CN111820919A - 一种采血穿刺控制方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种采血穿刺控制方法、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种采血穿刺控制方法、装置及存储介质，所述方法包括：接收静脉血管的红外成像信息；获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息；接收不止一组采血点附近皮肤的距离数据；计算得到最佳静脉采血点附近皮肤的角度信息；接收静脉血管的超声成像信息；计算得到超声成像时所述最佳静脉采血点所在静脉血管的深度信息；根据所述皮肤的角度信息、所述静脉血管的角度信息和所述静脉血管的深度信息，控制静脉穿刺装置的运动。本发明能够自动分析并找到最佳的静脉血管采血点并自动完成静脉穿刺，使采血过程比人工更加标准化，更加安全、高效。

Description

一种采血穿刺控制方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及智能医疗器械技术领域，尤其涉及一种采血穿刺控制方法、装置及存储介质。
背景技术
智能采血穿刺控制装置目前可以广泛应用于医院、计生服务站、社区卫生中心、疾控中心、检验检疫局等，将来更是健康医疗大数据的智能终端。具备成为千亿市值的可能。
目前，护士采用现有人工静脉采血的方式采血时，存在工作量大、工序复杂、血管不好找等问题，不仅给她们的工作带来诸多不便，还增加了患者的痛苦。在采血这个过程中，医护人员与患者之间避免不了接触与暴露，存在病菌感染的风险，带来了医护职业安全隐患的问题。而现阶段有关自动静脉采血穿刺控制装置技术皆存在采血成功率不够高等缺点。
虽然国内的医疗环境大多实现了自动化，但是采血环节还采用护士人工采血的方法，连半自动都没有。我国千人占有护士数量排名世界倒数第六，护士紧缺已经成为各大医院的常态。“在传染疫情暴发时，护士等医护人员是感染率最高的一个群体。因此，现有静脉采血穿刺控制装置关键技术需要进一步改进和完善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种采血穿刺控制方法、装置及存储介质，用于给患者打针采血，结合近红外成像技术、超声波多普勒成像、多轴运动系统、机器视觉算法识别和控制系统等，自动分析并找到最佳的静脉血管采血点并完成静脉穿刺。
为实现上述目的，本发明提供一种采血穿刺控制方法，包括：
最佳静脉采血点识别：接收静脉血管的红外成像信息；获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息；接收不止一组采血点附近皮肤的距离数据；计算得到最佳静脉采血点附近皮肤的角度信息；
静脉血管深度识别：接收静脉血管的超声成像信息；计算得到超声成像时所述最佳静脉采血点所在静脉血管的深度信息；
采血穿刺动作控制：根据所述皮肤的角度信息、所述静脉血管的角度信息和所述静脉血管的深度信息，控制静脉穿刺装置的运动。
其中，所述获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息，具体为：
选取所述红外成像信息的中央区域作为最佳静脉采血点的第一感兴趣区域；
其中，选取的感兴趣区域，即手臂肘关节附近内侧皮肤部位(常用采血部位)。
对所述第一感兴趣区域的成像信息进行距离变换算法处理，并提取静脉血管中心线上各点位置及静脉血管各位置半径；
根据所述静脉血管中心线上各点位置及所述静脉血管各位置半径，选取所述静脉血管中心线上的静脉血管半径最大处点作为最佳静脉采血点，并验证该点曲率是否满足阈值要求；
最后得到最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息。
其中，计算所述曲率的具体过程为：
根据所述血管中心线上各点位置得到血管中心线曲线方程，得到所述血管最优穿刺点在血管中心线上的切线方向和血管中心线曲线方程上最优穿刺点处曲率；
当所述最优穿刺点处曲率小于设定阈值时，选取的最优穿刺点有效，当所述最优穿刺点处曲率大于设定阈值时，排除该点位置；
重复所述计算所述曲率的具体过程，得到新的最优穿刺点并验证该点曲率是否满足阈值要求。
其中，所述静脉血管的深度信息的计算，具体为：
选取所述超声成像信息的上方区域作为最佳静脉采血点的第二感兴趣区域；
对所述第二感兴趣区域的成像信息进行处理，得到静脉血管的轮廓图像，扫描所述血管轮廓图像中血管轮廓的上下轮廓线上点的图像坐标，得到血管上壁的深度位置、血管下壁的深度位置和血管腔的内壁直径。
优选地，所述采血穿刺动作控制中，可以实时控制所述静脉穿刺装置在向下运动时的最大向下行程。
其中，所述控制静脉穿刺装置的运动，具体为：
