CN113825452A - 血管位置显示装置和血管位置显示方法 - Google Patents

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CN113825452A CN202080035760.XA CN202080035760A CN113825452A CN 113825452 A CN113825452 A CN 113825452A CN 202080035760 A CN202080035760 A CN 202080035760A CN 113825452 A CN113825452 A CN 113825452A
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Abstract

血管位置显示装置(1)具备：图像处理装置(31)，其对对象部位(2)的解析用图像进行图像处理，来获取血管信息，该血管信息包含对象部位(2)处所包括的血管的位置和形状；挑选装置(32)，其将从血管信息获得的参数满足一定条件的血管挑选为匹配血管；图像生成装置(33)，其生成投影图像，该投影图像包含至少使长度与匹配血管对应的显示线；以及投影装置(40)，其以使显示线的位置对应到匹配血管的位置的方式将投影图像投影于对象部位(2)。

Description

血管位置显示装置和血管位置显示方法
技术领域
本发明涉及一种显示血管的位置的血管位置显示装置和血管位置显示方法。
背景技术
开发出了一种显示从对人体等的局部拍摄到的图像中获得的血管的位置的系统(参照专利文献1、2。)。例如，使用了下面的方法：利用血红蛋白的吸收近红外线的性质，通过红外线摄像机对被照射了近红外线的部分进行拍摄来使血管可视化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4555534号公报
专利文献2：日本专利第6127207号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，并未开发不仅将血管可视化还显示与目的相匹配的血管的位置的有效技术。例如，期望显示适于刺入针以采血的血管的方法等。
鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种能够显示与目的相匹配的血管的位置的血管位置显示装置和血管位置显示方法。
用于解决问题的方案
根据本发明的一个方式，提供一种血管位置显示装置，具备：图像处理装置，其对对象部位的解析用图像进行图像处理，来获取血管信息，该血管信息包含对象部位处所包括的血管的位置和形状；挑选装置，其将从血管信息获得的参数满足一定条件的血管挑选为匹配血管；图像生成装置，其生成投影图像，该投影图像包含至少使长度与匹配血管对应的显示线；以及投影装置，其以使显示线的位置对应到匹配血管的位置的方式将投影图像投影于对象部位。
根据本发明的其它方式，提供一种血管位置显示方法，包括以下步骤：对对象部位的解析用图像进行图像处理，来获取血管信息，该血管信息包含对象部位处所包括的血管的位置和形状；将从血管信息获得的参数满足一定条件的血管挑选为匹配血管；生成投影图像，该投影图像包含至少使长度与匹配血管对应的显示线；以及以使显示线的位置对应到匹配血管的位置的方式将投影图像投影于对象部位。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够显示与目的相匹配的血管的位置的血管位置显示装置和血管位置显示方法。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的血管位置显示装置的结构的示意图。
图2是示出对象部位处所包括的血管的例子的示意图。
图3是示出通过本发明的第一实施方式所涉及的血管位置显示装置制作的血管的近似线的例子的示意图。
图4是示出通过本发明的第一实施方式所涉及的血管位置显示装置挑选出的血管的示意图。
图5是示出本发明的第一实施方式所涉及的血管位置显示装置制作的血管的显示线的例子的示意图。
图6是示出本发明的第一实施方式所涉及的血管位置显示装置生成的投影图像的例子的示意图。
图7是示出投影图像中将显示线加粗的例子的示意图。
图8是示出将本发明的第一实施方式所涉及的血管位置显示装置生成的投影图像投影于对象部位的例子的示意图。
