进入点以完成穿刺段的操作。在本专利技术的一个实施例中，在获取血管信息之前，还包括：扫描患者的条形码，条形码记录患者的身份信息；识别患者的身份，并对穿刺用品和该患者的身份进行匹配性核对。采用本专利技术实施例提供的方法执行穿刺过程，避免了医护人员因为穿刺水平导致的穿刺效果的波动性，实现了穿刺的自动化，减轻了医护人员的工作负担，节省了人力。通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。附图说明下面将结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种自动穿刺方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种双目红外成像分析流程图；图3为本专利技术实施例提供的一种图像局部匹配算法流程图；图4为本专利技术实施例提供的一种穿刺机构的六轴机械结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种力传感器和电阻抗传感器混合应用于穿刺过程的试验数据示意图；图6为本专利技术实施例提供的一种反馈力值随时间变化的示意图；图7为本专利技术实施例提供的一种电阻抗值随时间变化的示意图；图8为本专利技术实施例提供的一种时间窗口选取示意图；图9为本专利技术实施例提供的另一种时间窗口选取示意图；图10为本专利技术实施例提供的另一种自动穿刺方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。实施例一本专利技术实施例提出了一种自动穿刺方法，请参考图1，图1为本专利技术实施例提供的一种自动穿刺方法的流程图，该方法由穿刺机器人执行，该方法具体包括：S101、获取血管信息；S102、根据血管信息选择穿刺点并设置穿刺路径；S103、控制针头沿穿刺路径执行穿刺操作。采用本专利技术实施例提供的方法执行穿刺过程，避免了医护人员因为穿刺水平导致的穿刺效果的波动性，实现了穿刺的自动化，减轻了医护人员的工作负担，节省了人力。进一步地，在上述实施例的基础上，获取血管信息，可以采用如下步骤：采集血管的第一红外图像和第二红外图像；根据第一红外图像和第二红外图像确定血管的三维信息。进一步地，在上述实施例的基础上，根据第一红外图像和第二红外图像确定血管的三维信息，具体可以为：对第一红外图像和第二红外图像进行灰度增强处理；对第一红外图像和第二红外图像进行血管特征提取形成第一血管图像和第二血管图像；对第一血管图像和第二血光图像进行图形匹配处理以确定第一血管图像和第二血光图像中的最优匹配的图像区域；根据最优匹配的图像区域中对应像素点的视觉差计算血管深度以形成血管的三维信息。优选地，可以采用双目红外相机拍摄患者的血管，接收并处理血管的两幅红外反射图像——第一红外图像和第二红外图像，以获取患者血管的平面信息和深度信息。双目红外成像分析获取血管的三维信息，具体可由双目立体视觉系统执行，执行过程包括图像获取过程、摄像机立体标定过程、图像矫正过程、立体匹配过程及深度恢复过程。具体地，请参考图2，图2为本专利技术实施例提供的一种双目红外成像分析流程图，如图2，该分析过程具体包括如下步骤：(1)图像获取过程S201：图像获取通过模拟双目的方式，利用平行的两台摄像机对左右眼图像进行获取。(2)摄像机立体标定过程S202：通过图像特征点获取，建立摄像机的几何成像模型。在实际拍摄中，有的摄像头会产生畸变，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动穿刺方法，其特征在于，所述方法由穿刺机器人执行，所述方法包括：获取血管信息；根据所述血管信息选择穿刺点并设置穿刺路径；控制针头沿所述穿刺路径执行穿刺操作。

【技术特征摘要】
1.一种自动穿刺方法，其特征在于，所述方法由穿刺机器人执行，所述方法包括：获取血管信息；根据所述血管信息选择穿刺点并设置穿刺路径；控制针头沿所述穿刺路径执行穿刺操作。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取血管信息，包括：采集所述血管的第一红外图像和第二红外图像；根据所述第一红外图像和所述第二红外图像确定所述血管的三维信息。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述第一红外图像和所述第二红外图像确定所述血管的三维信息，包括：对所述第一红外图像和所述第二红外图像进行灰度增强处理；对所述第一红外图像和所述第二红外图像进行血管特征提取形成第一血管图像和第二血管图像；对所述第一血管图像和所述第二血光图像进行图形匹配处理以确定所述第一血管图像和所述第二血光图像中的最优匹配的图像区域；根据所述最优匹配的图像区域中对应像素点的视觉差计算血管深度以形成所述血管的三维信息。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述血管信息选择穿刺点，包括：从所述血管的三维信息中根据所述血管的横向宽度及所述血管在一定长度范围内的平缓度选择所述穿刺点。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，设置穿刺路径，包括：根据所述穿刺点位置及所述血管的三维信息将所述穿刺路径分为定位段、穿刺段、穿刺调整段及平推段。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述穿刺机器人为6轴机构的穿刺机器人，所述6轴机构包括X直线轴机构、Y直线轴机构、Z直线轴机构、水平回转轴机构、垂直回转轴机构及推送轴机构；控制针头沿所述穿刺路径执行穿刺操作，包括：控制所述X直线轴机构、所述Y直线轴机构、所述Z直线轴机构、所述水平回转轴机构、所述垂直回转轴机构将所述针头移动至所述穿刺点位置以完成定位段的运动；控制所述推送轴机构沿直线将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓，党磊，杨文波，朱锐，李嘉男，
申请(专利权)人：西安中科微光影像技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61