控制所述静脉穿刺装置移动至手臂上方所述静脉采血点附近；
根据所述皮肤的角度信息、所述静脉血管的角度信息和所述静脉血管的深度信息，调整所述静脉穿刺装置的穿刺方向与所述最佳静脉采血点附近皮肤的切线方向成一个适当角度，使所述静脉穿刺装置的穿刺方向与所述最佳静脉采血点所在静脉血管的方向保持一致；
推进所述静脉穿刺装置。
其中，调整所述静脉穿刺装置的穿刺方向，具体为：
选取所述超声成像信息的血管腔内区域作为识别扫描所述静脉穿刺装置的穿刺针的感兴趣区域；
将所述穿刺针的感兴趣区域的图像处理得到穿刺针轮廓图像；
扫描所述穿刺针轮廓图像中穿刺针轮廓左右极点的图像坐标，得到所述穿刺针针尖深度、角度和推进距离；
根据所述穿刺针针尖深度、角度和推进距离调整所述静脉穿刺装置的穿刺方向。
为实现上述目的，本发明还提供一种采血穿刺控制装置，包括静脉穿刺装置、驱动模块和处理器；
所述处理器，用于接收静脉血管的红外成像信息，获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息；
所述处理器，还用于接收不止一组采血点附近皮肤的距离数据，并计算得到最佳静脉采血点附近皮肤的角度信息；
所述处理器，还用于接收静脉血管的超声成像信息，并计算得到超声成像时所述最佳静脉采血点所在静脉血管的深度信息；
所述静脉穿刺装置，用于结合所述驱动模块和所述处理器一起工作。
具体地，所述静脉穿刺装置包括：多连杆机构、超声探头、伺服舵机、激光测距传感器、静脉采血针、红外相机；
所述激光测距传感器，用于扫描多个采血点附近皮肤的距离数据并将所述距离数据传送给所述处理器；
所述伺服舵机，用于通过所述多连杆机构带动所述静脉采血针摆动与皮肤成一个合适的的角度以控制静脉穿刺装置的运动；
所述驱动模块，用于带动所述静脉穿刺装置旋转一定角度使所述静脉采血针与最佳静脉采血点所在静脉血管方向保持一致；
所述驱动模块，还用于接收处理器的信号，控制所述静脉穿刺装置至手臂上方静脉采血点附近；
所述驱动模块，还用于带动所述静脉穿刺装置向上运动一定距离使静脉采血针处于远离手臂皮肤的位置。
为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有采血穿刺控制程序，所述采血穿刺控制程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的采血穿刺控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：
本发明的技术方案能实现自动静脉识别与静脉穿刺功能，采血穿刺动作控制中，可以实时控制所述静脉穿刺装置在向下运动时的最大向下行程，不仅利于精确控制和增加控制效率，而且具有安全保障。包括：最佳静脉采血点识别：接收静脉血管的红外成像信息；获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息；接收不止一组采血点附近皮肤的距离数据；计算得到最佳静脉采血点附近皮肤的角度信息；静脉血管深度识别：接收静脉血管的超声成像信息；计算得到超声成像时所述最佳静脉采血点所在静脉血管的深度信息；采血穿刺动作控制：根据所述皮肤的角度信息、所述静脉血管的角度信息和所述静脉血管的深度信息，控制静脉穿刺装置的运动。本发明能够自动分析并找到最佳的静脉血管采血点并自动完成静脉穿刺，可以有效改善抽不到血的窘境，使采血过程比人工更快更准，变得更加标准化，更加安全、更加高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中采血穿刺控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中采血穿刺控制装置的结构框图；
图3为本发明实施例中采血穿刺控制装置中的静脉穿刺装置的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1。
为实现上述目的，本发明提供一种采血穿刺控制方法，包括：
最佳静脉采血点识别S100：接收静脉血管的红外成像信息；获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息；接收不止一组采血点附近皮肤的距离数据；计算得到最佳静脉采血点附近皮肤的角度信息；
静脉血管深度识别S200：接收静脉血管的超声成像信息；计算得到超声成像时所述最佳静脉采血点所在静脉血管的深度信息；
采血穿刺动作控制S300：根据所述皮肤的角度信息、所述静脉血管的角度信息和所述静脉血管的深度信息，控制静脉穿刺装置的运动。
其中，所述获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息，具体为：
选取所述红外成像信息的中央区域作为最佳静脉采血点的第一感兴趣区域；