图9是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的血管位置显示方法的流程图。
图10是示出本发明的第二实施方式所涉及的血管位置显示装置的结构的示意图。
图11是用于说明本发明的第二实施方式所涉及的血管位置显示方法的流程图。
具体实施方式
参照附图来说明本发明的实施方式。在下面的附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的标记。其中，应注意附图是示意性的。另外，下面所示的实施方式是例示用于体现本发明的技术思想的装置、方法的实施方式，本发明的实施方式并不是将构成部件的构造、配置等特定为下述的构造、配置。本发明的实施方式能够根据权利要求书来施加各种变更。
(第一实施方式)
本发明的第一实施方式所涉及的血管位置显示装置显示被检体的对象部位处所包括的血管中的与特定目的相匹配的血管的位置。下面，如图1所示，例示性地说明人体的前臂的一部分为对象部位2的情况。图1所示的血管位置显示装置1具备照明装置10、摄像装置20、运算装置30以及投影装置40。运算装置30具有图像处理装置31、挑选装置32以及图像生成装置33。
照明装置10向对象部位2照射特定波长的照射光L。摄像装置20拍摄包括血管周边的区域的对象部位2，来获取对象部位2的解析用图像。运算装置30基于解析用图像，从对象部位2处所包括的血管中挑选满足一定条件的血管来作为“匹配血管”。并且，运算装置30生成包含匹配血管的显示线的投影图像。由运算装置30生成的投影图像被投影装置40投影于对象部位2。下面，说明血管位置显示装置1的详细内容。
以如下方式选择从照明装置10照射的照射光L的波长：通过向对象部位2照射照射光L，摄像装置20获取到血管与其它区域的边界同不向对象部位2照射照射光L的情况相比更明确的解析用图像。例如，也可以是，利用血红蛋白的吸收近红外线的性质，从而使用波长为800nm～900nm左右的近红外线来作为照射光L。在将近红外线使用为照射光L的情况下，优选将红外线摄像机使用为摄像装置20。其结果为，得到血管映现为黑色、皮肤等其它部分映现为白色的解析用图像。
但是，在即使没有照射照射光L也能够获取血管与其它区域的边界明确的解析用图像的情况下，在获取解析用图像时未必一定需要向对象部位2照射照射光L。
由摄像装置20获取到的对象部位2的解析用图像被发送到图像处理装置31。图像处理装置31对解析用图像进行图像处理，来获取包含对象部位2处所包括的血管的位置和形状的血管信息。
在图2中示出对对象部位2处所包括的血管进行图像处理所得到的血管像的例子。在图2所示的例子中，获取到血管201～205的血管信息。在对象部位2处也可能存在即使存在于皮肤之下也无法得到血管像的部分。关于这些部分，考虑有照射光L弱的部分、摄像装置20的光检测器的灵敏度低的部分、由于存在于较深位置等从而血液所产生的光吸收的影响不强的部分等。此外，在血管存在分支的情况下，图像处理装置31将从分支的位置起到在解析用图像中能够确认的端部为止作为一条血管，并获取血管信息。也就是说，将从分支的位置到每个端部为止作为一条血管，并获取各条血管的血管信息。
图像处理装置31例如基于下方有血管的区域(下面称为“血管区域”。)与下方没有血管的其它区域(下面称为“其它区域”。)的亮度之差，对解析用图像进行二值化，来将血管区域与其它区域区分开，从而获取血管信息。在血管区域中，由于血管对光的吸收而血管像看起来暗。此时，也可以在对解析用图像进行在血管区域和其它区域赋予对比度的图像处理后，对解析用图像进行二值化。
挑选装置32将处于一定范围内而对特定目的有效的参数(下面称为“挑选参数”。)使用为挑选的基准，来从解析用图像中包含的血管像中挑选出挑选参数满足一定条件的血管像。具体地说，挑选装置32将从血管信息获得的挑选参数与判定值进行比较，挑选出挑选参数满足判定值的血管像。
根据挑选血管的目的来选择与判定值进行比较的挑选参数。例如，在是挑选易于被针刺入的血管的目的的情况下，将表示针刺入的难易度的参数使用为挑选参数。例如，将血管的直线度、血管的延伸方向、血管的长度、血管的粗细等参数与判定值进行比较。这是出于下面的理由。
