人工动静脉手臂血管成像方法及相关装置制造方法及图纸

本申请涉及一种人工动静脉手臂血管成像方法及相关装置，该方法包括以下步骤：获取浅层近红外图像和深层近红外图像，基于浅层近红外图像对深层近红外图像进行分层，得到静脉血管图像信息和动脉血管图像信息；获取脉冲多普勒超声图像，并基于脉冲多普勒超声图像获取静脉血管和静脉血管的相对位置关系；基于相对位置关系，由静脉血管图像信息计算理论动脉血管图像信息；匹配理论动脉血管图像和动脉血管图像，并基于匹配结果对动脉血管图像进行补全。本申请具有提高血管显像仪的成像效果的优点。本申请具有提高血管显像仪的成像效果的优点。本申请具有提高血管显像仪的成像效果的优点。

【技术实现步骤摘要】
人工动静脉手臂血管成像方法及相关装置


[0001]本申请涉及医学影像的领域，尤其是涉及一种人工动静脉手臂血管成像方法及相关装置。

技术介绍

[0002]血管显像仪是一种医疗设备，主要用于通过先进的成像技术，实时、清晰地显示出患者的皮肤表面或近表面的血管结构。这种设备对于医护人员来说非常有帮助，尤其是在需要进行静脉穿刺、置管、抽血等操作时。
[0003]血管显像仪的工作原理通常基于近红外光（NIR）技术。在这种技术下，血管显像仪发射特定波长的近红外光，然后通过高分辨率的成像系统捕捉反射回的光线。由于血红蛋白对近红外光有较强的吸收能力，血管内的血液与周围组织相比，对光的吸收和散射特性有很大差别，这使得血管在图像中能够清晰地显示出来。
[0004]内瘘是指将动脉和静脉之间人为地建立起来的连接，通常用于血液透析患者。在临床中，医生需要观察到内瘘的位置、血管的走向以及血流情况。但是，血管显像仪主要用于显示皮肤表面或近表面的血管结构，对于较深层的血管，尤其是动脉，由于近红外光不容易穿透到达其深度，动脉成像可能较浅较细，或者呈现断续的状态，难以满足临床要求。