其中，选取的感兴趣区域，即手臂肘关节附近内侧皮肤部位(常用采血部位)。
对所述第一感兴趣区域的成像信息进行距离变换算法处理，并提取静脉血管中心线上各点位置及静脉血管各位置半径；
根据所述静脉血管中心线上各点位置及所述静脉血管各位置半径，选取所述静脉血管中心线上的静脉血管半径最大处点作为最佳静脉采血点，并验证该点曲率是否满足阈值要求；
最后得到最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息。
其中，计算所述曲率的具体过程为：
根据所述血管中心线上各点位置得到血管中心线曲线方程，得到所述血管最优穿刺点在血管中心线上的切线方向和血管中心线曲线方程上最优穿刺点处曲率；
当所述最优穿刺点处曲率小于设定阈值时，选取的最优穿刺点有效，当所述最优穿刺点处曲率大于设定阈值时，排除该点位置；
重复所述计算所述曲率的具体过程，得到新的最优穿刺点并验证该点曲率是否满足阈值要求。
其中，所述静脉血管的深度信息的计算，具体为：
选取所述超声成像信息的上方区域作为最佳静脉采血点的第二感兴趣区域；
对所述第二感兴趣区域的成像信息进行处理，得到静脉血管的轮廓图像，扫描所述血管轮廓图像中血管轮廓的上下轮廓线上点的图像坐标，得到血管上壁的深度位置、血管下壁的深度位置和血管腔的内壁直径。
优选地，所述采血穿刺动作控制中，可以实时控制所述静脉穿刺装置在向下运动时的最大向下行程。
其中，所述控制静脉穿刺装置的运动，具体为：
控制所述静脉穿刺装置移动至手臂上方所述静脉采血点附近；
根据所述皮肤的角度信息、所述静脉血管的角度信息和所述静脉血管的深度信息，调整所述静脉穿刺装置的穿刺方向与所述最佳静脉采血点附近皮肤的切线方向成一个适当角度，使所述静脉穿刺装置的穿刺方向与所述最佳静脉采血点所在静脉血管的方向保持一致；
推进所述静脉穿刺装置。
其中，调整所述静脉穿刺装置的穿刺方向，具体为：
选取所述超声成像信息的血管腔内区域作为识别扫描所述静脉穿刺装置的穿刺针的感兴趣区域；
将所述穿刺针的感兴趣区域的图像处理得到穿刺针轮廓图像；
扫描所述穿刺针轮廓图像中穿刺针轮廓左右极点的图像坐标，得到所述穿刺针针尖深度、角度和推进距离；
根据所述穿刺针针尖深度、角度和推进距离调整所述静脉穿刺装置的穿刺方向。
请参见图2-3。
为实现上述目的，本发明还提供一种采血穿刺控制装置，包括静脉穿刺装置、驱动模块和处理器；
所述处理器，用于接收静脉血管的红外成像信息，获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息；
所述处理器，还用于接收不止一组采血点附近皮肤的距离数据，并计算得到最佳静脉采血点附近皮肤的角度信息；
所述处理器，还用于接收静脉血管的超声成像信息，并计算得到超声成像时所述最佳静脉采血点所在静脉血管的深度信息；
所述静脉穿刺装置，用于结合所述驱动模块和所述处理器一起工作。
优选地，所述采血穿刺控制装置还可安装一定数量的紫外线灯用于消毒。
具体地，所述静脉穿刺装置包括：多连杆机构、超声探头、伺服舵机、激光测距传感器、静脉采血针、红外相机；
优选地，所述超声探头通过超声探头固定夹固定；所述伺服舵机通过螺钉固定在超声探头固定夹的左侧，所述激光测距传感器固定在多连杆机构与超声探头之间；所述多连杆机构固定在超声探头固定夹两侧，所述红外相机固定在超声探头固定夹的右侧。
优选地，所述多连杆机构为平行式连杆机构，所述多连杆机构的固定连杆固定在超声探头上，所述多连杆机构中所有连杆之间的连接皆为铰链连接。
所述激光测距传感器，用于扫描多个采血点附近皮肤的距离数据并将所述距离数据传送给所述处理器；
所述伺服舵机，用于通过所述多连杆机构带动所述静脉采血针摆动与皮肤成一个合适的角度以控制静脉穿刺装置的运动；
所述驱动模块，用于带动所述静脉穿刺装置旋转一定角度使所述静脉采血针与最佳静脉采血点所在静脉血管方向保持一致；
所述驱动模块，还用于接收处理器的信号，控制所述静脉穿刺装置至手臂上方静脉采血点附近；
所述驱动模块，还用于带动所述静脉穿刺装置向上运动一定距离使静脉采血针处于远离手臂皮肤的位置。
为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有采血穿刺控制程序，所述采血穿刺控制程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的采血穿刺控制方法的步骤。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种采血穿刺控制方法，其特征在于，包括：
最佳静脉采血点识别：接收静脉血管的红外成像信息；获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息；接收不止一组采血点附近皮肤的距离数据；计算得到最佳静脉采血点附近皮肤的角度信息；