即，血管的直线度越低，则越难将针刺入血管。因而，直线度越高的血管越优选。另外，根据血管的部位，有时从特定的方向比从其它方向更容易将针刺入。例如，在向前臂刺入的情况下，通常从手腕朝向肘的方向是易于刺入的方向。像这样，有时优选血管的延伸方向为特定的方向。另外，血管过短则难以刺入，因此优选的是血管为一定以上的长度。另一方面，血管越粗则越容易刺入，因此优选的是血管的粗细为一定以上。
如上所述，挑选装置32将与挑选血管的目的相应的挑选参数同为了与该目的匹配而设定的判定值进行比较。而且，挑选装置32将挑选参数满足判定值的血管挑选为匹配血管。
下面说明挑选装置32将表示针刺入的难易度的参数作为挑选参数来挑选血管以从图2所示的血管201～205中确定易于将针刺入的血管的例子。在此，将血管的直线度、血管的延伸方向、血管的长度以及血管的粗细设为挑选参数。
在将血管的直线度设为挑选参数的情况下，挑选装置32如图3所示那样针对血管像201～205分别制作近似线C1～C5。例如，挑选装置32通过细线化将二值化得到的解析用图像的血管像201～205的宽度形成为1个像素，使用最小二乘法等来制作近似线C1～C5。然后，挑选装置32将针对近似线C1～C5分别获得的决定系数(R2)与判定值进行比较。决定系数越接近1则血管的直线度越高，越容易刺入。因此，将决定系数的判定值例如设为0.7以上(判定条件1)。
在将血管的延伸方向设为挑选参数的情况下，挑选装置32使用上述的近似线来确定血管像的延伸方向。近似线的延伸方向与适合于特定目的的方向所成的角度(下面称为“判定角度”。)越小的血管像越优选。因此，例如将判定角度的判定值的最小值设为-20度、且将最大值设为+20度(判定条件2)。此外，也可以是，以使适合于目的的方向与解析用图像的水平方向平行的方式获取解析用图像，来确定血管像的延伸方向。
在将血管的长度设为挑选参数的情况下，将血管像的解析用图像中显示的一端部到另一端部的距离设为血管的长度。例如，也可以将近似血管像得到的宽度为1个像素的近似线的像素数设为血管的长度。血管越长则越容易刺入。例如，将血管的长度的判定值的最小值设为10mm(判定条件3)。此外，在血管过长则产生问题的情况下，也可以对血管的长度的判定值设置最大值。
在将血管的粗细设为挑选参数的情况下，将解析用图像中显示的血管像的宽度与判定值进行比较。或者，也可以利用上述制作出的近似线来计算血管像的宽度。即，从近似线向周围引垂线，并将该垂线与血管像重叠的部分的长度设为血管的粗细。血管越粗则越容易刺入。例如，将血管的粗细的判定值的最小值设为2mm(判定条件4)。此外，在血管过粗则产生问题的情况下，也可以对血管的粗细的判定值设置最大值。在血管的粗细变化的情况下，也可以将最粗的部分或最细的部分设为该血管的粗细，还可以将平均值设为血管的粗细。
挑选装置32针对解析用图像中包含的全部的血管像进行挑选参数与判定值的比较。然后，挑选出挑选参数满足判定值的血管来作为匹配血管。例如，针对对象部位2处所包括的血管像201～205分别判定是否满足判定条件1～4的全部。但是，也可以不是判定条件1～4的全部，而仅以特别重要的挑选参数为基准来挑选匹配血管。例如，可以将血管的直线度、血管的延伸方向、血管的长度以及血管的粗细中的至少任一者使用为挑选参数来挑选匹配血管。
如上所述，挑选装置32挑选出挑选参数满足一定条件的血管来作为匹配血管。在图4中示出图2所示的血管像中的血管像201和血管像204被挑选作为匹配血管的例子。
图像生成装置33针对由挑选装置32挑选出的匹配血管生成投影图像，该投影图像包含至少使长度与匹配血管对应的显示线。下面，说明生成图4所示的包含匹配血管的显示线的投影图像的例子。
首先，图像生成装置33制作与解析用图像中的血管像201及血管像204的长度分别相等的显示线D201及显示线D204。例如，对直线度高的挑选血管制作直线状的显示线等，简化实际的血管的形状来制作显示线。例如，也可以将包含弯曲部分等的形状的血管像简化为将曲线或多条相连的直线组合而成的显示线。而且，如图5所示，图像生成装置33生成将显示线D201和显示线D204叠加于血管像201和血管像204的投影图像200。接着，如图6所示，图像生成装置33从投影图像200中消除血管像201和血管像204，并在投影图像200中留下显示线D201和显示线D204。
之后，如图7所示，图像生成装置33在投影图像200中将显示线D201和显示线D204加粗为任意的宽度。通过加粗使得容易视觉识别显示线D201和显示线D204。此外，在加粗时，例如将显示线的宽度加宽为容易视觉识别的程度。另外，如果不加粗也容易视觉识别，则也可以不将显示线加粗。
