CN116616820A - 血管的机器人超声扫描方法、装置、设备及介质 - Google Patents
血管的机器人超声扫描方法、装置、设备及介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116616820A CN116616820A CN202310643090.5A CN202310643090A CN116616820A CN 116616820 A CN116616820 A CN 116616820A CN 202310643090 A CN202310643090 A CN 202310643090A CN 116616820 A CN116616820 A CN 116616820A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blood vessel
- media
- intima
- length
- contour
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000002792 vascular Effects 0.000 title description 6
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 claims abstract description 188
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 113
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 41
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 210000004231 tunica media Anatomy 0.000 claims description 10
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 239000012636 effector Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
- A61B8/0891—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings for diagnosis of blood vessels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4444—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device related to the probe
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
- B25J9/161—Hardware, e.g. neural networks, fuzzy logic, interfaces, processor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Public Health (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
本发明实施例涉及一种血管的机器人超声扫描方法、装置、设备及介质。该方法包括：控制机器人沿血管纵向平移对血管进行纵切扫描，获取超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征；根据超声图像中的血管轮廓中心位置、血管轮廓长度和内中膜长度，对机器人末端的超声探头的位姿进行调整以获得预设目标血管轮廓特征；根据超声图像中的内中膜长度、内中膜的血管内分布和内中膜中心位置，对所述超声探头的位姿进行调整以获得预设目标内中膜特征；其中，对所述超声探头的位姿进行调整包括平移和/或旋转。本发明实施例的技术方案可提高血管纵切扫描得到准确、完整的血管纵切面超声图像的效率。
Description
技术领域
本发明涉及超声扫描技术领域，尤其涉及一种血管的机器人超声扫描方法、装置、设备及介质。
背景技术
超声成像是用于对人体中的器官和软组织进行成像的医院成像技术。
在血管超声诊断过程中，会采用横切扫描与纵切扫描两种手法以便测量不同的血管特征。其中，横切扫描是扫描血管的横切面；纵切扫描是扫描血管纵切面，进行纵切扫描一般需要旋转超声探头，找到血管纵切面。
对于超声扫描机器人进行血管纵切超声扫描，由于末端超声探头的控制误差、血管管径的不规则等因素的影响，导致很难一次旋转就得到准确、完整的血管纵切面超声图像，扫描效率受到影响。亟需提高纵切扫描的效率。
发明内容
本发明提供一种血管的机器人超声扫描方法、装置、设备及介质，目的在于提高血管纵切扫描得到准确、完整的血管纵切面超声图像的效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种血管的机器人超声扫描方法，包括：
控制机器人沿血管纵向平移对血管进行纵切扫描，获取超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征；
