CN107397534A - 一种一体化的静脉血管识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化的静脉血管识别系统，包括：图像采集模块、近红外光源模块、投影仪，以及图像处理模块；所述近红外光源模块用于向皮肤发出光线。本发明还提供一种一体化的静脉血管识别方法，包括：系统控制近红外光源模块发射近红外光线，并照射至待识别部位；图像采集模块通过对所述待识别部位进行拍摄，并将拍摄图像数据传输至图像处理模块；所述图像处理模块对所述拍摄图像数据进行处理，提取出血管信息，并输出至投影仪。其设计简单、使用方便、且定位准确、实时，使皮下隐约的浅层静脉血管实现准确显示，缓解了医护人员的工作紧张度，显著提高了静脉穿刺成功率，能减轻患者的疼痛，提高了用户体验，可广泛应用于医疗器械技术领域。

Description

一种一体化的静脉血管识别系统及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体为静脉血管识别系统及方法。

背景技术

在临床医学上，常用静脉输液将药物输送到人体内，在静脉输液时，医务人员必须进行静脉穿刺。静脉穿刺过程一般为：首先用止血带绑扎使得静脉血管突起，然后医务人员凭借在肉眼视觉和皮肤上触摸来判断血管位置，以及血管在皮下的深度，最后根据经验选择合适的入针位置和入针角度。上述操作对医务人员具的业务技能、工作经验以及心理素质要求很高，尤其是面对小儿、肥胖、肤色较重等患者时，由于静脉血管的位置与深度不易判断，给医务人员实施静脉穿刺带来了巨大挑战，往往需要多次穿刺才能成功，也给患者带来不必要的痛苦，容易使得患者对静脉穿刺产生心理恐惧，还会使医患双方矛盾增加，严重时甚至引发患者家属殴打医务人员等恶性事件。

当物体表面各部分被可见光波段(390-780nm) 照射时，因其反射就能够产生人眼可见的图像。但是，有些物体对可见光的吸收反射并没有明显的差异；可见光照射时人眼无法察觉，如果改用其他波段的电磁波来照射，例如近红外光，就可能产生明显差异化的反射吸收，虽然这样呈现的图像无法被人眼观察到，但是可以借助一些光电探测装置将其转化形成人眼可见的图像。比如，某些肤色较深或者脂肪层偏厚的人，无法清晰地观测内部静脉轮廓信息，而当以近红外光照射时，则可以产生明显差异化的反射率，形成图像。借助近红外波段的光电探测器检测此图像，再以检测到的图像数据对可见光进行调制，原位投影到手背上，就可以观察到静脉的清晰轮廓。

综上，该技术有必要进行改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可识别人体静脉血管的系统及方法。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种一体化的静脉血管识别系统，包括：图像采集模块、近红外光源模块、投影仪，以及图像处理模块；所述图像采集模块的输出端与所述图像处理模块的输入端连接；所述图像处理模块的输出端与投影仪的输入端连接；所述图像采集模块与近红外光源模块连接；所述近红外光源模块用于向皮肤发出光线，所述投影仪将血管分布的图像信息投射至皮肤。

作为该技术方案的改进，所述系统还包括显示屏，所述显示屏与所述投影仪连接，用以显示血管分布图像信息。

作为该技术方案的改进，所述近红外光源模块为近红外线LED灯。

作为该技术方案的改进，所述近红外光源模块发出的近红外线的波段为700 ～900nm。

进一步地，所述图像采集模块为摄像机。

另一方面，本发明还提供一种一体化的静脉血管识别方法，用于所述的静脉血管识别系统，其包括以下步骤：

系统控制近红外光源模块发射近红外光线，并照射至待识别部位；

图像采集模块通过对所述待识别部位进行拍摄，并将拍摄图像数据传输至图像处理模块；

所述图像处理模块对所述拍摄图像数据进行处理，提取出血管信息，并输出至投影仪。

进一步地，当图像采集模块开始工作时，所述近红外光源模块接收指令，并发射近红外光线。

本发明的有益效果是：本发明提供的一体化的静脉血管识别系统及方法，通过近红外光源模块照射，图像采集模块采集血管图像信息，并将数据传输至图像处理模块进行分析处理，得到人体静脉血管所在确切位置信息，进而传输至投影仪进行投影显示。其设计简单、使用方便、且定位准确、实时，使皮下隐约的浅层静脉血管实现准确显示，缓解了医护人员的工作紧张度，显著提高了静脉穿刺成功率，能减轻患者的疼痛，提高了用户体验，可广泛应用于医疗器械技术领域。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