通过以上处理而完成图像生成装置33进行的投影图像的生成。图像生成装置33将投影图像发送到投影装置40。
如图8所示，投影装置40将从图像生成装置33发送的投影图像以使显示线的位置对应到匹配血管的位置的方式投影于对象部位2。图8是如下的例子：将包含显示线D201和显示线D204的投影图像以将显示线D201叠加于血管像201的血管且将显示线D204叠加于血管像204的血管的方式投影于对象部位2的例子。如上所述，根据血管位置显示装置1，简化血管的形状所得到的显示线以与血管的位置重叠的方式被显示于对象部位2。
图9示出用于说明使用了血管位置显示装置1的血管位置显示方法中的一系列处理的流程图。
在图9的流程图的步骤S110中，通过摄像装置20获取对象部位2的解析用图像。此时，也可以通过照明装置10向对象部位照射特定波长的照射光L。
在步骤S120中，图像处理装置31对解析用图像进行图像处理，来获取包含对象部位2处所包括的血管的位置和形状的血管信息。然后，在步骤S130中，挑选装置32将从血管信息获得的挑选参数与判定值进行比较，挑选出挑选参数满足一定条件的血管来作为匹配血管。在步骤S140中，图像生成装置33生成投影图像，该投影图像包含至少使长度与匹配血管对应的匹配血管的显示线。
然后，在步骤S150中，投影装置40以使显示线的位置对应到匹配血管的位置的方式将投影图像投影于对象部位2。
如以上说明的那样，在第一实施方式所涉及的血管位置显示装置1中，将简化匹配血管所得到的显示线以与匹配血管叠加的方式投影于对象部位2。因而，根据血管位置显示装置1，由于将挑选参数满足一定条件的血管的位置明确且简单地显示于对象部位2，因此容易确定与目的相匹配的血管。
(第二实施方式)
在图10中示出第二实施方式所涉及的血管位置显示装置1的结构。图10所示的血管位置显示装置1还具备存储装置50，该存储装置50存储有将挑选参数满足一定条件的血管的图像进行数据库化所得到的血管图像信息。关于图10所示的血管位置显示装置1的其它结构，与图1所示的第一实施方式相同。
血管图像信息是将被确认出挑选参数处于对特定目的有效的一定范围内的各种形状的血管的图像信息按各目的进行数据库化所得到的图像信息。挑选装置32参照进行数据库化所得到的血管图像信息，将对象部位2的解析用图像中包含的血管像的图像与被确认出挑选参数处于对规定的目的有效的一定范围内的血管(下面称为“匹配血管”。)的图像进行比较。然后，挑选装置32从解析用图像中包含的血管像中挑选出其图像与匹配血管中的某个匹配血管的图像一致的血管像的血管来作为匹配血管。
第二实施方式所涉及的血管位置显示装置1使用将匹配血管进行数据库化所得到的血管图像信息来挑选匹配血管，在这一点上不同于将挑选参数与判定值进行比较来挑选匹配血管的第一实施方式所涉及的血管位置显示装置1。其它结构与第一实施方式实质相同，省略重复的记载。
在图11中示出用于说明使用了第二实施方式所涉及的血管位置显示装置1的血管位置显示方法中的一系列处理的流程图。
通过图11的流程图的步骤S110和步骤S120的处理，来与图9所示的流程图的步骤S110及步骤S120的处理同样地获取对象部位2处所包括的血管的血管信息。然后，在图11的步骤S135中，挑选装置32使用血管图像信息，来从解析用图像中包含的血管像中挑选匹配血管。
之后，在图11的步骤S140和步骤S150的处理中，与图9的步骤S140及步骤S150的处理同样，生成包含匹配血管的显示线的投影图像，并将该投影图像投影于对象部位2。
在第二实施方式所涉及的血管位置显示装置1中，通过将大量的匹配血管的图像信息按各目的进行数据库化，由此也能够使用人工智能(AI)技术等来挑选匹配血管。
(其它实施方式)
如上所述，通过实施方式记载了本发明，但是构成本公开的一部分的描述和附图不应被理解为对本发明进行限定。对于本领域技术人员而言，基于本公开的各种代替实施方式、实施例以及应用技术是显而易见的。
例如，血管位置显示装置1的运算装置30也可以被设置在远离对象部位2的拍摄场所的场所。
像这样，本发明当然包括此处未记载的各种实施方式等。

Claims (16)

1.一种血管位置显示装置，其特征在于，具备：