技术实现思路

[0005]为了提高血管显像仪的成像效果，本申请提供一种人工动静脉手臂血管成像方法及相关装置。
[0006]第一方面，本申请提供的一种人工动静脉手臂血管成像方法，采用如下的技术方案：一种人工动静脉手臂血管成像方法，包括以下步骤：获取浅层近红外图像和深层近红外图像，其中，浅层近红外图像包含静脉血管图像信息，深层近红外图像包含静脉血管图像信息和动脉血管图像信息；浅层近红外图像是设备基于接收到的自身发出的第一光照强度的近红外光线在目标对象的反射光生成的图像；深层近红外图像是设备基于接收到的自身发出的第二光照强度的近红外光线在目标对象的反射光生成的图像，第二强度大于所述第一强度。
[0007]基于浅层近红外图像对深层近红外图像进行分层，得到静脉血管图像信息和动脉血管图像信息；获取脉冲多普勒超声图像，并基于脉冲多普勒超声图像获取静脉血管和静脉血管的相对位置关系；基于相对位置关系，由静脉血管图像信息计算理论动脉血管图像信息；匹配理论动脉血管图像和动脉血管图像，并基于匹配结果对动脉血管图像进行补全。
[0008]通过采用上述技术方案，浅层近红外图像由于光照强度比较低，因此设备所得成
像基本上只带有静脉血管图像。而在近红外光增加照射功率后，深层近红外图像内能够包含有更为清晰的静脉血管图像，和较为模糊且不太完整的动脉血管图像，因此需要对动脉血管图像进行处理。脉冲多普勒超声图像能够准确得获得动脉血管图像和静脉血管图像，但是，脉冲多普勒超声图像具有一定的缺点，其虽然具有较大的成像范围，但是其图像需要探头与血流方向保持一定的角度，且成像的时间分辨率较低，可能无法实时捕捉到快速变化的血流速度和流向，因此，在这一点上无法与近红外图像相比。因此，本方案通过利用设备在合适的位置获取脉冲多普勒超声图像，来计算得到静脉血管和静脉血管的相对位置关系，然后再利用该相对位置关系与明确的实时静脉血管图像信息，来计算得到实时的理论动脉血管图像信息。由于近红外图像的拍摄位置容易发生较大的变动，即与脉冲多普勒超声图像不是在同一个位置进行拍摄获得，由于相差的存在，在不同位置对应的相对位置关系可能会有所偏差，因此该理论动脉血管图像实际上会与实际位置有所偏差。因此可以对理论动脉血管图像和动脉血管图像进行匹配，对动脉血管图像中的匹配部分进行补全，从而得到完整的动脉血管图像。由于动脉血管图像和静脉血管图像是在同一个位置同一时刻拍摄得到，相差极小，能够满足临床的使用要求。同理，通过该技术，能够把介于深层和浅层的内瘘同时清晰成像。
[0009]可选的，所述基于浅层近红外图像对深层近红外图像进行分层，得到静脉血管图像信息和动脉血管图像信息的步骤，包括：将浅层近红外图像和深层近红外图像进行图像对齐；利用浅层近红外图像对深层近红外图像进行图像差分；对差分后的深层近红外图像进行阈值处理和降噪处理；对处理后的差分图像进行结果分析，得到静脉血管图像信息和动脉血管图像信息。
[0010]通过采用上述技术方案，浅层近红外图像对深层近红外图像在空间上对齐,如果两者没有对齐，尝试使用特征点匹配（如SIFT、SURF等特征）和仿射变换等方法将它们对齐。将对齐后的甲浅层近红外图像对深层近红外图像进行逐像素相减,这将产生一个差分图像，其中包含深层近红外图像中浅层近红外图像没有的内容。对差分图像应用阈值处理，以便更容易地区分深层近红外图像中浅层近红外图像没有的内容，选择合适的阈值根据图像的实际情况和需求进行调整。由于差分图像可能包含噪声，可以使用中值滤波、高斯滤波等降噪方法对差分图像进行处理，以获得更清晰的结果。对处理后的差分图像进行分析，提取深层近红外图像中浅层近红外图像没有的内容。这可以通过形态学操作、轮廓检测、区域生长等方法实现。
[0011]可选的，所述的对处理后的差分图像进行结果分析，得到静脉血管图像信息和动脉血管图像信息的步骤，包括：以处理后的差分图像为第一图像，以深层近红外图像对第一图像进行差分并进行处理的结果图像为第二图像，提取第一图像和第二图像的血管中心线；检测第一图像和第二图像的血管中心线的血管分支点；对第一图像和第二图像的血管中心线进行血管分段；进行血管特征提取得到第一图像和第二图像的血管特征信息，以分别作为动脉血管图像信息和静脉血管图像信息，其中，血管特征信息包括长度信息、曲率信息、宽度信息。
[0012]通过采用上述技术方案，提取血管图像的中心线，检测血管中心线上的分支点，可以使用形态学操作如端点检测、分支点检测等方法找到这些点。根据分支点，将血管中心线分成若干段，每段表示两个分支点之间的血管路径。对每段血管路径，提取其特征，例如长度、曲率、宽度等。这些特征可以用于描述血管之间的相对位置关系。根据提取的特征，生成一个特征矩阵，矩阵的每一行表示一个血管路径的特征向量。通过这个特征矩阵，可以表示血管之间的相对位置关系。
[0013]可选的，所述的获取脉冲多普勒超声图像，并基于脉冲多普勒超声图像获取静脉血管和静脉血管的相对位置关系的步骤，包括：获取脉冲多普勒超声图像，并在脉冲多普勒超声图像上标记出静脉部分、动脉部分和造瘘管部分；基于脉冲多普勒超声图像提取血管中心线，并与静脉、动脉和造瘘管相对应；基于各血管中心线生成相对位置特征矩阵。
[0014]可选的，脉冲多普勒超声探头由目标的近心端向远心端的方向设置，或者由目标的远心端向近心端的方向设置。
[0015]通过采用上述技术方案，脉冲多普勒超声设备通过一个探头发射短时脉冲超声波。这些超声波在不同的组织中传播，最终被血流中的红细胞反射回来。根据多普勒效应，当超声波从一个运动的物体（如血流中的红细胞）反射回来时，其频率会发生变化。这种频率变化与物体的速度和方向成正比。脉冲多普勒超声设备通过测量回波信号的频率变化来计算血流速度和方向。当探头完全正对血流方向（即夹角为0度），则多普勒频移将达到最大，此时测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人工动静脉手臂血管成像方法，其特征在于，包括以下步骤：获取浅层近红外图像和深层近红外图像，其中，浅层近红外图像包含静脉血管图像信息，深层近红外图像包含静脉血管图像信息和动脉血管图像信息；基于浅层近红外图像对深层近红外图像进行分层，得到静脉血管图像信息和动脉血管图像信息；获取脉冲多普勒超声图像，并基于脉冲多普勒超声图像获取静脉血管和静脉血管的相对位置关系；基于相对位置关系，由静脉血管图像信息计算理论动脉血管图像信息；匹配理论动脉血管图像和动脉血管图像，并基于匹配结果对动脉血管图像进行补全。2.根据权利要求1所述的人工动静脉手臂血管成像方法，其特征在于，所述浅层近红外图像是设备基于接收到的自身发出的第一光照强度的近红外光线在目标对象的反射光生成的图像；深层近红外图像是设备基于接收到的自身发出的第二光照强度的近红外光线在目标对象的反射光生成的图像，所述第二强度大于所述第一强度。3.根据权利要求2所述的人工动静脉手臂血管成像方法，其特征在于，所述基于浅层近红外图像对深层近红外图像进行分层，得到静脉血管图像信息和动脉血管图像信息的步骤，包括：将浅层近红外图像和深层近红外图像进行图像对齐；利用浅层近红外图像对深层近红外图像进行图像差分；对差分后的深层近红外图像进行阈值处理和降噪处理；对处理后的差分图像进行结果分析，得到静脉血管图像信息和动脉血管图像信息。4.根据权利要求3所述的人工动静脉手臂血管成像方法，其特征在于，所述的对处理后的差分图像进行结果分析，得到静脉血管图像信息和动脉血管图像信息的步骤，包括：以处理后的差分图像为第一图像，以深层近红外图像对第一图像进行差分并进行处理的结果图像为第二图像，提取第一图像和第二图像的血管中心线；检测第一图像和第二图像的血管中心线的血管分支点；对第一图像和第二图像的血管中心线进行血管分段；进行血管特征提取得到第一图像和第二图像的血管特征信息，以分别作为动脉血管图像信息和静脉血管图像信息，其中，血管特征信息包括长度信息、曲率信息、宽度信息。5.根据权利要求4所述的人工动静脉手臂血管成像方法，其特征在于，所述的获取脉冲多普勒超声图像，并基于脉冲多普勒超声图像获取静脉血管和静脉血管的相对位置关系的步骤，包括：获取脉冲多普勒超声图像，并在脉冲多普勒超声图像上标记出静脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚月冬，冯骏，沈红熹，范磊，盛万春，
申请(专利权)人：姚月冬，
类型：发明
国别省市：