CN114681204A - 一种鼓膜的穿刺方法及鼓膜穿刺系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种鼓膜的穿刺方法及鼓膜穿刺系统，鼓膜穿刺系统包括：针筒、针头、图像采集单元以及驱动单元，针头设置在针筒内，图像采集单元设置在针筒的前端，控制驱动单元驱动针筒向患者的鼓膜移动；在针筒的移动过程中，控制图像采集单元采集患者的目标鼓膜图像；根据目标鼓膜图像，确定针筒的前端与鼓膜之间的间隔距离，当间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制针筒停止移动；根据预设的样本鼓膜图像，在目标鼓膜图像中匹配出鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据目标穿刺位置确定针头对应的目标动作位置；控制驱动单元驱动针头在移动至目标动作位置后伸出针筒，在鼓膜上完成穿刺动作。可以降低鼓膜穿刺手术的手术风险，提升穿刺精度。

Description

一种鼓膜的穿刺方法及鼓膜穿刺系统

技术领域

本公开涉及医疗技术领域，具体而言，涉及一种鼓膜的穿刺方法及鼓膜穿刺系统。

背景技术

分泌性中耳炎是以鼓室积液及听力下降为主要特征的中耳炎性疾病。病因主要是咽鼓管阻塞，鼓室内分泌物不能引流至咽部，形成鼓室积液。鼓室积液多为漏出液、渗出液和分泌液的混合体，清除鼓室积液是治疗分泌性中耳炎的关键。鼓膜穿刺术吸出鼓室积液是中耳炎最常用的治疗方法，对于鼓膜穿刺手术而言，对于入针位置的掌握是决定手术成败的关键。

目前，常规的鼓膜穿刺主要依赖医生手动操作穿刺针进行，并以窥耳镜及电子耳镜等设备进行辅助，但中耳炎等疾病多发生在儿童身上，若儿童在鼓膜穿刺过程中由于刺痛等带来的不适感而产生躲闪等举动，往往会对医生控制穿刺入针位置的操作产生较大的影响，进而影响手术效果，因此现有的鼓膜穿刺方式手术风险较高，且穿刺精确度较差。

发明内容

本公开实施例至少提供种鼓膜的穿刺方法及鼓膜穿刺系统，可以降低鼓膜穿刺手术的手术风险，并且提升穿刺精度。

本公开实施例提供了一种鼓膜的穿刺方法，应用于鼓膜穿刺系统，其中，所述鼓膜穿刺系统包括：针筒、针头、图像采集单元以及驱动单元，所述针头设置在所述针筒内，所述图像采集单元设置在所述针筒的前端，所述方法包括：

控制所述驱动单元驱动所述针筒向患者的鼓膜移动；

在所述针筒的移动过程中，控制所述图像采集单元采集所述患者的目标鼓膜图像；

根据所述目标鼓膜图像，确定所述针筒的前端与所述鼓膜之间的间隔距离，当所述间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制所述针筒停止移动；

根据预设的样本鼓膜图像，在所述目标鼓膜图像中匹配出所述鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据所述目标穿刺位置确定所述针头对应的目标动作位置；

控制所述驱动单元驱动所述针头在移动至所述目标动作位置后伸出所述针筒，在所述鼓膜上完成穿刺动作。

一种可选的实施方式中，所述图像采集单元包括光源和相机，所述相机设置于所述光源上方，所述控制所述图像采集单元采集所述患者的目标鼓膜图像，具体包括；

控制所述光源照射所述鼓膜；

控制所述相机捕捉来自所述光源发射的光被所述鼓膜反射后，所形成的所述目标鼓膜图像。

一种可选的实施方式中，所述根据所述目标鼓膜图像，确定所述针筒的前端与所述鼓膜之间的间隔距离，具体包括：

获取所述目标鼓膜图像对应的二值化图像；

在所述二值化图像中，确定多个第一特征图像，其中，所述第一特征图像为具有连接的像素的图像；

针对每一个所述第一特征图像，确定该所述第一特征图像对应的长轴与短轴长度比以及像素值均值；

根据所述长轴与短轴长度比以及所述像素值均值，在所述第一特征图像中筛选出第二特征图像，其中，所述第二特征图像为仅反射来自所述光源发射的光的图像；

根据多条预设的垂直线，确定所述第二特征图像中，每条所述垂直线对应的像素值峰点位置；

利用三角法，根据所述像素值峰点位置，确定所述间隔距离。

一种可选的实施方式中，所述根据预设的样本鼓膜图像，在所述目标鼓膜图像中匹配出所述鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据所述目标穿刺位置确定所述针头对应的目标动作位置，具体包括：

