[發(fā)明專利]基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人操作軌跡規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010853764.0
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN112022294B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設計）人: 齊鵬;陳禹
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: A61B17/34
• 分類號: A61B17/34;A61B34/10;A61B34/20;A61B34/30;G06T7/11;G06T7/62
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳源源

1.一種基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人穿刺軌跡規(guī)劃裝置，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，處理器調用所述計算機程序執(zhí)行一種基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人穿刺軌跡規(guī)劃方法的步驟；

所述靜脈穿刺機器人控制穿刺件進行血管穿刺，所述一種基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人穿刺軌跡規(guī)劃方法包括以下步驟：

血管分割步驟：獲取待穿刺對象某一部位的血管超聲圖像，并從該血管超聲圖像中獲取血管分割圖；

穿刺軌跡界限劃定步驟：根據(jù)預先設定的所述穿刺件在血管中的第一穿刺軌跡，劃定所述穿刺件在血管中的穿刺軌跡界限；

血管界限劃定步驟：從所述血管分割圖中，劃分安全區(qū)域，得到血管界限；

界限匹配與穿刺步驟：將所述穿刺軌跡界限與所述血管界限匹配，若所述血管界限完全包含所述穿刺軌跡界限，則根據(jù)所述穿刺軌跡界限的匹配位置和第一穿刺軌跡，生成靜脈穿刺機器人的第二穿刺軌跡；否則更換待穿刺對象的部位，重新執(zhí)行所述方法。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人穿刺軌跡規(guī)劃裝置，其特征在于，所述血管分割步驟中，采用U-Net框架從所述血管超聲圖像中獲取所述血管分割圖。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人穿刺軌跡規(guī)劃裝置，其特征在于，穿刺軌跡界限劃定步驟中，所述穿刺軌跡界限的劃定具體為，將所述第一穿刺軌跡向外擴展，獲取穿刺軌跡界限。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人穿刺軌跡規(guī)劃裝置，其特征在于，所述第一穿刺軌跡尾部的擴展范圍大于其它部分的擴展范圍。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人穿刺軌跡規(guī)劃裝置，其特征在于，所述穿刺軌跡界限劃定步驟中，所述穿刺軌跡界限用矩形表示，所述穿刺軌跡界限的高和寬的計算表達式為：

h＝αd_v

w＝βh＝αβd_v

式中，h為穿刺軌跡界限的高，α為第一比例因子，d_v為所述血管分割圖中的血管腔直徑，w為穿刺軌跡界限的寬，β為第二比例因子。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人穿刺軌跡規(guī)劃裝置，其特征在于，所述血管界限劃定步驟中，根據(jù)圖像識別誤差，縮小所述安全區(qū)域。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人穿刺軌跡規(guī)劃裝置，其特征在于，所述血管界限劃定步驟中，根據(jù)圖像識別誤差以及靜脈的運動和形變，縮小所述安全區(qū)域。

8.根據(jù)權利要求6或7所述的一種基于超聲圖像引導的靜脈穿刺機器人穿刺軌跡規(guī)劃裝置，其特征在于，所述安全區(qū)域的縮小計算表達式為：

式中，i₀為縮小前安全區(qū)域對應的血管界限上的第一坐標點，q縮小后的安全區(qū)域中與i₀對應的坐標點，i₁為縮小前安全區(qū)域對應的血管界限上的第二坐標點，i₂為縮小前安全區(qū)域對應的血管界限上的第三坐標點，x_i0為i₀的橫坐標，y_i0為i₀的縱坐標，x_i1為i₁的橫坐標，y_i1為i₁的縱坐標，x_i2為i₂的橫坐標，y_i2為i₂的縱坐標。