血管穿刺辅助控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例涉及血管穿刺技术领域，提供一种血管穿刺辅助控制方法及装置，该方法包括：采集穿刺目标区域的血管超声短轴截面影像；自动识别血管短轴截面影像的边界信息，并获取血管短轴截面边界数据和血管中心点位置数据；提取以穿刺目标点为基点的沿预设穿刺角度方向的穿刺路径，并根据穿刺路径和穿刺针当前位置参数，获取穿刺针由当前姿态调整至穿刺路径上所需的位移参数；基于位移参数，驱使穿刺针移动调整至穿刺路径上，并沿穿刺路径刺到所述穿刺目标点。本发明专利技术实施例提供的血管穿刺辅助控制方法及装置，能够确保在平面外穿刺技术下穿刺针针尖准确到达穿刺目标点，有效避免了平面外穿刺技术存在的并发症风险，提高了穿刺一次成功率。

Auxiliary Control Method and Device for Vascular Puncture

The embodiment of the present invention relates to the technical field of vascular puncture, and provides an auxiliary control method and device for vascular puncture. The method includes: collecting the short-axis cross-section image of vascular ultrasound in the puncture target area; automatically identifying the boundary information of the short-axis cross-section image of vascular, acquiring the boundary data of the short-axis cross-section of vascular and the position data of the central point of vascular; and extracting the edge based on the puncture target point. Preset the puncture path in the direction of puncture angle, and according to the puncture path and the current position parameters of the puncture needle, obtain the displacement parameters needed to adjust the puncture needle from the current posture to the puncture path; based on the displacement parameters, drive the puncture needle to move to the puncture path, and puncture the puncture target point along the puncture path. The assistant control method and device for blood vessel puncture provided by the embodiment of the invention can ensure that the needle tip of the puncture needle reaches the puncture target accurately under the out-of-plane puncture technology, effectively avoid the complication risk of the out-of-plane puncture technology, and improve the success rate of puncture at one time.

【技术实现步骤摘要】
血管穿刺辅助控制方法及装置
本专利技术实施例涉及血管穿刺
，尤其涉及一种血管穿刺辅助控制方法及装置。
技术介绍