获取所述样本鼓膜图像，其中，所述样本鼓膜图像中标注有所述鼓膜对应的样本穿刺位置；

确定所述样本鼓膜图像中，所述样本穿刺位置处对应的样本方向梯度直方图特征；

将所述目标鼓膜图像划分为多个检测窗口，确定每个所述检测窗口对应的待匹配方向梯度直方图特征；

在所述待匹配方向梯度直方图特征中筛选出与所述样本方向梯度直方图特征相匹配的目标方向梯度直方图特征；

将所述目标方向梯度直方图特征在所述目标鼓膜图像中对应的位置，确定为所述目标穿刺位置；

将所述目标穿刺位置映射至所述针筒的前端平面，在所述针筒的前端平面中确定所述针头对应的目标动作位置。

一种可选的实施方式中，所述确定所述样本鼓膜图像中，所述样本穿刺位置处对应的样本方向梯度直方图特征，具体包括：

将所述样本穿刺位置处的所述样本鼓膜图像划分为多个连通区域；

针对每个所述连通区域，采集该所述连通区域中每个像素点对应的梯度直方图与边缘方向直方图；

将全部所述梯度直方图与所述边缘方向直方图叠加，确定每个所述连通区域对应的区域方向梯度直方图；

针对全部所述区域方向梯度直方图进行灰度归一化处理，确定所述样本方向梯度直方图特征。

一种可选的实施方式中，所述鼓膜穿刺系统还包括减速单元，在所述当所述间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制所述针筒停止移动之前，所述方法还包括：

当所述间隔距离等于预设的第二距离阈值时，控制所述减速单元为所述针筒减速，直至所述间隔距离等于预设的第一距离阈值，其中，所述第二距离阈值大于所述第一距离阈值。

本公开实施例还提供一种鼓膜穿刺系统，所述系统包括：针筒、针头、图像采集单元、驱动单元以及单片机；

所述针头设置在所述针筒内，所述图像采集单元设置在所述针筒的前端，所述驱动单元分别与所述针筒和所述针头连接，所述单片机分别与所述图像采集单元和所述驱动单元连接；

所述驱动单元用于，驱动所述针筒向患者的鼓膜移动，直至所述针筒的前端与所述鼓膜之间的间隔距离等于预设的第一距离阈值；在所述单片机确定出确定所述针头对应的目标动作位置后，驱动所述针头移动至所述目标动作位置并伸出所述针筒，在所述鼓膜上完成穿刺动作；

所述图像采集单元用于，在所述针筒的移动过程中，采集所述患者的目标鼓膜图像；

所述单片机用于，控制所述图像采集单元和所述驱动单元的工作状态；根据所述目标鼓膜图像，确定所述针筒的前端与所述鼓膜之间的间隔距离；根据预设的样本鼓膜图像，在所述目标鼓膜图像中匹配出所述鼓膜对应的目标穿刺位置，根据所述目标穿刺位置确定所述针头对应的目标动作位置。

一种可选的实施方式中，所述系统还包括减速单元，所述减速单元用于：

当所述间隔距离等于预设的第二距离阈值时为所述针筒减速，直至所述间隔距离等于预设的第一距离阈值，其中，所述第二距离阈值大于所述第一距离阈值。

本公开实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述鼓膜的穿刺方法，或上述鼓膜的穿刺方法中任一种可能的实施方式中的步骤。

本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述鼓膜的穿刺方法，或上述鼓膜的穿刺方法中任一种可能的实施方式中的步骤。

本公开实施例提供的一种鼓膜的穿刺方法及鼓膜穿刺系统，鼓膜穿刺系统包括：针筒、针头、图像采集单元以及驱动单元，针头设置在针筒内，图像采集单元设置在针筒的前端，方法包括：控制驱动单元驱动针筒向患者的鼓膜移动；在针筒的移动过程中，控制图像采集单元采集患者的目标鼓膜图像；根据目标鼓膜图像，确定针筒的前端与鼓膜之间的间隔距离，当间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制针筒停止移动；根据预设的样本鼓膜图像，在目标鼓膜图像中匹配出鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据目标穿刺位置确定针头对应的目标动作位置；控制驱动单元驱动针头在移动至目标动作位置后伸出针筒，在鼓膜上完成穿刺动作。可以降低鼓膜穿刺手术的手术风险，并且提升穿刺精度。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，此处的附图被并入说明书中并构成本说明书中的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本公开实施例所提供的一种鼓膜穿刺系统的结构示意图；

