一种用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法技术

本发明专利技术请求保护一种用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法，其包括有主控模块、超声设备和机器人，主控模块与超声探头和机器人耦接，超声设备的超声探头设置在机器人上，超声探头用于采集超声图像，主控模块用于识别超声图像中的血管，从而控制超声探头沿着血管移动。综上所述，上述技术方案具有以下有益效果：超声探头用于采集二维的超声图像，将超声探头与机器人结合，主控模块通过调整超声探头的位置和旋转来搜索血管的理想成像平面，并沿着血管的位置控制超声探头移动，从而形成可以自主扫查的机器人，最终完成血管的定位和导航。本方案不需要对血管进行三维建模，具有消耗的计算资源少，处理速度快，扫查精度高等特点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法


[0001]本专利技术涉及超声成像
，更具体地说，它涉及一种用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法。

技术介绍

[0002]血管超声扫查是一种廉价、普适、快速、准确的血管斑块筛查方法，AI机器人自主扫查对于解决基层和偏远地区医疗资源匮乏有重要的意义。
[0003]现有的超声自主扫查方法如公告号为CN114831664A公开的一种三维颈部超声自动扫查与评估系统及方法，包括超声扫查模块，用于获取超声探头扫查的甲状腺或颈部血管的图像信息；超声成像模块，与超声扫查模块连接，用于基于获取的图像信息，建立甲状腺或颈部血管的三维图像；图像分析模块，与超声成像模块连接，用于对建立的三维图像进行分析，得到甲状腺或颈部血管的分析结果。这类扫查方法需要将超声二维图像结合机器人操作生成三维点云等再进行计算。基于三维重建的方法会扩大精度误差，需要消耗更多的计算资源很难满足实时性。
[0004]因此，如何减少计算资源，并快速扫查血管正是本申请所要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法，其通过控制机器人调整超声探头的位置，根据超声二维画面自动完成血管的定位和导航。
[0006]为实现上述目的，提供了如下技术方案：
[0007]一种用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法，其包括有主控模块、超声设备和机器人，主控模块与超声探头和机器人耦接，超声设备的超声探头设置在机器人上，超声探头用于采集超声图像，主控模块用于识别超声图像中的血管，从而控制超声探头沿着血管移动。
[0008]综上所述，上述技术方案具有以下有益效果：主控模块为PC机或其他具有控制功能的设备，机器人包括机械臂、仿真机器人等等可以控制超声设备探头移动的设备，超声探头与常规医用超声诊断设备连接，用于采集二维的超声图像，将超声探头与机器人结合，主控模块通过控制超声探头的平移和旋转来搜索血管的理想成像平面，并沿着血管的位置控制超声探头移动，从而形成可以自主扫查的机器人，最终完成血管的定位和导航。本方案不需要对血管进行三维建模，具有消耗的计算资源少，处理速度快，扫查精度高等特点。
附图说明
[0009]图1为血管的彩超图示意图；
[0010]图2为血管的结果图示意图；
[0011]图3为血管的二值化图像示意图；
[0012]图4为黑色区域示意图；
[0013]图5为控制血管移动至超声图像坐标系中央的流程图示意图；
[0014]图6为判断血管最小截面积流程图示意图；
[0015]图7为超声探头自动调整示意图；
[0016]图8为超声探头移动示意图；
[0017]图9为超声探头旋转角度示意图。
具体实施方式
[0018]下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
[0019]另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
[0020]一种用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法，其包括有主控模块、超声设备和机器人，主控模块与超声探头和机器人耦接，超声设备的超声探头设置在机器人上，超声探头用于采集超声图像，主控模块用于识别超声图像中的血管，从而控制超声探头沿着血管移动。主控模块为PC机或其他具有控制功能的设备，机器人包括机械臂、仿真机器人等等可以控制超声设备探头移动的设备，超声探头与常规医用超声诊断设备连接，用于采集二维的超声图像，将超声探头与机器人结合，主控模块通过控制超声探头的平移和旋转来搜索血管的理想成像平面，并沿着血管的位置控制超声探头移动，从而形成可以自主扫查的机器人，最终完成血管的定位和导航。本方案不需要对血管进行三维建模，具有消耗的计算资源少，处理速度快，扫查精度高等特点。主控模块识别超声图像中的血管包括以下过程：
[0021]如图1
‑