传统的血管穿刺术采用解剖学体表定位法盲穿，穿刺成功率主要取决于医生的临床经验。但由于患者体质的差异和血管解剖变异等影像因素，体表定位盲穿技术存在一次穿刺成功率较低，以及并发症的风险。随着超声设备的普及，超声引导下血管穿刺技术因穿刺过程可视、穿刺成功率高等优点逐渐在临床开始应用。超声引导下血管穿刺技术根据探头、血管以及穿刺针三者之间位置关系的不同分为平面内技术和平面外技术。平面内技术穿刺针始终处于探头扫描平面内，在穿刺过程中可以完整显示进针路线，缺点是不能观察目标周围的组织，探头操作不稳定容易丢失血管，并且由于超声的容积效应导致不能明确针尖和血管切面的位置关系造成穿刺失败。平面外技术则可以清晰显示周围组织解剖关系，血管容易辨认，缺点是穿刺过程针体和针尖不可见，容易造成穿刺并发症风险，穿刺针刺入血管后调节穿刺角度时容易发生穿刺针脱离及刺破血管等问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种血管穿刺辅助控制方法及装置，用以解决平面外穿刺技术难以确定穿刺针针尖位置易造成穿刺并发症风险的技术问题。本专利技术实施例提供一种血管穿刺辅助控制方法，包括：采集穿刺目标区域的血管超声短轴截面影像；自动识别所述血管短轴截面影像的边界信息，并获取血管短轴截面边界数据和血管中心点位置数据，设定所述截面影像的中心点位置为血管穿刺目标点；提取以穿刺目标点为基点的沿预设穿刺角度方向的穿刺路径，并根据所述穿刺路径和穿刺针当前姿态位置参数，获取穿刺针由当前姿态调整至所述穿刺路径上所需的位移参数；基于所述位移参数，驱使所述穿刺针移动并调整至所述穿刺路径上，并沿所述穿刺路径刺到所述穿刺目标点。本专利技术实施例还提供一种血管穿刺辅助控制装置，包括：超声检测模块，采集目标区域的血管超声短轴截面影像；图像识别处理模块，自动识别所述血管短轴截面影像的边界信息，并获取血管短轴截面边界数据和血管中心点位置数据，设定所述截面影像的中心点位置为血管穿刺目标点；穿刺导航模块，包括穿刺路径规划模块，提取以穿刺目标点为基点的沿预设穿刺角度方向的穿刺路径，在所述穿刺路径上选取穿刺姿态到位点，并根据所述穿刺路径、所述穿刺姿态到位点位置参数、穿刺针具当前姿态位置参数和穿刺针当前位置参数，获取穿刺针针具由当前姿态调整至所述穿刺路径上并使穿刺针针尖到达所述穿刺姿态到位点所需的平移位移参数、穿刺角度位移参数以及沿穿刺路径刺到穿刺姿态到位点的穿刺位移参数；姿态调节模块，基于所述平移位移参数、穿刺角度位移参数和穿刺位移参数，驱使所述穿刺针具移动调整至使之与所述穿刺路径重合，且穿刺针针尖到达穿刺姿态到位点，并沿所述穿刺路径刺到所述穿刺目标点。本专利技术实施例提供的血管穿刺辅助控制方法及装置，能够自动识别超声影像下的血管位置信息，以血管中心作为穿刺目标点进行穿刺路径规划，实现在穿刺路径规划下进行穿刺，具有自动跟踪穿刺针针尖的功能，能够确保在平面外穿刺技术下穿刺针针尖准确到达穿刺目标点，有效避免了平面外穿刺技术存在的并发症风险，提高了穿刺一次成功率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面介绍对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图。显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术血管穿刺辅助控制方法一实施例的流程示意图；图2为本专利技术血管穿刺辅助控制装置一实施例的结构框图示意图；图3为本专利技术血管穿刺辅助控制装置中穿刺针、超声探头与血管的位置关系示意图；图4为血管穿刺目标区域中血管超声短轴截面影像。其中：1-穿刺针；2-血管；3-皮肤；4-超声探头；100-超声检测模块；200-图像识别处理模块；300-穿刺导航模块；400-姿态调节模块；500-显示模块；301-穿刺路径规划模块；302-针尖位置锁定控制模块；a-穿刺目标点；b-血管边界；c-超声图像；d-超声图像中位线；e-针尖跟踪标记。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1给出了本专利技术实施例血管穿刺辅助控制方法一实施例的流程示意图，如图1所示，该控制方法包括：步骤S101：采集穿刺目标区域的血管超声短轴截面影像；超声影像通常是采用超声探头4对目标区域进行超声扫描得到，采用平面外穿刺技术，血管穿刺由血管2的短轴方向刺入，因此采集血管2穿刺目标区域中血管超声短轴截面影像(如图4所示，图4为血管穿刺目标区域中血管超声短轴截面影像)。在进行穿刺之前，需要调整超声探头4，使采集的目标血管2短轴截面影像位于超声扫描的超声图像中位线d上，便于穿刺目标点a的确定。步骤S102：自动识别所述血管超声短轴截面影像的边界信息，并获取血管短轴截面边界数据和血管中心点位置数据，设定所述截面影像的中心点位置为血管2穿刺目标点a；边界信息的识别通常采用图像处理装置实现，以自动识别采集的血管短轴截面影像的边界数据，从而可计算获得血管超声短轴截面影像的中心点位置坐标，例如，血管2上边界及下边界在与超声图像c中的坐标分别为(0,-h1)和(0,-h2)，中心点位置坐标数据为(0,-H)，其中H＝(h1+h2)/2，将该中心点位置记为穿刺目标点a，其坐标数据为(0,(h1+h2)/2)。