图2示出了本公开实施例所提供的一种鼓膜的穿刺方法的流程图；

图3示出了本公开实施例所提供的另一种鼓膜的穿刺方法的流程图；

图4示出了本公开实施例所提供的一种电子设备的示意图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本文中术语“和/或”，仅仅是描述一种关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

经研究发现，常规的鼓膜穿刺主要依赖医生手动操作穿刺针进行，并以窥耳镜及电子耳镜等设备进行辅助，但中耳炎等疾病多发生在儿童身上，若儿童在鼓膜穿刺过程中由于刺痛等带来的不适感而产生躲闪等举动，往往会对医生控制穿刺入针位置的操作产生较大的影响，进而影响手术效果，因此现有的鼓膜穿刺方式手术风险较高，且穿刺精确度较差。

基于上述研究，本公开提供了一种鼓膜的穿刺方法及鼓膜穿刺系统，鼓膜穿刺系统包括：针筒、针头、图像采集单元以及驱动单元，针头设置在针筒内，图像采集单元设置在针筒的前端，方法包括：控制驱动单元驱动针筒向患者的鼓膜移动；在针筒的移动过程中，控制图像采集单元采集患者的目标鼓膜图像；根据目标鼓膜图像，确定针筒的前端与鼓膜之间的间隔距离，当间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制针筒停止移动；根据预设的样本鼓膜图像，在目标鼓膜图像中匹配出鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据目标穿刺位置确定针头对应的目标动作位置；控制驱动单元驱动针头在移动至目标动作位置后伸出针筒，在鼓膜上完成穿刺动作。可以降低鼓膜穿刺手术的手术风险，并且提升穿刺精度。

为便于对本实施例进行理解，首先对本公开实施例所公开的一种鼓膜穿刺系统进行详细介绍，参见图1所示，为本公开实施例提供的一种鼓膜穿刺系统100的结构示意图。

如图1中所示，鼓膜穿刺系统100包括：针筒110、针头120、图像采集单元130、驱动单元140以及单片机150。

具体的，针头120设置在针筒110内，图像采集单元130设置在针筒110的前端，驱动单元140分别与针筒110和针头120连接，单片机150分别与图像采集单元130和驱动单元140连接。

这里，将针头120设置在针筒110内，直至针筒110移动到进行穿刺操作的指定位置并且定位穿刺位置后，才伸出针筒110进行穿刺操作。由于针筒110的保护，可以使针头120在进入患者外耳道后向鼓膜移动的过程中，不会因患者的移动或医生的操作失误而对患者造成伤害。

作为一种可能的实施方式，针头120设置在针筒110前端的边缘处。

进一步的，驱动单元140用于驱动针筒110向患者的鼓膜移动，直至针筒110的前端与鼓膜之间的间隔距离等于预设的第一距离阈值；在单片机150确定出确定针头对应的目标动作位置后，驱动针头120移动至目标动作位置并伸出针筒110，在鼓膜上完成穿刺动作。

这里，驱动单元140驱动携带有针头120和图像采集单元130的针筒110，沿患者的外耳道进入患者耳内。

其中，第一距离阈值可以根据患者耳道内的实际情况以及所选针头120的型号进行确定，在此不做具体限制。目标动作位置为患者鼓膜上需要进行穿刺的位置在针筒110的前端平面上的映射位置，对准患者鼓膜上需要进行穿刺的位置，在该位置处将针头120从针管内伸出，即可完成穿刺动作。

进一步的，图像采集单元130用于，在针筒110的移动过程中，采集患者的目标鼓膜图像。

作为一种可能的实施方式，图像采集单元130可以包括光源和相机，相机设置在光源的上方一定距离处，光源向患者的鼓膜发射光线并经过鼓膜的反射，由相机捕捉经过患者鼓膜反射后的光线进而形成目标鼓膜图像。

