[發明專利]血管介入手術中介入器械端點實時定位系統、方法、裝置

有效

• 申請號: 202011325869.5
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112348883B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 劉市祺;謝曉亮;周小虎;侯增廣;周彥捷
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

1.一種血管介入手術中介入器械端點實時定位系統，其特征在于，所述系統包括：圖像獲取模塊、端點定位模塊；

所述圖像獲取模塊，配置為獲取包含介入導絲的X光透射圖像，作為輸入圖像；

所述端點定位模塊，配置為通過預訓練的導絲端點定位網絡獲取所述輸入圖像中介入導絲兩端點的位置信息；

其中，所述導絲端點定位網絡包括卷積模塊、M個依次連接的沙漏模塊；M為偶數；

所述卷積模塊用于對所述輸入圖像進行卷積，得到第一特征圖；

所述沙漏模塊包括卷積池化單元、卷積單元、多特征的MobileNetV2單元、上采樣單元以及關鍵點注意力單元；

所述卷積池化單元用于對第一特征圖進行卷積、最大池化，得到第二特征圖；

所述卷積單元用于對所述第二特征圖進行卷積，得到第三特征圖；

所述多特征的MobileNetV2單元包括小型沙漏分支、MobileNetV2網絡的反向殘差分支和殘差連接分支；所述小型沙漏分支基于最大池化層、卷積層、上采樣層構建；所述多特征的MobileNetV2單元用于通過三個分支將所述第一特征圖預處理后進行融合，得到第四特征圖；

所述上采樣單元用于結合所述第四特征圖，對所述第三特征圖進行上采樣，得到第五特征圖；

所述關鍵點注意力單元用于基于所述第四特征圖與所述第五特征圖融合后的特征圖，通過注意力機制獲取注意力特征。

2.根據權利要求1所述的血管介入手術中介入器械端點實時定位系統，其特征在于，所述卷積池化單元基于N組1×1的卷積層和2×2的最大池化層的構建；N為正整數。

3.根據權利要求1所述的血管介入手術中介入器械端點實時定位系統，其特征在于，所述多特征的MobileNetV2單元的反向殘差分支基于順次連接的卷積核為1×1的卷積層、卷積核為3×3的深度可分卷積層和卷積核為1×1的卷積層構建。

4.根據權利要求1所述的血管介入手術中介入器械端點實時定位系統，其特征在于，所述多特征的MobileNetV2單元中的小型沙漏分支基于順次連接的2×2的池化層、兩個3×3的卷積層、上采樣層構建。

5.根據權利要求1所述的血管介入手術中介入器械端點實時定位系統，其特征在于，所述導絲端點定位網絡中前個沙漏模塊中關鍵點注意力單元的注意力機制，如下式所示：

后個沙漏模塊中關鍵點注意力單元的注意力機制，如下式所示：

其中，F表示沙漏模塊中上采樣單元與多特征的MobileNetV2單元融合后的特征圖，φ₁表示介入導絲兩端點的注意力特征圖，A₁表示同時關注介入導絲兩個端點的注意力特征，φ_p表示介入導絲的端點p的注意力特征圖，A_p表示分別關注介入導絲的頂點或尾部的注意力特征，1≤x≤w，1≤y≤h，w、h表示特征圖的寬、高，x、y表示函數變量。

6.根據權利要求5中所述的血管介入手術中介入器械端點實時定位系統，其特征在于，所述導絲端點定位網絡，其在訓練時的損失函數為均方誤差損失函數，具體如下：

其中，H_p表示介入導絲端點熱力圖的真實值，表示介入導絲端點熱力圖的預測值，P表示介入導絲的端點個數。