图1是本发明第一实施例的系统连接示意图；

图2是本发明第二实施例的示意图；

图3是本发明第三实施例的控制流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供一种一体化的静脉血管识别系统，包括：图像采集模块、近红外光源模块、投影仪，以及图像处理模块；所述图像采集模块的输出端与所述图像处理模块的输入端连接；所述图像处理模块的输出端与投影仪的输入端连接；所述图像采集模块与近红外光源模块连接；所述近红外光源模块用于向皮肤发出光线，所述投影仪将血管分布的图像信息投射至皮肤。

作为该技术方案的改进，所述系统还包括显示屏，所述显示屏与所述投影仪连接，用以显示血管分布图像信息。采用显示屏，将图像处理模块输出的血管分布图像信息显示在显示屏上，便于观察者进行识别观察，其定位更加精准，有助于医生等扎针。

作为该技术方案的改进，所述近红外光源模块为近红外线LED灯。可替代的，所述近红外光源模块可为近红外线LED阵列。

作为该技术方案的改进，所述近红外光源模块发出的近红外线的波段为700 ～900nm。

进一步地，所述图像采集模块为摄像机。

参照图1，是本发明第一实施例的系统连接示意图。本发明提供一种一体化的静脉血管识别系统，包括：图像采集模块、近红外光源模块、投影仪，以及图像处理模块；所述图像采集模块的输出端与所述图像处理模块的输入端连接；所述图像处理模块的输出端与投影仪的输入端连接；所述图像采集模块与近红外光源模块连接；所述近红外光源模块用于向皮肤发出光线，所述投影仪将血管分布的图像信息投射至皮肤。

在本方案中，图像采集模块用于对患者待穿刺部位（待定位部位）进行拍摄，并将拍摄图像数据传送给图像处理模块；所述近红外光源模块采用的是由多颗LED并配上匀光板组成的面光源，在图像采集模块拍摄时被开启，为拍摄提供红外照明；图像处理模块是显像装置的核心，它可以将输入的采集原图里的图像，经过数字图像的处理，将里面的血管提取出来，并转化为系统能够识别的信号输出；投影仪用于接收图像处理模块输出血管图样的数字信号，将静脉显影图像投影到对应的静脉穿刺部位，从而指示出对应的静脉位置。

作为一优选实施例，所述图像采集模块包括感光元件和镜头，其中感光元件是能够感应红外光线的高灵敏度的CCD，而镜头采用的是大景深小体积的M12 镜头，使得拍摄距离在一个较大的范围。

所述近红外光源模块发射近红外光线照射到要静脉成像的体表部位；所述图像采集模块收集在所述要静脉成像的体表部位上的反射近红外光线，获得所述体表部位处的原始静脉分布图像信息，并将该原始静脉分布图像信息传输至所述图像处理模块；所述图像处理模块对所述原始静脉分布图像信息进行清晰化处理，并将所述清晰化的静脉分布图像信息传输至投影仪并进行显示，使用者从而知悉所述体表部位的静脉分布位置。

由近红外吸收光谱可知，760nm 和850nm 分别位于还原血红蛋白和氧合血红蛋白的吸收峰附近，是比较理想的波长组合。血液的光吸收程度主要与血红蛋白含量有关。

使用760 nm 和850nm 波长的近红外线照射患者皮肤，血管则因血红蛋白的存在而将光线吸收，而其他组织则对光线产生强散射和弱吸收。因此，使用近红外数码摄影装置捕获反射或散射的近红外光，经过近红外镜头、CCD、模拟信号放大、ADC、DSP 等一系列处理，可确定血管的具体位置。

可替代的，所述图像采集模块和图像处理模块采用电脑或者摄像头及MCU等；如所述图像采集模块可包括500 万像素高清摄像头；可选地，所述摄像头具有CCD 芯片或CMOS芯片，用于将光能转变为电能；进一步，所述图像采集模块包括NTC 型热敏电阻，用于检测静脉血管中血红蛋白吸收红外辐射后电阻发生变化的数据。

其中，作为一实施例，所述近红外光源模块为由多颗中心波长为850nm 的LED 并配上匀光板组成面光源；所述多颗LED 均匀地分布在所述图像采集模块的周围。可选地，所述红外光源为热辐射红外光源、气体放电红外光源和激光红外光源。

图像处理模块包括中央处理器CPU、图形处理器GPU 和存储有数字红外线图像信息处理算法和/ 或数字可见光图像信息处理算法的存储部件。可选地，所述图像处理模块是商用单片机或嵌入式微型计算机。