进一步的，单片机150用于，控制图像采集单元130和驱动单元140的工作状态；根据目标鼓膜图像，确定针筒110的前端与鼓膜之间的间隔距离；根据预设的样本鼓膜图像，在目标鼓膜图像中匹配出鼓膜对应的目标穿刺位置，根据目标穿刺位置确定针头120对应的目标动作位置。

这里，由单片机150控制驱动单元140驱动针筒110以及针头120的移动动作，并在针筒110的移动过程中，控制图像采集单元130工作以采集患者鼓膜的目标鼓膜图像，同时，接收图像采集单元130传送回的目标鼓膜图像，并将目标鼓膜图像与预设的样本鼓膜图像进行图像比对，以确认患者鼓膜上需要进行穿刺操作的目标穿刺位置，进而确定针头120进行穿刺动作的目标动作位置。

其中，预设的样本鼓膜图像可以为预先拍摄的患者鼓膜图像，其上可以由医生根据患者的患病情况标注出需要进行穿刺的目标穿刺位置。

本公开实施例提供的一种鼓膜穿刺系统，包括：针筒、针头、图像采集单元、驱动单元以及单片机；针头设置在针筒内，图像采集单元设置在针筒的前端，驱动单元分别与针筒和针头连接，单片机分别与图像采集单元和驱动单元连接；驱动单元用于，驱动针筒向患者的鼓膜移动，直至针筒的前端与鼓膜之间的间隔距离等于预设的第一距离阈值；在单片机确定出确定针头对应的目标动作位置后，驱动针头移动至目标动作位置并伸出针筒，在鼓膜上完成穿刺动作；图像采集单元用于，在针筒的移动过程中，采集患者的目标鼓膜图像；单片机用于，控制图像采集单元和驱动单元的工作状态；根据目标鼓膜图像，确定针筒的前端与鼓膜之间的间隔距离；根据预设的样本鼓膜图像，在目标鼓膜图像中匹配出鼓膜对应的目标穿刺位置，根据目标穿刺位置确定针头对应的目标动作位置。可以降低鼓膜穿刺手术的手术风险，并且提升穿刺精度。

其次，对本公开实施例所公开的一种鼓膜的穿刺方法进行详细介绍。本公开实施例所提供的一种鼓膜的穿刺方法的执行主体一般为具有一定计算能力的计算机设备，该计算机设备例如包括：终端设备或服务器或其它处理设备，终端设备可以为用户设备(UserEquipment，UE)、移动设备、用户终端、终端、蜂窝电话、无绳电话、个人数字助理(PersonalDigital Assistant，PDA)、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等。在一些可能的实现方式中，该鼓膜的穿刺方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。

参见图2所示，为本公开实施例提供的一种鼓膜的穿刺方法的流程图，所述方法包括步骤S201～S205，可以用于上述的鼓膜穿刺系统，其中：

S201、控制所述驱动单元驱动所述针筒向患者的鼓膜移动。

该步骤中，控制驱动单元工作，驱动针筒携带针头和图像采集单元沿患者外耳道向患者的鼓膜移动。

这里，针头设置在针筒内部，以避免裸露的针头进入患者外耳道后向鼓膜移动的过程中，因患者的移动或医生的操作失误而对患者造成伤害。图像采集单元设置在针筒前端的中心位置处。

作为一种可能的实施方式，驱动单元可以为电机。

可选的，针筒的尾端可以通过动力装置连接在导轨滑道上，由驱动单元驱动动力装置沿导轨滑道推动针筒移动。

S202、在所述针筒的移动过程中，控制所述图像采集单元采集所述患者的目标鼓膜图像。

该步骤中，在针筒沿患者外耳道向鼓膜进行移动的过程中，控制安装在针筒前端的图像采集单元实时采集患者鼓膜的目标鼓膜图像。

作为一种可能的实施方式，图像采集单元包括光源和相机，相机设置于所述光源上方，相机与光源之间保持一定的距离，在具体实施中该距离可根据实际需要进行选择，在此不做具体限制。在此基础上，控制图像采集单元采集患者的目标鼓膜图像的方法具体可以包括：控制所述光源照射所述鼓膜；控制所述相机捕捉来自所述光源发射的光被所述鼓膜反射后，所形成的所述目标鼓膜图像。

这样，通过控制图像采集单元在针筒的移动过程中实时采集患者的目标鼓膜的图像，可将患者的目标鼓膜图像应用于判断针筒前端与鼓膜之间的距离，为医生预留充足的反应时间以处理突发状况。

