介入式导管头端位置的跟踪方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术提供了一种介入式导管头端位置的跟踪方法、系统、设备及介质，涉及医疗图像导航技术领域，包括：图像处理步骤：从介入式手术病例数据库系统中获取DSA影像数据，将DSA影像数据进行标注并划分为训练集和测试集；特征提取步骤：使用训练好的Unet模型对DSA影像数据中导管及头端的像素特征进行提取，并对提取结果进行去噪和二值化处理，得到介入式导管的二值化矩阵图；实时跟踪步骤：通过二值化矩阵图定义介入式导管的行进方向，根据导管的行进方向，在DSA影像的当前帧上高亮显示导管头端像素。本发明专利技术能够实现对介入式导管头端的实时跟踪，降低手术风险，保护患者安全。保护患者安全。保护患者安全。

【技术实现步骤摘要】
介入式导管头端位置的跟踪方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及医疗图像导航
，具体地，涉及一种介入式导管头端位置的跟踪方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]现有的介入技术是以最小的创伤将器具或药物置入到病变组织，对其进行诊断或治疗的外科手术方法。介入式导管的运送过程主要通过人工或输送装置进行控制。然而，操作导管在经过较宽的主动脉部位、头臂干迂曲、主动脉瓣异常、肾动脉直角弯等情况时，通常因为导管预塑性和材料等问题，导致无法顺利的到达病变部位，医生会在DSA的透视影像辅助下依赖个人经验和技巧，一边旋转操作导管，一边通过DSA影像观察导管头端形态，直到导管头端的方向与直角弯的方向同向，再推送导管。这无疑给手术增添了极大的困难，延长了整场手术的时间，让医生和患者暴露在射线下的时间延长，加大了手术的风险。
[0003]公开号为CN113920187A的专利技术专利，提出了一种导管定位方法、介入手术系统、电子设备和存储介质，所述导管定位方法通过获取所述当前帧导管真实内窥图像的特征向量；在预先获取的特征向量集合中查找匹配的特征向量；根据相匹配的特征获取当前导管的末端的当前位姿。该专利技术通过在导管头端安装图像采集设备的方法，使得实施成本昂贵；且该方法由于导管头端设备的尺寸限制，只能用于支气管等手术中，无法用于血管介入手术的导管定位。
[0004]公开号为CN114533217A的专利技术专利，提出了一种基于神经介入用脑血管介入穿刺定位装置，包括套环，所述套环上转动有固定机构；通过限位机构将导管放置好后，可以用手旋转转动机构，使转动机构转动时便于对导管的位置进行固定。该方法通过转动机构实现对导管的定位，手术应用场景存在局限性；且该方法是装置专利技术，结构复杂，无法在DSA影像上为术者提供判断帮助。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种介入式导管头端位置的跟踪方法、系统、设备及介质。
[0006]根据本专利技术提供的一种介入式导管头端位置的跟踪方法、系统、设备及介质，所述方案如下：
[0007]第一方面，提供了一种介入式导管头端位置的跟踪方法，所述方法包括：
[0008]图像处理步骤：从介入式手术病例数据库系统中获取DSA影像数据，将DSA影像数据进行标注并划分为训练集和测试集；
[0009]特征提取步骤：使用训练好的Unet模型对DSA影像数据中导管及头端的像素特征进行提取，并对提取结果进行去噪和二值化处理，得到介入式导管的二值化矩阵图；
[0010]实时跟踪步骤：通过二值化矩阵图定义介入式导管的行进方向，根据已知导管的行进方向，在DSA影像数据的当前帧上高亮显示导管头端像素。
[0011]优选地，所述图像处理步骤具体包括：在介入式手术病例数据库系统中获取DSA影像数据，利用标注工具对DSA影像数据展开分割标注，所述DSA影像数据中至少存在一根导管用于分割；对导管的边缘模糊处进行平滑处理，使整体导管的边缘线条更加清晰，所述DSA影像数据按照通用比例定义为训练集和测试集。
[0012]优选地，所述二值化矩阵图中所有导管的像素特征全部区别于背景像素。
[0013]优选地，所述去噪处理通过采用DBSCAN算法，摒弃噪声像素，保留正确导管的像素，得到去噪以后的二值化矩阵图。
[0014]第二方面，提供了一种介入式导管头端位置的跟踪系统，所述系统包括：
[0015]图像处理模块：从介入式手术病例数据库系统中获取DSA影像数据，将DSA影像数据进行标注并划分为训练集和测试集；
[0016]特征提取模块：使用训练好的Unet模型对DSA影像数据中导管及头端的像素特征进行提取，并对提取结果进行去噪和二值化处理，得到介入式导管的二值化矩阵图；
