一种留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法及装置，包括：采集目标血管的图像数据，图像数据中包含目标血管在图像坐标系中设定的横坐标值；根据设定的横坐标值及其在纵坐标方向的第一设定步长，遍历图像数据在设定窗口中的像素，获取图像数据中目标血管的图像特征；根据目标血管的图像特征，确定目标血管的粗检测中心位置；以根据粗检测中心位置的横坐标确定的横坐标为搜索点，在粗检测中心位置的纵坐标值中搜索上下血管壁的纵坐标值；根据搜索的上下血管壁的纵坐标值，确定目标血管的穿刺点所在范围和目标血管的深度值；其能够高精度的自动定位穿刺机构在目标血管中的穿刺位置，降低了医院的人力培训成本，同时避免了人工穿刺针扎伤风险。

Automatic positioning method and device for indwelling needle in puncture vein blood vessel

The invention provides an automatic positioning method and device, an indwelling needle in puncture veins include: image data acquisition of the target vessel, the abscissa is set in the image coordinate system containing the target vessel value in image data; according to the abscissa value set the first step setting and coordinate direction in the longitudinal, pixel traverse the image data in the window setting, target vessel image features obtaining the image data; according to the characteristics of the image of the target vessel, determine the position of the center of the target vessel in rough detection; the abscissa abscissa is determined according to the rough detection of the center position for the search point in the center position of the vertical coordinate coarse detection value in vertical coordinates the search on the arterial wall; according to the longitudinal coordinate search on the arterial wall, the puncture point of the target vessel where the range and the depth value of the target vessel; Can puncture position automatic positioning puncture mechanism of high precision in the target in the blood vessels, reduce hospital manpower training cost, while avoiding the risk of artificial puncture needles.

【技术实现步骤摘要】
一种留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法及装置
本专利技术涉及医学B超图像处理
，具体而言，涉及一种留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法及装置。
技术介绍
PICC(PeripherallyInsertedCentralCatheter，经外周静脉置入中心静脉导管)为需要长期静脉输入刺激性或者高浓度的药物的患者提供一个安全有效的给药途径，此途径能够有效减少反复静脉穿刺，同时降低了静脉炎的发生率，能够长期留置。在穿刺方法中，主要有传统的盲穿法和超声引导下的穿刺法，前者在急救的状态下，对于急救状态和血管条件差的患者，护士盲穿的成功率很低，而新护士需要经过漫长的临床工作实践积累盲穿经验，在经验积累的过程中会给患者造成痛苦，同时也大大增加了护士的培训时间和人力成本。后者的超声引导下的穿刺法，可以对血管有全面直观的评估，观察上臂的血管分叉，在通过B超机对目标静脉的深度与血管直径直接测量的同时，也可以动态选择穿刺点，将可行穿刺点从肘关节扩大到上臂。但是，B超机仅可以提供图像的位置深度信息，不能直观的反映穿刺时，留置针的穿刺深度和走针路线，从而造成临床上穿刺困难等难题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法及装置，能够自动定位穿刺机构在目标血管中的穿刺位置，定位精度较高。