S203、根据所述目标鼓膜图像，确定所述针筒的前端与所述鼓膜之间的间隔距离，当所述间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制所述针筒停止移动。

该步骤中，根据图像采集单元采集到的目标鼓膜图像，确定针筒的前端与患者鼓膜之间的距离，当针筒移动至距离患者鼓膜预设的第一距离阈值是，则控制驱动单元停止针筒向前移动。

这里，为了避免因针筒移动过量导致触碰患者鼓膜而对患者造成伤害，在针筒的移动过程中，针对图像采集单元实时采集到的目标鼓膜图像进行分析，实时计算针筒前端距离患者鼓膜的距离，当针筒达到可以进行穿刺操作的位置时，及时停止针筒向前移动。

其中，在实际应用中预设的第一距离阈值可以根据患者耳道内的实际情况以及所选针头长度等因素确定，满足针头从针筒内伸出可以完成穿刺动作即可，在此不作具体限制。

优选的，预设的第一距离阈值可以选取3mm。

作为一种可能的实施方式，可以基于以下方法确定间隔距离：获取所述目标鼓膜图像对应的二值化图像；在所述二值化图像中，确定多个第一特征图像，其中，所述第一特征图像为具有连接的像素的图像；针对每一个所述第一特征图像，确定该所述第一特征图像对应的长轴与短轴长度比以及像素值均值；根据所述长轴与短轴长度比以及所述像素值均值，在所述第一特征图像中筛选出第二特征图像，其中，所述第二特征图像为仅反射来自所述光源发射的光的图像；根据多条预设的垂直线，确定所述第二特征图像中，每条所述垂直线对应的像素值峰点位置；利用三角法，根据所述像素值峰点位置，确定所述间隔距离。

这里，利用长轴与短轴的长度比以及像素值的均值来去除具有连接的像素的第一特征图像中的噪声，得到第二特征图像。长轴与短轴的长度大与预设的长度阈值的图像，且像素值均值大与预设的数值阈值的第一特征图像即可被认为是第二特征图像。

其中，第一特征图像中的噪声为除图像采集单元中光源所发射的光线以外的其他光线照射在患者鼓膜上反射后被相机捕捉后所形成的图像。上述预设的长度阈值与数值阈值的取值可以根据实际需要进行设置，在此不做具体限制。

进一步的，像素值峰点位置可以视为光源发射的光线在鼓膜处反射的位置，也就是鼓膜所在位置，利用三角法，根据光源与相机之间的间隔距离；光源-像素值峰点位置连线、相机-像素值峰点位置连线之间的夹角，即可确定针筒前端与患者鼓膜之间的间隔距离。

作为一种可能的实施方式，由于图像采集单元中相机设置在光源上方的一定距离处，因此，相机在采集目标鼓膜图像时是以一定的角度进行图像捕捉，目标鼓膜图像会存在不规则的问题，在根据目标鼓膜图像确定间隔距离之前需要针对目标鼓膜图像进行图像校准，可选的，可以采用Tsai校准方法进行校正。

这样，通过根据图像采集单元采集到的目标鼓膜图像实时分析针筒的前端与患者鼓膜之间的距离，可以避免针筒移动过量而导致的对患者鼓膜的损伤。

S204、根据预设的样本鼓膜图像，在所述目标鼓膜图像中匹配出所述鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据所述目标穿刺位置确定所述针头对应的目标动作位置。

该步骤中，将目标鼓膜图像与预设的样本鼓膜图像之间进行图像比对，在目标鼓膜图像中匹配出患者鼓膜上需要进行穿刺操作的目标穿刺位置，根据目标穿刺位置，在针筒的前端平面上确定出与目标穿刺位置对应的针头的目标动作位置。

这里，由于目标穿刺位置是一个位于患者鼓膜上的位置，因此需要将该目标穿刺位置映射至针筒的前端平面上，作为针头穿刺的出针位置的目标动作位置。

其中，预设的样本鼓膜图像可以为事先采集的患者鼓膜图像，其上预先由医生标注有患者鼓膜需要进行穿刺操作的穿刺位置，将图像采集单元采集到的目标鼓膜图像与预设的样本鼓膜图像进行图像比对，在目标鼓膜图像中匹配出与预设的样本鼓膜图像上标注的穿刺位置相匹配的目标穿刺位置。