静脉血管深度识别：接收静脉血管的超声成像信息；计算得到超声成像时所述最佳静脉采血点所在静脉血管的深度信息；
采血穿刺动作控制：根据所述皮肤的角度信息、所述静脉血管的角度信息和所述静脉血管的深度信息，控制静脉穿刺装置的运动。
2.根据权利要求1所述的采血穿刺控制方法，其特征在于，所述获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息，具体为：
选取所述红外成像信息的中央区域作为最佳静脉采血点的第一感兴趣区域；
对所述第一感兴趣区域的成像信息进行距离变换算法处理，并提取静脉血管中心线上各点位置及静脉血管各位置半径；
根据所述静脉血管中心线上各点位置及所述静脉血管各位置半径，选取所述静脉血管中心线上的静脉血管半径最大处点作为最佳静脉采血点，并验证该点曲率是否满足阈值要求；
最后得到最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息。
3.根据权利要求2所述的采血穿刺控制方法，其特征在于，计算所述曲率的具体过程为：
根据所述血管中心线上各点位置得到血管中心线曲线方程，得到所述血管最优穿刺点在血管中心线上的切线方向和血管中心线曲线方程上最优穿刺点处曲率；
当所述最优穿刺点处曲率小于设定阈值时，选取的最优穿刺点有效，当所述最优穿刺点处曲率大于设定阈值时，排除该点位置；
重复所述计算所述曲率的具体过程，得到新的最优穿刺点并验证该点曲率是否满足阈值要求。
4.根据权利要求1所述的采血穿刺控制方法，其特征在于，所述静脉血管的深度信息的计算，具体为：
选取所述超声成像信息的上方区域作为最佳静脉采血点的第二感兴趣区域；
对所述第二感兴趣区域的成像信息进行处理，得到静脉血管的轮廓图像，扫描所述血管轮廓图像中血管轮廓的上下轮廓线上点的图像坐标，得到血管上壁的深度位置、血管下壁的深度位置和血管腔的内壁直径。
5.根据权利要求1所述的采血穿刺控制方法，其特征在于，所述采血穿刺动作控制中，可以实时控制所述静脉穿刺装置在向下运动时的最大向下行程。
6.根据权利要求1所述的采血穿刺控制方法，其特征在于，所述控制静脉穿刺装置的运动，具体为：
控制所述静脉穿刺装置移动至手臂上方所述静脉采血点附近；
根据所述皮肤的角度信息、所述静脉血管的角度信息和所述静脉血管的深度信息，调整所述静脉穿刺装置的穿刺方向与所述最佳静脉采血点附近皮肤的切线方向成一个适当角度，使所述静脉穿刺装置的穿刺方向与所述最佳静脉采血点所在静脉血管的方向保持一致；
推进所述静脉穿刺装置。
7.根据权利要求6所述的采血穿刺控制方法，其特征在于，调整所述静脉穿刺装置的穿刺方向，具体为：
选取所述超声成像信息的血管腔内区域作为识别扫描所述静脉穿刺装置的穿刺针的感兴趣区域；
将所述穿刺针的感兴趣区域的图像处理得到穿刺针轮廓图像；
扫描所述穿刺针轮廓图像中穿刺针轮廓左右极点的图像坐标，得到所述穿刺针针尖深度、角度和推进距离；
根据所述穿刺针针尖深度、角度和推进距离调整所述静脉穿刺装置的穿刺方向。
8.一种采血穿刺控制装置，其特征在于，包括静脉穿刺装置、驱动模块和处理器；
所述处理器，用于接收静脉血管的红外成像信息，获取最佳静脉采血点的位置信息和所述最佳静脉采血点所在静脉血管的角度信息；
所述处理器，还用于接收不止一组采血点附近皮肤的距离数据，并计算得到最佳静脉采血点附近皮肤的角度信息；
所述处理器，还用于接收静脉血管的超声成像信息，并计算得到超声成像时所述最佳静脉采血点所在静脉血管的深度信息；
所述静脉穿刺装置，用于结合所述驱动模块和所述处理器一起工作。
9.根据权利要求8所述的采血穿刺控制装置，其特征在于，所述静脉穿刺装置包括：多连杆机构、超声探头、伺服舵机、激光测距传感器、静脉采血针、红外相机；
所述激光测距传感器，用于扫描多个采血点附近皮肤的距离数据并将所述距离数据传送给所述处理器；
所述伺服舵机，用于通过所述多连杆机构带动所述静脉采血针摆动与皮肤成一个合适的的角度以控制静脉穿刺装置的运动；
所述驱动模块，用于带动所述静脉穿刺装置旋转一定角度使所述静脉采血针与最佳静脉采血点所在静脉血管方向保持一致；
所述驱动模块，还用于接收处理器的信号，控制所述静脉穿刺装置至手臂上方静脉采血点附近；
所述驱动模块，还用于带动所述静脉穿刺装置向上运动一定距离使静脉采血针处于远离手臂皮肤的位置。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有采血穿刺控制程序，所述采血穿刺控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的采血穿刺控制方法的步骤。
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