第一方面，本专利技术实施例提供了一种留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法，包括：采集目标血管的图像数据，所述图像数据中包含所述目标血管在图像坐标系中设定的横坐标值；根据所述目标血管设定的横坐标值及其在纵坐标方向的第一设定步长，遍历所述图像数据在设定窗口中的像素，获取所述图像数据中所述目标血管的图像特征；根据所述目标血管的图像特征，确定所述目标血管的粗检测中心位置；以根据所述粗检测中心位置的横坐标值确定的横坐标为搜索点，在所述粗检测中心位置的纵坐标值中搜索上下血管壁的纵坐标值；根据搜索的上下血管壁的纵坐标值，确定所述目标血管的穿刺点所在的范围和目标血管的深度值。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，根据所述目标血管设定的横坐标值及其在纵坐标方向的第一设定步长，遍历所述图像数据在设定窗口中的像素，获取所述图像数据中所述目标血管的图像特征，包括：根据所述目标血管设定的横坐标值和所述设定的横坐标值在纵坐标方向的第一设定步长，遍历所述图像数据在设定窗口中的像素；统计所述设定窗口内黑色像素占所述设定窗口中像素的比例，通过二维结构体数组记录得到的黑色像素比例曲线；其中，所述黑色像素为像素值低于第一设定阈值的像素；所述二维结构体数组的一个维度记录黑色像素比例曲线的位置，其另一个维度记录黑色像素比例曲线的数据值。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，根据所述目标血管的图像特征，确定所述目标血管的粗检测中心位置，包括：在所述黑色像素比例曲线中查找满足第一设定条件的连通区域；所述第一设定条件为：所述连通区域中所有黑色像素比例均大于第二设定阈值且所述连通区域的宽度大于设定宽度阈值；所述连通区域至少包括如下特征信息：起点位置信息、终点位置信息、中心位置信息和波峰位置信息；将得到的所述连通区域的特征信息以结构体数组方式记录保存；在所述连通区域结构体数组中，查找首次出现且满足第二设定条件的波峰中心；所述第二设定条件为：该波峰中心的位置低于第一设定体位标记的位置且在该波峰中心之前至少包括一个波峰中心；所述第一设定体位标记的位置用于限定所述波峰中心之前至少包括两个所述连通区域；根据第二设定体位标记的位置，从所述波峰中心之前包括的连通区域中选取目标连通区域，并将所述目标连通区域对应的波峰值作为所述目标血管的纵坐标值；根据所述目标血管设定的横坐标值和确定的所述纵坐标值，确定所述目标血管的粗检测中心位置。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，在所述黑色像素比例曲线中查找满足第一设定条件的连通区域，包括：从记录所述黑色像素比例曲线的二维结构体数组中查找大于第二设定阈值的像素值；当首次查找到大于第二设定阈值的第一像素值时，记录所述第一像素值的位置作为起点位置，直至首次查找到小于第二设定阈值的第二像素值时，记录所述第二像素点的位置作为终点位置；判断所述起点位置和所述终点位置之间的距离是否大于设定宽度阈值；若是，确定所述起点位置到所述终点位置为一个连通区域，并记录所述连通区域的中心位置和波峰位置；重复执行上述查找和判断的步骤，直至完成对所述二维结构体数组中像素值的遍历。结合第一方面的第二种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据第二设定体位标记的位置，从所述波峰中心之前包括的连通区域中选取目标连通区域，包括：获取所述波峰中心之前的第一个连通区域和第二连通区域；分别计算所述第一个连通区域的终点位置和第二个连通区域的起点位置与第二设定体位标记的位置的距离；根据距离计算结果，确定距离所述第二设定体位标记最近的连通区域为目标连通区域或者确定第一个连通区域为目标连通区域。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，以根据所述粗检测中心位置的横坐标值确定的横坐标为搜索点，在所述粗检测中心位置的纵坐标值中搜索上下血管壁的纵坐标值，包括：根据所述粗检测中心位置的横坐标值以及第二设定步长，确定的横坐标搜索点；以确定的所述横坐标搜索点为起始点，遍历所述粗检测中心位置的纵坐标值对应像素值，当在双向纵坐标方向中检测到大于第三设定阈值的像素值，并记录该像素值对应的纵坐标值；在向上的纵坐标方向的记录结果中选取最大纵坐标值，作为目标血管的上血管壁的纵坐标值；在双向纵坐标方向的记录结果中选取最小纵坐标值，作为目标血管的下血管壁的纵坐标值。结合第一方面的第五种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，根据搜索的上下血管壁的纵坐标值，确定所述目标血管的穿刺点所在的范围，包括：根据目标血管设定的横坐标值和搜索的上下血管壁的纵坐标值，确定目标血管的中心点；以所述中心点为圆心，以所述上下血管壁的纵坐标值之差为半径，确定所述穿刺点所在的范围；根据所述目标血管的中心点、所述上血管壁的纵坐标值以及第二设定体位标记，确定目标血管的深度值；所述第二设定体位标记包括：皮肤表面到中心点的距离与图像坐标系中的坐标点的对应关系。