作为一种可能的实施方式，根据预设的样本鼓膜图像，在所述目标鼓膜图像中匹配出所述鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据所述目标穿刺位置确定所述针头对应的目标动作位置的方法，具体可以包括：

获取所述样本鼓膜图像，其中，所述样本鼓膜图像中标注有所述鼓膜对应的样本穿刺位置；确定所述样本鼓膜图像中，所述样本穿刺位置处对应的样本方向梯度直方图特征；将所述目标鼓膜图像划分为多个检测窗口，确定每个所述检测窗口对应的待匹配方向梯度直方图特征；在所述待匹配方向梯度直方图特征中筛选出与所述样本方向梯度直方图特征相匹配的目标方向梯度直方图特征；将所述目标方向梯度直方图特征在所述目标鼓膜图像中对应的位置，确定为所述目标穿刺位置；将所述目标穿刺位置映射至所述针筒的前端平面，在所述针筒的前端平面中确定所述针头对应的目标动作位置。

其中，样本穿刺位置为医生在预设的样本鼓膜图像中，标注的需要进行鼓膜穿刺操作的位置。

这里，可以通过获取样本鼓膜图像中所标注的样本穿刺位置处，图像的样本方向梯度直方图特征，与目标鼓膜图像中的各个位置处的待匹配方向梯度直方图特征进行比对，通过确定多个待匹配方向梯度直方图特征是否包含与样本方向梯度直方图特征相匹配的方向梯度直方图特征，判断目标鼓膜图像中是否包含医生预先标注好的患者鼓膜需要进行穿刺操作的病灶位置。

可选的，在获取样本方向梯度直方图特征与待匹配方向梯度直方图特征之后，为了对光照和阴影具有更好的不变性，需要针对样本方向梯度直方图特征与待匹配方向梯度直方图特征进行对比度归一化操作。

这样，可以在患者鼓膜上准确识别出需要进行穿刺操作的病灶位置，进而确定针头的出针位置，以保证穿刺操作的准确性以及稳定性。

S205、控制所述驱动单元驱动所述针头在移动至所述目标动作位置后伸出所述针筒，在所述鼓膜上完成穿刺动作。

该步骤中，确定出针头对应的目标动作位置后，控制驱动单元驱动针头移动至目标动作位置，伸出针筒在患者鼓膜上的目标穿刺位置处完成穿刺动作。

作为一种可能的实施方式，由于鼓膜穿刺的位置往往位于鼓膜的边缘区域，因此，可以将针头的出针位置设置在针筒前端平面的边缘区域，在确定出针头对应的目标动作位置后，控制驱动单元驱动针头以旋转的方式旋转至目标动作位置。

本公开实施例提供的一种鼓膜的穿刺方法，应用于鼓膜穿刺系统，包括：针筒、针头、图像采集单元以及驱动单元，针头设置在针筒内，图像采集单元设置在针筒的前端，方法包括：控制驱动单元驱动针筒向患者的鼓膜移动；在针筒的移动过程中，控制图像采集单元采集患者的目标鼓膜图像；根据目标鼓膜图像，确定针筒的前端与鼓膜之间的间隔距离，当间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制针筒停止移动；根据预设的样本鼓膜图像，在目标鼓膜图像中匹配出鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据目标穿刺位置确定针头对应的目标动作位置；控制驱动单元驱动针头在移动至目标动作位置后伸出针筒，在鼓膜上完成穿刺动作。可以降低鼓膜穿刺手术的手术风险，并且提升穿刺精度。

参见图3所示，为本公开实施例提供的另一种鼓膜的穿刺方法的流程图，所述方法包括步骤S301～S306，可以用于上述的鼓膜穿刺系统，其中，鼓膜穿刺系统还包括减速单元：

S301、控制所述驱动单元驱动所述针筒向患者的鼓膜移动。

S302、在所述针筒的移动过程中，控制所述图像采集单元采集所述患者的目标鼓膜图像。

S303、根据所述目标鼓膜图像，确定所述针筒的前端与所述鼓膜之间的间隔距离。

S304、当所述间隔距离等于预设的第二距离阈值时，控制所述减速单元为所述针筒减速，直至所述间隔距离等于预设的第一距离阈值，当所述间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制所述针筒停止移动；其中，所述第二距离阈值大于所述第一距离阈值。