优选的，所述系统还设有显示屏，用于将图像处理模块输出的静脉血管位置分布信息显示在显示屏上，供使用者等观看，其显示更加直观、可靠，进一步提高了医生插针的准确度。

参照图2，是本发明第二实施例的示意图。作为本方案的一实施例，采用该一体化的静脉血管识别系统的装置，包括本体，在所述本体上设有摄像头，以及与所述摄像头连接的近红外光源，其还包括MCU，所述MCU与摄像头、近红外光源、投影仪连接；所述MCU用于当检测到摄像头开始工作时，开启近红外光源的开关，并控制摄像头进行位置的移动等，同时控制摄像头完成定位后，将摄像头采集的图像信息传输至MCU进行图像数据分析及处理，并得到所述定位的静脉血管的分布图；进而将所述图像输出至投影仪进行投影显示，以便于医生进行扎针等。

所述近红外光源发射近红外光线照射到要静脉成像的体表部位；所述摄像头收集在所述要静脉成像的体表部位上的反射近红外光线，获得所述体表部位处的原始静脉分布图像信息，并将该原始静脉分布图像信息传输至所述MCU；所述MCU对所述原始静脉分布图像信息进行清晰化处理，并将所述清晰化的静脉分布图像信息传输至投影仪并进行显示，使用者从而知悉所述体表部位的静脉分布位置。

参照图3，是本发明第三实施例的控制流程图。本发明还提供一种一体化的静脉血管识别方法，用于所述的静脉血管识别系统，其包括以下步骤：

系统控制近红外光源模块发射近红外光线，并照射至待识别部位；

图像采集模块通过对所述待识别部位进行拍摄，并将拍摄图像数据传输至图像处理模块；

所述图像处理模块对所述拍摄图像数据进行处理，提取出血管信息，并输出至投影仪。

进一步地，当图像采集模块开始工作时，所述近红外光源模块接收指令，并发射近红外光线。

系统控制近红外光源模块发射近红外光线，经近红外光源镜头照射至成像部位上；图像采集模块进行成像信息的采集，并将所述图像数据传输至图像处理模块；所述图像处理模块对近红外光图像进行处理，得到成像部位的皮下静脉血管分布位置；所述图像处理模块将处理后的信息发送至投影仪，进行投影显示。

所述图像采集模块用于对患者待穿刺部位进行拍摄，并将拍摄到的图像数据传送给所述图像处理模块，所述图像采集模块是能够感应红外光线的高灵敏度高像素CMOS ；近红外光源模块采用的是由多颗850nm 波长的LED 并配上匀光板组成面光源，在图像采集模块拍摄时被开启，为拍摄提供红外照明。

本发明提供的一体化的静脉血管识别系统及方法，通过近红外光源模块照射，图像采集模块采集血管图像信息，并将数据传输至图像处理模块进行分析处理，得到人体静脉血管所在确切位置信息，进而传输至投影仪进行投影显示。其设计简单、使用方便、且定位准确、实时，使皮下隐约的浅层静脉血管实现准确显示，缓解了医护人员的工作紧张度，显著提高了静脉穿刺成功率，能减轻患者的疼痛，提高了用户体验，可广泛应用于医疗器械技术领域。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种一体化的静脉血管识别系统，其特征在于，包括：图像采集模块、近红外光源模块、投影仪，以及图像处理模块；所述图像采集模块的输出端与所述图像处理模块的输入端连接；所述图像处理模块的输出端与投影仪的输入端连接；所述图像采集模块与近红外光源模块连接；所述近红外光源模块用于向皮肤发出光线，所述投影仪将血管分布的图像信息投射至皮肤。

2.根据权利要求1所述的一体化的静脉血管识别系统，其特征在于：所述系统还包括显示屏，所述显示屏与所述投影仪连接，用以显示血管分布图像信息。

3.根据权利要求1或2所述的一体化的静脉血管识别系统，其特征在于：所述近红外光源模块为近红外线LED灯。

4.根据权利要求3所述的一体化的静脉血管识别系统，其特征在于：所述近红外光源模块发出的近红外线的波段为800 ～ 900nm。

5.根据权利要求4所述的一体化的静脉血管识别系统，其特征在于：所述图像采集模块为摄像机。

6.一种一体化的静脉血管识别方法，用于权利要求1至5任一项所述的静脉血管识别系统，其特征在于，其包括以下步骤：

系统控制近红外光源模块发射近红外光线，并照射至待识别部位；

图像采集模块通过对所述待识别部位进行拍摄，并将拍摄图像数据传输至图像处理模块；

所述图像处理模块对所述拍摄图像数据进行处理，提取出血管信息，并输出至投影仪。

7.根据权利要求6所述的一体化的静脉血管识别方法，其特征在于：当图像采集模块开始工作时，所述近红外光源模块接收指令，并发射近红外光线。