一種基于圖像引導(dǎo)的血?dú)獠杉b置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于圖像引導(dǎo)的血?dú)獠杉b置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]血?dú)夥治鍪轻t(yī)學(xué)上常用于判斷機(jī)體是否存在酸堿平衡失調(diào)以及缺氧和缺氧程度等的檢驗(yàn)手段。動(dòng)脈血?dú)夥治瞿軠?zhǔn)確反映肌體的呼吸功能和代謝情況，診斷呼吸衰竭和酸堿平衡紊亂，并指導(dǎo)氧療和機(jī)械通氣。在血?dú)夥治鲋?，血液?biāo)本的采集和保存是否恰當(dāng)，對(duì)測(cè)定結(jié)果有較大影響。血?dú)夥治霾捎脛?dòng)脈血作為分析樣本，動(dòng)脈采血常用的動(dòng)脈為股動(dòng)脈、肱動(dòng)脈和橈動(dòng)脈。由于橈動(dòng)脈表淺，易于觸及，容易壓迫止血等特點(diǎn)，在實(shí)際臨床應(yīng)用中常采集橈動(dòng)脈血液用于血?dú)夥治觥?br>[0003]現(xiàn)有的橈動(dòng)脈血液采集裝置對(duì)于有些橈動(dòng)脈不明顯病人，或者在醫(yī)護(hù)人員經(jīng)驗(yàn)不足的情況下，采集橈動(dòng)脈血?dú)怆y度較大，一次性穿刺成功率不高，且病人感覺(jué)痛苦，容易形成局部血腫、瘀斑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種基于圖像引導(dǎo)的血?dú)獠杉b置及方法，利用該裝置判斷出病人腕部橈動(dòng)脈位置，根據(jù)橈動(dòng)脈位置等信息指引護(hù)士完成橈動(dòng)脈血?dú)獠杉?br>[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0006]一種基于圖像引導(dǎo)的血?dú)獠杉b置，包括腕部固定支架，所述腕部固定支架的上方設(shè)有圖像采集模塊，圖像采集模塊將采集的圖像傳送至圖像處理模塊，圖像處理模塊還與紅外光源模塊相連，圖像處理模塊接收并處理圖像采集模塊采集到的圖像信息，最后將處理信息輸出至顯示模塊；
[0007]所述圖像處理模塊包含微處理器，能夠接收?qǐng)D像采集模塊采集到的病人腕部橈側(cè)同一區(qū)域多個(gè)不同采集角度的圖像，微處理器通過(guò)采集的圖像中的血管影像，利用多視角三維重建算法，恢復(fù)出病人腕部?jī)?nèi)血管的粗細(xì)情況及分布情況，并根據(jù)血紅蛋白對(duì)近紅外光的選擇性吸收特點(diǎn)區(qū)分動(dòng)脈和靜脈，提供相對(duì)較粗并且距離表皮較近的橈動(dòng)脈位置信息，指引進(jìn)行血?dú)獠杉?br>[0008]其中，多視角三維重建算法通過(guò)三個(gè)紅外相機(jī)從不同視角拍攝的圖像對(duì)中恢復(fù)出被拍攝物體三維信息的過(guò)程。要實(shí)現(xiàn)該過(guò)程一般包括如下步驟:紅外相標(biāo)定、特征提取、立體匹配和三維信息恢復(fù)。
[0009]紅外相機(jī)標(biāo)定:紅外相機(jī)標(biāo)定的目的是確定相機(jī)的幾何位置、屬性參數(shù)和建立成像模型，以便確定世界坐標(biāo)系中的物體與它在攝像機(jī)的成像平面上的像點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。紅外相標(biāo)定包括確定攝像機(jī)內(nèi)部幾何光學(xué)特性(內(nèi)部參數(shù))和確定攝像機(jī)在世界坐標(biāo)系中的三維位置和方向(外部參數(shù))。
[0010]紅外相機(jī)標(biāo)定基于患者的腕部的擺放位置和情況，確保位于腕部正面上方，腕部正面左方和腕部正面右方的三個(gè)紅外相機(jī)拍攝腕部同一區(qū)域，并且腕部正面左方相機(jī)和腕部正面上方相機(jī)的角度，與腕部正面右方相機(jī)和腕部正面上方相機(jī)的角度相同，三個(gè)相機(jī)同時(shí)采集圖像，通過(guò)直接線性變換(DLT)的攝像機(jī)標(biāo)定方法，直接利用攝像機(jī)的線性模型，利用線性方程組求解攝像機(jī)的參數(shù)。
[0011]特征提取:多視角三維重建根據(jù)視差恢復(fù)目標(biāo)物體深度信息的關(guān)鍵是確定場(chǎng)景中同一物點(diǎn)在三個(gè)圖像中的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)SIFT方法獲得三幅圖像中相同的特征并提取該特征點(diǎn)。
[0012]立體匹配:立體匹配是指根據(jù)對(duì)所選特征點(diǎn)的計(jì)算，并建立特征之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將同一個(gè)空間點(diǎn)在不同圖像中的投影點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來(lái)。基于區(qū)域的匹配算法以腕部正面上方的紅外相機(jī)采集到的圖像作為基準(zhǔn)圖，以及準(zhǔn)入的待匹配點(diǎn)為中心創(chuàng)建一個(gè)窗口，用鄰域像素的灰度值分布來(lái)表征該像素，然后在對(duì)準(zhǔn)圖中根據(jù)匹配準(zhǔn)則約束來(lái)尋找這樣一個(gè)像素，以其為中心創(chuàng)建同樣的一個(gè)窗口，并用其鄰域像素的灰度值分布來(lái)表征它，然后依據(jù)適當(dāng)?shù)南嗨菩詼y(cè)度，比較兩個(gè)窗口的灰度分布的相似性，相似性必須滿足一定的閾值條件，從而實(shí)現(xiàn)三幅圖像的配準(zhǔn)。