该步骤中，在针筒沿患者外耳道向鼓膜移动的过程中，在到达针筒前端与鼓膜之间距离为第一距离阈值的位置之前，到达针筒前端与鼓膜之间距离为第二距离阈值的位置处时，控制减速单元为针筒减速以放缓针筒的移动速度，直至针筒到达针筒前端与鼓膜之间距离为第一距离阈值的位置处时，针筒停止移动。

其中，第二距离阈值的取值可以根据实际需要进行选择，在此不做具体限制。

S305、根据预设的样本鼓膜图像，在所述目标鼓膜图像中匹配出所述鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据所述目标穿刺位置确定所述针头对应的目标动作位置。

S306、控制所述驱动单元驱动所述针头在移动至所述目标动作位置后伸出所述针筒，在所述鼓膜上完成穿刺动作。

这里，步骤S301-S303、步骤S305-S306的所述的方法与步骤S201-S205的实施方式相同，并且均可以达到相同的技术效果，对此不再赘述。

本公开实施例提供的一种鼓膜的穿刺方法，应用于鼓膜穿刺系统，包括：针筒、针头、图像采集单元、驱动单元以及减速单元，针头设置在针筒内，图像采集单元设置在针筒的前端，方法包括：控制驱动单元驱动针筒向患者的鼓膜移动；在针筒的移动过程中，控制图像采集单元采集患者的目标鼓膜图像；根据目标鼓膜图像，确定针筒的前端与鼓膜之间的间隔距离，当间隔距离等于预设的第二距离阈值时，控制减速单元为针筒减速，直至间隔距离等于预设的第一距离阈值，其中，第二距离阈值大于第一距离阈值；当间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制针筒停止移动；根据预设的样本鼓膜图像，在目标鼓膜图像中匹配出鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据目标穿刺位置确定针头对应的目标动作位置；控制驱动单元驱动针头在移动至目标动作位置后伸出针筒，在鼓膜上完成穿刺动作。可以降低鼓膜穿刺手术的手术风险，并且提升穿刺精度。

本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。

对应于图2至图3中的鼓膜的穿刺方法，本公开实施例还提供了一种电子设备400，如图4所示，为本公开实施例提供的电子设备400结构示意图，包括：

处理器41、存储器42、和总线43；存储器42用于存储执行指令，包括内存421和外部存储器422；这里的内存421也称内存储器，用于暂时存放处理器41中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器422交换的数据，处理器41通过内存421与外部存储器422进行数据交换，当所述电子设备400运行时，所述处理器41与所述存储器42之间通过总线43通信，使得所述处理器41执行图2与图3中的鼓膜的穿刺方法的步骤。

本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中所述的鼓膜的穿刺方法的步骤。其中，该存储介质可以是易失性或非易失的计算机可读取存储介质。

本公开实施例还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时可以执行上述方法实施例中所述的鼓膜的穿刺方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。

其中，上述计算机程序产品可以具体通过硬件、软件或其结合的方式实现。在一个可选实施例中，所述计算机程序产品具体体现为计算机存储介质，在另一个可选实施例中，计算机程序产品具体体现为软件产品，例如软件开发包(Software Development Kit，SDK)等等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本公开所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本公开各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本公开的具体实施方式，用以说明本公开的技术方案，而非对其限制，本公开的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种鼓膜的穿刺方法，其特征在于，应用于鼓膜穿刺系统，其中，所述鼓膜穿刺系统包括：针筒、针头、图像采集单元以及驱动单元，所述针头设置在所述针筒内，所述图像采集单元设置在所述针筒的前端，所述方法包括：

控制所述驱动单元驱动所述针筒向患者的鼓膜移动；

在所述针筒的移动过程中，控制所述图像采集单元采集所述患者的目标鼓膜图像；

根据所述目标鼓膜图像，确定所述针筒的前端与所述鼓膜之间的间隔距离，当所述间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制所述针筒停止移动；

根据预设的样本鼓膜图像，在所述目标鼓膜图像中匹配出所述鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据所述目标穿刺位置确定所述针头对应的目标动作位置；

控制所述驱动单元驱动所述针头在移动至所述目标动作位置后伸出所述针筒，在所述鼓膜上完成穿刺动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像采集单元包括光源和相机，所述相机设置于所述光源上方，所述控制所述图像采集单元采集所述患者的目标鼓膜图像，具体包括；