图3所示，主控模块控制各个单帧超声图像从RGB颜色空间转到HSV颜色空间，通过红蓝阈值得到二值化图像，主控模块根据多帧超声图像中二值化图像出现的次数多少判断血管是动脉或静脉；多帧超声图像中二值化图像出现次数占比大于等于动脉阈值，则判断为动脉；多帧超声图像中二值化图像出现次数占比大于静脉阈值，且小于动脉阈值，则判断为静脉。
[0022]根据不同人群、不同状况而影响动静脉活动的情况下，可以适当调节动脉阈值和静脉阈值，动脉阈值的调整区间在60％
‑
90％之间，例如将动脉阈值调整为70％、75％或85％，静脉阈值的调整区间在10％
‑
30％之间，例如将静脉阈值调整为15％或25％。优选的，动脉阈值为80％，静脉阈值为20％。
[0023]主控模块基于多普勒图像的动静脉识别算法利用静脉血流平稳、不会回流，动脉
血流有搏动的特点。在多普勒彩超下静脉血流红蓝色稳定，动脉血流红蓝色交替出现或者间断出现来识别动静脉。动静脉识别算法流程，把单帧图像从RGB颜色空间转到HSV颜色空间，通过红蓝阈值得到蓝色区域二值化图像，以20帧为窗口统计视频帧序列每个位置上红色或蓝色出现的次数，如果红色或蓝色出现的次数大于等于16次(占比大于等于80％)，则判断该像素为静脉；如果红色或者蓝色出现的次数小于16次大于2次(占比大于10％，且小于80％)，则判断该像素为动脉；如果红色或者蓝色出现的次数小于等于2次(占比小于等于10％)，则判断该像素并非血管。超声设备的视频输出模块与主控模块耦接，主控模块根据超声图片/视频可以完成识别血管和图像分析等功能，图像分析包括识别血管的功能、识别斑块、测量内中膜厚度等等功能。
[0024]主控模块根据超声图像中是否有黑色区域判断超声探头是否位于皮肤平面法向量上；当判断超声图像中有黑色区域时，则判断超声探头没有位于皮肤平面法向量上，并控制超声探头移动调整超声图像。
[0025]如图4所示，控模块根据探头坐标系控制超声探头移动；超声探头画面纵向延伸的方向为探头坐标系的Z轴，超声探头画面横向延伸的方向为探头坐标系的X轴，垂直于超声探头画面的方向为探头坐标系的Y轴；主控模块内设置有像素阈值，黑色区域为超声图像的像素值低于像素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法，其特征在于，包括有主控模块、超声设备和机器人，所述主控模块与超声设备和机器人耦接，所述超声设备的超声探头设置在机器人上，所述超声探头用于采集超声图像，所述主控模块用于识别超声图像中的血管，从而控制超声探头沿着血管移动。2.根据权利要求1所述的用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法，其特征在于，所述主控模块识别超声图像中的血管包括以下过程：所述主控模块控制各个单帧超声图像从RGB颜色空间转到HSV颜色空间，通过红蓝阈值得到二值化图像，所述主控模块根据多帧超声图像中二值化图像出现的次数多少判断血管是动脉或静脉；多帧超声图像中二值化图像出现次数占比大于等于动脉阈值，则判断为动脉；多帧超声图像中二值化图像出现次数占比大于静脉阈值，且小于动脉阈值，则判断为静脉。3.根据权利要求2所述的用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法，其特征在于，所述动脉阈值为80％，所述静脉阈值为20％。4.根据权利要求1所述的用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法，其特征在于，所述主控模块根据超声图像中是否有黑色区域判断超声探头是否位于皮肤平面法向量上；当判断超声图像中有黑色区域时，则判断超声探头没有位于皮肤平面法向量上，并控制超声探头移动调整超声图像。5.根据权利要求4所述的用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法，其特征在于，所述主控模块根据探头坐标系控制超声探头移动；超声探头画面纵向延伸的方向为探头坐标系的Z轴，超声探头画面横向延伸的方向为探头坐标系的X轴，垂直于超声探头画面的方向为探头坐标系的Y轴；所述主控模块内设置有像素阈值，黑色区域为超声图像的像素值低于像素阈值的区域，所述主控模块将超声图像平均分成左右两部分并计算像素平均值；当判断左右两部分均有黑色区域时，则控制超声探头沿探头坐标系的Z轴移动；当判断仅左部分有黑色区域时，则控制超声探头绕探头坐标系的Y轴向左侧旋转；当判断仅右部分有黑色区域时，则控制超声探头绕探头坐标系的Y轴向右侧旋转。6.根据权利要求5所述的用于血管超声自主扫查的血管定位和导航方法，其特征在于，所述机器人上设置有压力传感器，所述压力传感器用于检测超声探头作用在皮肤上的压力；所述主控模块与压力传感器耦接，所述主控模块内预设有压力阈值，所述主控模块用于采集压力传感器检测的压力值，并判断压力值是否大于压力阈值；当所述主控模块判断压力值大于压力阈值时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：程栋梁，黄琦，刘振，张泉，
申请(专利权)人：合肥合滨智能机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：