[0017]实时跟踪模块：通过二值化矩阵图定义介入式导管的行进方向，根据已知导管的行进方向，在DSA影像数据的当前帧上高亮显示导管头端像素。
[0018]优选地，所述图像处理模块具体包括：在介入式手术病例数据库系统中获取DSA影像数据，利用标注工具对DSA影像数据展开分割标注，所述DSA影像数据中至少存在一根导管用于分割；对导管的边缘模糊处进行平滑处理，使整体导管的边缘线条更加清晰，所述DSA影像数据按照通用比例定义为训练集和测试集。
[0019]优选地，所述二值化矩阵图中所有导管的像素特征全部区别于背景像素。
[0020]优选地，所述去噪处理通过采用DBSCAN算法，摒弃噪声像素，保留正确导管的像素，得到去噪以后的二值化矩阵图。
[0021]第三方面，提供了一种设备，其特征在于，所述设备包括：
[0022]一个或多个处理器；
[0023]存储装置，用于存储一个或多个程序，
[0024]当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现所述方法中的步骤。
[0025]第四方面，提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述方法中的步骤。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0027]1、本专利技术不需要依赖其他定位设备，如电磁系统等，可以应用在任意介入手术环境下使用；
[0028]2、本专利技术可以帮助医生、计算机或手术机器人明确造影导管的推送位置，有助于医生、计算机或手术机器人根据当前导管位置的反馈做出下一步决策，降低了医疗事故的发生率；
[0029]3、本专利技术通过Unet搭建模型，对造影导管的头端进行特征提取，并去除提取结果中的噪音，实现对造影导管头端的实时跟踪。通过在影像数据集上进行验证，最终明显提高对造影导管的跟踪有效率。
附图说明
[0030]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0031]图1为本专利技术整体流程示意图；
[0032]图2为导管及头端特征提取结果中未去噪示意图；
[0033]图3为导管及头端特征提取结果中去噪后示意图；
[0034]图4为导管及头端特征提取结果中判断正确像素和噪音像素指示图；
[0035]图5为术中实时跟踪的未高亮示意图；
[0036]图6为术中实时跟踪的高亮示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0038]本专利技术实施例提供了一种介入式导管头端位置的跟踪方法，参照图1所示，该方法具体包括以下内容：
[0039]图像处理步骤：从介入式手术病例数据库系统中获取DSA影像数据，将DSA影像数据进行标注并划分为训练集和测试集。
[0040]具体地，在介入式手术病例数据库系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种介入式导管头端位置的跟踪方法，其特征在于，包括：图像处理步骤：从介入式手术病例数据库系统中获取DSA影像数据，并将所述DSA影像数据进行标注并划分为训练集和测试集；特征提取步骤：使用训练好的Unet模型对DSA影像数据中导管及头端的像素特征进行提取，并对提取结果进行去噪和二值化处理，得到介入式导管的二值化矩阵图；实时跟踪步骤：通过二值化矩阵图定义介入式导管的行进方向，根据已知导管的行进方向，在DSA影像数据的当前帧上高亮显示导管头端像素。2.根据权利要求1所述的介入式导管头端位置的跟踪方法，其特征在于，所述图像处理步骤具体包括：在介入式手术病例数据库系统中获取DSA影像数据，利用标注工具对DSA影像数据展开分割标注，所述DSA影像数据中至少存在一根导管用于分割；对导管的边缘模糊处进行平滑处理，使整体导管的边缘线条更加清晰，所述DSA影像数据按照通用比例定义为训练集和测试集。3.根据权利要求1所述的介入式导管头端位置的跟踪方法，其特征在于，所述二值化矩阵图中所有导管的像素特征全部区别于背景像素。4.根据权利要求1所述的介入式导管头端位置的跟踪方法，其特征在于，所述去噪处理通过采用DBSCAN算法，摒弃噪声像素，保留正确导管的像素，得到去噪以后的二值化矩阵图。5.一种介入式导管头端位置的跟踪系统，其特征在于，包括：图像处理模块：从介入式手术病例数据库系统中获取DSA影像数据，并将所述DSA影像数据数据进行标注并划分为训练集和测试集；特征提取模...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘栋，奥雪，韩重阳，朱亚君，吕东杰，刘奕琨，刘道志，
申请(专利权)人：上海奥朋医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：