控制所述光源照射所述鼓膜；

控制所述相机捕捉来自所述光源发射的光被所述鼓膜反射后，所形成的所述目标鼓膜图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标鼓膜图像，确定所述针筒的前端与所述鼓膜之间的间隔距离，具体包括：

获取所述目标鼓膜图像对应的二值化图像；

在所述二值化图像中，确定多个第一特征图像，其中，所述第一特征图像为具有连接的像素的图像；

针对每一个所述第一特征图像，确定该所述第一特征图像对应的长轴与短轴长度比以及像素值均值；

根据所述长轴与短轴长度比以及所述像素值均值，在所述第一特征图像中筛选出第二特征图像，其中，所述第二特征图像为仅反射来自所述光源发射的光的图像；

根据多条预设的垂直线，确定所述第二特征图像中，每条所述垂直线对应的像素值峰点位置；

利用三角法，根据所述像素值峰点位置，确定所述间隔距离。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的样本鼓膜图像，在所述目标鼓膜图像中匹配出所述鼓膜对应的目标穿刺位置，并根据所述目标穿刺位置确定所述针头对应的目标动作位置，具体包括：

获取所述样本鼓膜图像，其中，所述样本鼓膜图像中标注有所述鼓膜对应的样本穿刺位置；

确定所述样本鼓膜图像中，所述样本穿刺位置处对应的样本方向梯度直方图特征；

将所述目标鼓膜图像划分为多个检测窗口，确定每个所述检测窗口对应的待匹配方向梯度直方图特征；

在所述待匹配方向梯度直方图特征中筛选出与所述样本方向梯度直方图特征相匹配的目标方向梯度直方图特征；

将所述目标方向梯度直方图特征在所述目标鼓膜图像中对应的位置，确定为所述目标穿刺位置；

将所述目标穿刺位置映射至所述针筒的前端平面，在所述针筒的前端平面中确定所述针头对应的目标动作位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述确定所述样本鼓膜图像中，所述样本穿刺位置处对应的样本方向梯度直方图特征，具体包括：

将所述样本穿刺位置处的所述样本鼓膜图像划分为多个连通区域；

针对每个所述连通区域，采集该所述连通区域中每个像素点对应的梯度直方图与边缘方向直方图；

将全部所述梯度直方图与所述边缘方向直方图叠加，确定每个所述连通区域对应的区域方向梯度直方图；

针对全部所述区域方向梯度直方图进行灰度归一化处理，确定所述样本方向梯度直方图特征。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鼓膜穿刺系统还包括减速单元，在所述当所述间隔距离等于预设的第一距离阈值时，控制所述针筒停止移动之前，所述方法还包括：

当所述间隔距离等于预设的第二距离阈值时，控制所述减速单元为所述针筒减速，直至所述间隔距离等于预设的第一距离阈值，其中，所述第二距离阈值大于所述第一距离阈值。

7.一种鼓膜穿刺系统，其特征在于，包括：针筒、针头、图像采集单元、驱动单元以及单片机；

所述针头设置在所述针筒内，所述图像采集单元设置在所述针筒的前端，所述驱动单元分别与所述针筒和所述针头连接，所述单片机分别与所述图像采集单元和所述驱动单元连接；

所述驱动单元用于，驱动所述针筒向患者的鼓膜移动，直至所述针筒的前端与所述鼓膜之间的间隔距离等于预设的第一距离阈值；在所述单片机确定出确定所述针头对应的目标动作位置后，驱动所述针头移动至所述目标动作位置并伸出所述针筒，在所述鼓膜上完成穿刺动作；

所述图像采集单元用于，在所述针筒的移动过程中，采集所述患者的目标鼓膜图像；

所述单片机用于，控制所述图像采集单元和所述驱动单元的工作状态；根据所述目标鼓膜图像，确定所述针筒的前端与所述鼓膜之间的间隔距离；根据预设的样本鼓膜图像，在所述目标鼓膜图像中匹配出所述鼓膜对应的目标穿刺位置，根据所述目标穿刺位置确定所述针头对应的目标动作位置。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括减速单元，所述减速单元用于：

当所述间隔距离等于预设的第二距离阈值时为所述针筒减速，直至所述间隔距离等于预设的第一距离阈值，其中，所述第二距离阈值大于所述第一距离阈值。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至6中任一项所述的鼓膜的穿刺方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至6中任一项所述的鼓膜的穿刺方法的步骤。

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