图像处理装置，其对对象部位的解析用图像进行图像处理，来获取血管信息，该血管信息包含所述对象部位处所包括的血管的位置和形状；
挑选装置，其将从所述血管信息获得的参数满足一定条件的血管挑选为匹配血管；
图像生成装置，其生成投影图像，该投影图像包含至少使长度与所述匹配血管对应的显示线；以及
投影装置，其以使所述显示线的位置对应到所述匹配血管的位置的方式将所述投影图像投影于所述对象部位。
2.根据权利要求1所述的血管位置显示装置，其特征在于，
所述挑选装置使用表示针刺入血管的难易度的所述参数来挑选所述匹配血管。
3.根据权利要求2所述的血管位置显示装置，其特征在于，
所述挑选装置将血管的直线度、血管的延伸方向、血管的长度以及血管的粗细中的至少任一者使用为所述参数，来挑选所述匹配血管。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的血管位置显示装置，其特征在于，
所述图像处理装置通过对所述解析用图像进行二值化，来将下方有血管的区域与其它区域区分开，从而获取所述血管信息。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的血管位置显示装置，其特征在于，
所述挑选装置将从所述血管信息获得的所述参数与判定值进行比较来挑选所述匹配血管。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的血管位置显示装置，其特征在于，
所述挑选装置使用血管图像信息来挑选所述匹配血管，该血管图像信息是将所述参数满足所述一定条件的血管的图像进行数据库化所得到的信息。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的血管位置显示装置，其特征在于，还具备：
照明装置，其向所述对象部位照射特定波长的照射光；以及
摄像装置，其拍摄所述对象部位来获取所述解析用图像，
其中，以如下方式选择所述特定波长：通过向所述对象部位照射所述照射光，所述摄像装置获取到血管与其它区域的边界同不向所述对象部位照射所述照射光的情况相比更明确的所述解析用图像。
8.根据权利要求7所述的血管位置显示装置，其特征在于，
所述照射光是近红外线。
9.一种血管位置显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
对对象部位的解析用图像进行图像处理，来获取血管信息，该血管信息包含所述对象部位处所包括的血管的位置和形状；
将从所述血管信息获得的参数满足一定条件的血管挑选为匹配血管；
生成投影图像，该投影图像包含至少使长度与所述匹配血管对应的显示线；以及
以使所述显示线的位置对应到所述匹配血管的位置的方式将所述投影图像投影于所述对象部位。
10.根据权利要求9所述的血管位置显示方法，其特征在于，
使用表示针刺入血管的难易度的所述参数来挑选所述匹配血管。
11.根据权利要求10所述的血管位置显示方法，其特征在于，
将血管的直线度、血管的延伸方向、血管的长度以及血管的粗细中的至少任一者使用为所述参数，来挑选所述匹配血管。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的血管位置显示方法，其特征在于，
通过对所述解析用图像进行二值化，来将下方有血管的区域与其它区域区分开，从而获取所述血管信息。
13.根据权利要求9至12中的任一项所述的血管位置显示方法，其特征在于，
将从所述血管信息获得的所述参数与判定值进行比较来挑选所述匹配血管。
14.根据权利要求9至12中的任一项所述的血管位置显示方法，其特征在于，
使用血管图像信息来挑选所述匹配血管，该血管图像信息是将所述参数满足所述一定条件的血管的图像进行数据库化所得到的信息。
15.根据权利要求9至14中的任一项所述的血管位置显示方法，其特征在于，
还包括以下步骤：一边向所述对象部位照射特定波长的照射光一边拍摄所述对象部位来获取所述解析用图像，
以如下方式选择所述特定波长：通过向所述对象部位照射所述照射光，获取到血管与其它区域的边界同不向所述对象部位照射所述照射光的情况相比更明确的所述解析用图像。
16.根据权利要求15所述的血管位置显示方法，其特征在于，
所述照射光是近红外线。
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