步骤S103：提取以穿刺目标点为基点的沿预设穿刺角度方向的穿刺路径，并根据所述穿刺路径和穿刺针1当前姿态位置参数，获取穿刺针1由当前姿态调整至所述穿刺路径上所需的位移参数；预设穿刺角度θ是人为设定的穿刺针1的角度，可根据患者情况(年龄、体重等体征)而进行合理设定。已知穿刺角度θ和穿刺目标点a，可以获取穿刺针1的入针穿刺路径，该穿刺路径为以穿刺目标点a为基点摄取的一条沿穿刺角度θ方向的直线，将穿刺针1调整至该穿刺路径上，即可通过该穿刺路径顺利导引刺到穿刺目标点a。进一步地，可在穿刺路径位于皮肤3边界之上的位置处选取一点作为穿刺姿态到位点B，便于穿刺针1在超声平面外准备穿刺。其中，穿刺姿态到位点B的位置参数具体可通过以下方式计算获得：穿刺路径与皮肤3边界相交的点为穿刺针1刺入点A，根据穿刺目标点的坐标值以及预设穿刺角度θ，可以计算得到刺入点A的坐标(-H·cotθset,0)，该穿刺姿态到位点B离穿刺针1刺入点A具有一定的距离Hs，根据该距离Hs和刺入点A的坐标，即可计算得到穿刺姿态到位点B的坐标(-(H+Hs)·cotθset,Hs)。穿刺姿态到位点B与刺入点A之间存在一定的距离Hs，用于确保穿刺针1针尖在达到穿刺姿态到位点后与患者皮肤3保持一定的安全距离，以备操作者进行穿刺针1穿刺姿态的确认及调整。其中，Hs数值可设为6-12mm，优选10mm。在获取穿刺路径后，根据所述穿刺路径和穿刺针1当前姿态位置参数，获取穿刺针1由当前姿态调整至所述穿刺路径上所需的位移参数。具体地，穿刺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种血管穿刺辅助控制方法，其特征在于，包括：采集穿刺目标区域的血管超声短轴截面影像；自动识别所述血管短轴截面影像的边界信息，并获取血管短轴截面边界数据和血管中心点位置数据，设定所述截面影像的中心点位置为血管穿刺目标点；提取以穿刺目标点为基点的沿预设穿刺角度方向的穿刺路径，并根据所述穿刺路径和穿刺针当前位置参数，获取穿刺针由当前姿态调整至所述穿刺路径上所需的位移参数；基于所述位移参数，驱使所述穿刺针移动并调整至所述穿刺路径上，并沿所述穿刺路径刺到所述穿刺目标点。

【技术特征摘要】
1.一种血管穿刺辅助控制方法，其特征在于，包括：采集穿刺目标区域的血管超声短轴截面影像；自动识别所述血管短轴截面影像的边界信息，并获取血管短轴截面边界数据和血管中心点位置数据，设定所述截面影像的中心点位置为血管穿刺目标点；提取以穿刺目标点为基点的沿预设穿刺角度方向的穿刺路径，并根据所述穿刺路径和穿刺针当前位置参数，获取穿刺针由当前姿态调整至所述穿刺路径上所需的位移参数；基于所述位移参数，驱使所述穿刺针移动并调整至所述穿刺路径上，并沿所述穿刺路径刺到所述穿刺目标点。2.根据权利要求1所述的血管穿刺辅助控制方法，其特征在于，提取所述穿刺路径之后，在所述穿刺路径上选取穿刺姿态到位点；根据所述穿刺路径、所述穿刺姿态到位点位置参数、穿刺针具当前姿态位置参数、和穿刺针针尖当前位置参数，获取穿刺针针具由当前姿态调整至所述穿刺路径上，并使穿刺针针尖到达所述穿刺姿态到位点所需的平移位移参数、穿刺角度位移参数以及沿穿刺路径刺到穿刺姿态到位点的穿刺位移参数；基于所述平移位移参数、穿刺角度位移参数和穿刺位移参数，驱使所所述穿刺针移动调整至使之与所述穿刺路径重合且到达穿刺姿态到位点，并沿所述穿刺路径刺到所述穿刺目标点。3.根据权利要求2所述的血管穿刺辅助控制方法，其特征在于，所述根据所述穿刺路径、所述穿刺姿态到位点位置参数、穿刺针具当前姿态位置参数、和穿刺针针尖当前位置参数，获取穿刺针由当前姿态调整至所述穿刺路径上，并使穿刺针针尖到达所述穿刺姿态到位点所需的位移参数包括：根据所述穿刺路径、所述穿刺姿态到位点的坐标、穿刺针具当前姿态和穿刺针针尖的当前位置，使穿刺针针具调整至位于所述穿刺路径上，并使穿刺针针尖移动至穿刺姿态到位点。4.根据权利要求3所述的血管穿刺辅助控制方法，其特征在于，根据所述穿刺姿态到位点的坐标和所述穿刺目标点坐标，获取穿刺针针尖由所述穿刺姿态到位点刺到所述穿刺目标点的穿刺位移量；基于所述穿刺位移量，驱使所述穿刺针针具沿所述穿刺路径刺到所述穿刺目标点。5.根据权利要求1-4任一项所述的血管穿刺辅助控制方法，其特征在于，在驱使所述穿刺针移动并调整至所述穿刺路径上并沿所述穿刺路径刺到所述穿刺目标点的过程中，实时获取并显示针尖的实际位置信息，并将针尖的实际位置信息与穿刺姿态到位点或穿刺目标点的坐标值进行对比判断，实时进行位置调整，在穿刺针针尖到达穿刺目标点后自动识...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，张博，张立群，张哲明，黄强，藤江正克，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11