[0013]三維信息恢復(fù):當(dāng)通過(guò)立體匹配后，即可根據(jù)成像模型中視差與深度的幾何關(guān)系，對(duì)目標(biāo)的深度進(jìn)行計(jì)算。
[0014]所述腕部固定支架為中空?qǐng)A柱形，圖像采集模塊包括三臺(tái)近紅外相機(jī)，腕部固定支架的正上方設(shè)有三個(gè)圓形孔洞，每個(gè)空洞內(nèi)嵌入一臺(tái)近紅外相機(jī)，圖像采集模塊后方固定有圖像處理模塊。
[0015]所述腕部固定支架的下方且圖像采集模塊的正下方設(shè)有三個(gè)圓形孔洞，每個(gè)空洞內(nèi)嵌入近紅外燈，三臺(tái)近紅外燈構(gòu)成紅外光源模塊；顯示模塊通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線連接圖像處理模塊，固定于腕部固定支架上方。
[0016]所述圖像采集模塊的三臺(tái)近紅外相機(jī)分別位于病人腕部橈側(cè)上方、橈側(cè)左方和橈側(cè)右方三臺(tái)近紅外相機(jī)對(duì)準(zhǔn)病人腕部橈側(cè)同一區(qū)域采集穿透病人腕部的近紅外光形成的影像，根據(jù)血紅蛋白對(duì)近紅外光有明顯的選擇性吸收的特點(diǎn)，透過(guò)病人腕部的近紅外光形成的影像可以清楚的反映病人腕部?jī)?nèi)血管的影像，三臺(tái)近紅外相機(jī)的采集區(qū)域相同但采集角度不同。
[0017]所述紅外光源模塊的三臺(tái)近紅外燈分別位于病人腕部背面上方、背面左方和背面右方，同時(shí)對(duì)病人腕部背面的某個(gè)區(qū)域照射近紅外光，由于近紅外光有較強(qiáng)的穿透性，近紅外光穿透病人腕部并使位于病人腕部橈側(cè)上方的圖像采集模塊能清楚地采集到病人腕部?jī)?nèi)的血管信息。
[0018]一種基于圖像引導(dǎo)的血?dú)獠杉椒ǎㄒ韵虏襟E:
[0019]步驟一:首先通過(guò)腕部固定支架固定病人腕部，防止其移動(dòng)，調(diào)整圖像采集模塊中三臺(tái)近紅外相機(jī)的角度使其采集病人腕部橈側(cè)同一區(qū)域，調(diào)整紅外光源模塊中的三個(gè)近紅外燈使其照射病人腕部背面同一區(qū)域，并使這兩片區(qū)域處于同一中軸線上，確保三個(gè)近紅外燈照射出來(lái)的近紅外光能透過(guò)病人腕部并被三臺(tái)近紅外相機(jī)采集到；
[0020]步驟二:紅外光源模塊所包含的三個(gè)近紅外燈對(duì)病人腕部背面同一區(qū)域照射近紅外光；再由圖像采集模塊所包含的三臺(tái)近紅外相機(jī)采集病人腕部橈側(cè)同一區(qū)域的影像；
[0021]步驟三:三臺(tái)近紅外相機(jī)采集到的圖像信息由圖像處理模塊接收，圖像處理模塊中的微處理器對(duì)三臺(tái)近紅外相機(jī)采集到的腕部橈側(cè)同一區(qū)域但采集角度不同的圖像信息進(jìn)行處理，獲得橈動(dòng)脈位置信息；
[0022]步驟四:顯示模塊顯示橈動(dòng)脈位置信息，并通過(guò)圖像采集模塊實(shí)時(shí)顯示腕部圖像；
[0023]步驟五:醫(yī)護(hù)人員根據(jù)顯示模塊上的橈動(dòng)脈位置信息進(jìn)針采集血?dú)?，并通過(guò)實(shí)時(shí)顯示圖像上得知進(jìn)針的情況。
[0024]本發(fā)明的有益效果:
[0025]醫(yī)護(hù)人員根據(jù)顯示模塊上的橈動(dòng)脈位置信息和指引信息進(jìn)針采集血?dú)?，并通過(guò)實(shí)時(shí)顯示圖像上得知進(jìn)針的情況。三臺(tái)近紅外相機(jī)同時(shí)采集病人腕部圖像，數(shù)據(jù)的采集精確。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于圖像引導(dǎo)的血?dú)獠杉b置的功能示意圖；
[0027]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于圖像引導(dǎo)的血?dú)獠杉b置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖中，103、圖像采集模塊，2、腕部橈側(cè)，102、近紅外光源模塊，101、腕部固定支架，
5、手臂，104、圖像處理模塊，105、顯示模塊。
【具體實(shí)施方式】
:
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0030]如圖1-2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于圖像引導(dǎo)的血?dú)獠杉b置。包括:
[0031]101、腕部固定支架。
[0032]其中，固定的是病人腕部、圖像采集模塊和近紅外光源模塊。
[0033]具體的，病人腕部被支架固定，防止手腕移動(dòng)；圖像采集模塊和近紅外光源模塊被支架固定，防止在圖像采集、處理和顯示過(guò)程中各個(gè)模塊發(fā)生位移。圖像采集模塊位于腕部固定支架上方，紅外光源模