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种留置针在穿刺静脉血管中的自动定位装置，包括：采集模块，用于采集目标血管的图像数据，所述图像数据中包含所述目标血管在图像坐标系中设定的横坐标值；图像特征获取模块，用于根据所述目标血管设定的横坐标值及其在纵坐标方向的第一设定步长，遍历所述图像数据在设定窗口中的像素，获取所述图像数据中所述目标血管的图像特征；粗检测模块，用于根据所述目标血管的图像特征，确定所述目标血管的粗检测中心位置；搜索模块，用于以根据所述粗检测中心位置的横坐标值确定的横坐标为搜索点，在所述粗检测中心位置的纵坐标值中搜索上下血管壁的纵坐标值；确定模块，用于根据搜索的上下血管壁的纵坐标值，确定所述目标血管的穿刺点所在的范围和目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法，其特征在于，包括：采集目标血管的图像数据，所述图像数据中包含所述目标血管在图像坐标系中设定的横坐标值；根据所述目标血管设定的横坐标值及其在纵坐标方向的第一设定步长，遍历所述图像数据在设定窗口中的像素，获取所述图像数据中所述目标血管的图像特征；根据所述目标血管的图像特征，确定所述目标血管的粗检测中心位置；以根据所述粗检测中心位置的横坐标值确定的横坐标为搜索点，在所述粗检测中心位置的纵坐标值中搜索上下血管壁的纵坐标值；根据搜索的上下血管壁的纵坐标值，确定所述目标血管的穿刺点所在的范围和目标血管的深度值。

【技术特征摘要】
1.一种留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法，其特征在于，包括：采集目标血管的图像数据，所述图像数据中包含所述目标血管在图像坐标系中设定的横坐标值；根据所述目标血管设定的横坐标值及其在纵坐标方向的第一设定步长，遍历所述图像数据在设定窗口中的像素，获取所述图像数据中所述目标血管的图像特征；根据所述目标血管的图像特征，确定所述目标血管的粗检测中心位置；以根据所述粗检测中心位置的横坐标值确定的横坐标为搜索点，在所述粗检测中心位置的纵坐标值中搜索上下血管壁的纵坐标值；根据搜索的上下血管壁的纵坐标值，确定所述目标血管的穿刺点所在的范围和目标血管的深度值。2.根据权利要求1所述的留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法，其特征在于，根据所述目标血管设定的横坐标值及其在纵坐标方向的第一设定步长，遍历所述图像数据在设定窗口中的像素，获取所述图像数据中所述目标血管的图像特征，包括：根据所述目标血管设定的横坐标值和所述设定的横坐标值在纵坐标方向的第一设定步长，遍历所述图像数据在设定窗口中的像素；统计所述设定窗口内黑色像素占所述设定窗口中像素的比例，通过二维结构体数组记录得到的黑色像素比例曲线；其中，所述黑色像素为像素值低于第一设定阈值的像素；所述二维结构体数组的一个维度记录黑色像素比例曲线的位置，其另一个维度记录黑色像素比例曲线的数据值。3.根据权利要求2所述的留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法，其特征在于，根据所述目标血管的图像特征，确定所述目标血管的粗检测中心位置，包括：在所述黑色像素比例曲线中查找满足第一设定条件的连通区域；所述第一设定条件为：所述连通区域中所有黑色像素比例均大于第二设定阈值且所述连通区域的宽度大于设定宽度阈值；所述连通区域至少包括如下特征信息：起点位置信息、终点位置信息、中心位置信息和波峰位置信息；将得到的所述连通区域的特征信息以结构体数组方式记录保存；在所述连通区域结构体数组中，查找首次出现且满足第二设定条件的波峰中心；所述第二设定条件为：该波峰中心的位置低于第一设定体位标记的位置且在该波峰中心之前至少包括一个波峰中心；所述第一设定体位标记的位置用于限定所述波峰中心之前至少包括两个所述连通区域；根据第二设定体位标记的位置，从所述波峰中心之前包括的连通区域中选取目标连通区域，并将所述目标连通区域对应的波峰值作为所述目标血管的纵坐标值；根据所述目标血管设定的横坐标值和确定的所述纵坐标值，确定所述目标血管的粗检测中心位置。4.根据权利要求3所述的留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法，其特征在于，在所述黑色像素比例曲线中查找满足第一设定条件的连通区域，包括：从记录所述黑色像素比例曲线的二维结构体数组中查找大于第二设定阈值的像素值；当首次查找到大于第二设定阈值的第一像素值时，记录所述第一像素值的位置作为起点位置，直至首次查找到小于第二设定阈值的第二像素值时，记录所述第二像素点的位置作为终点位置；判断所述起点位置和所述终点位置之间的距离是否大于设定宽度阈值；若是，确定所述起点位置到所述终点位置为一个连通区域，并记录所述连通区域的中心位置和波峰位置；重复执行上述查找和判断的步骤，直至完成对所述二维结构体数组中像素值的遍历。5.根据权利要求3所述的留置针在穿刺静脉血管中的自动定位方法，其特征在于，根据第二设定体位标记的位置，从所述波峰中心之前包括的连通区域中选取目标连通区域，包括：获取所述波峰中心之前的第一个连通区域和第二连通区域；分别计算所述第一个连通区域的终点位置和第二个连通区域的起点位置与第二设定体位标记的位置的距离；根据距离计算结果，确定距离所述第二设定体位标记最近的连通区域为目标连通区域或者确定第一个连通区域为目标连通区域。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王燕青，郭克友，黄志刚，郭晓丽，贾海晶，
申请(专利权)人：王燕青，
类型：发明
国别省市：北京,11