根据超声图像中的血管轮廓中心位置、血管轮廓长度和内中膜长度，对机器人末端的超声探头的位姿进行调整以获得预设目标血管轮廓特征；
根据超声图像中的内中膜长度、内中膜的血管内分布和内中膜中心位置，对所述超声探头的位姿进行调整以获得预设目标内中膜特征；
其中，对所述超声探头的位姿进行调整包括平移和/或旋转。
第二方面，本发明实施例提供了一种血管的机器人超声扫描装置，包括：
特征获取模块，用于制机器人沿血管纵向平移对血管进行纵切扫描，获取超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征；
第一探头位姿调整模块，用于根据超声图像中的血管轮廓中心位置、血管轮廓长度和内中膜长度，对机器人末端的超声探头的位姿进行调整以获得预设目标血管轮廓特征；
第二探头位姿调整模块，用于根据超声图像中的内中膜长度、内中膜的血管内分布和内中膜中心位置，对所述超声探头的位姿进行调整以获得预设目标内中膜特征；
其中，对所述超声探头的位姿进行调整包括平移和/或旋转。
第三方面，本发明实施例提供了超声扫描机器人，包括：
多自由度机械臂和连接在所述多自由度机械臂末端的超声探头；
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任意实施例提供的血管的机器人超声扫描方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如本发明任意实施例提供的血管的机器人超声扫描方法。
本发明实施例提供的一种血管的机器人超声扫描方法、装置、设备及介质，通过超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征，控制超声探头的位姿，进行平移和/或旋转，以得到血管标准超声切片，解决了血管纵切扫描过程中扫描效率低的问题，实现了提高血管纵切扫描得到准确、完整的血管纵切面超声图像的效率。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种血管的机器人超声扫描方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的一种血管的机器人超声扫描装置的结构示意图；
图3为本发明实施例三提供的一种超声扫描机器人的结构示意图；
图4为本发明实施例一中的超声探头纵切扫描血管轮廓的示意图；
图5为本发明实施例一中的内中膜左右分布的示意图；
图6为本发明实施例一中的超声探头相对于血管姿态的示意图；
图7为本发明实施例一中的队列数据趋势的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种血管的机器人超声扫描方法的流程图，本实施例可适用于超声扫描机器人进行血管纵切扫描的情况，该方法可以由血管的机器人超声扫描装置来执行，该装置可以由硬件和/或软件来实现，并一般可以集成在超声扫描机器人中，该方法具体包括：
步骤110、控制机器人沿血管纵向平移对血管进行纵切扫描，获取超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征；
其中，超声图像对应有超声探头的位姿，可以通过机器人的机械臂关节参数来获取，该机器人包括多自由度的机械臂，超声探头设置在机械臂的末端作为末端执行器，超声探头的标定参数预先确定，如图4所示，机器人可预先设置末端坐标系。
步骤120、根据超声图像中的血管轮廓中心位置、血管轮廓长度和内中膜长度，对机器人末端的超声探头的位姿进行调整以获得预设目标血管轮廓特征；
步骤130、根据超声图像中的内中膜长度、内中膜的血管内分布和内中膜中心位置，对所述超声探头的位姿进行调整以获得预设目标内中膜特征。
其中，对所述超声探头的位姿进行调整包括平移和/或旋转。可以通过自主超声扫描机器人进行扫描血管轮廓特征和内中膜特征识别到血管超声标准切面，将超声探头位姿调整后所得到的人体血管部位纵切的超声图像作为超声标准切面进行存储。
本实施例的技术方案，通过超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征，控制超声探头的位姿，进行平移和/或旋转，以得到血管标准超声切片，解决了血管纵切扫描过程中扫描效率低的问题，实现了提高血管纵切扫描得到准确、完整的血管纵切面超声图像的效率。
可选的，所述根据超声图像中的血管轮廓中心位置、血管轮廓长度和内中膜长度，对机器人末端的超声探头的位姿进行调整以获得预设目标血管轮廓特征，包括：
血管轮廓中心位置的调整。在纵切扫描血管的过程中，判断超声图像中血管轮廓中心位置的横向坐标(如采用XI表示)分量Cx是否小于阈值X0(阈值X0可以取超声图像中心像素的值，示例的，超声图像宽度为160，阈值X0取80)，若Cx<X0，则控制超声探头沿X方向进行平移，以将血管轮廓调整到超声图像的中心位置；其中，在机器人纵切扫描血管的过程中，判断超声图像中血管轮廓的中心位置XI分量Cx是否小于阈值X0，若Cx<X0，则控制超声探头沿X方向的平移，将血管轮廓调整到中心位置。以血管轮廓中心点位置(Cx,Cy)作为控制变量，更新超声探头在X方向的移动距离:X＝PID(Cx-X0)，其中，Cx为实际的轮廓中心的XI分量，X0为血管轮廓中心的XI分量阈值，PID为比例-积分-微分控制函数。
血管轮廓长度的调整。在血管轮廓处于超声图像的中心位置的情况下，判断血管轮廓长度L是否大于阈值L0(阈值L0可以取超声图像XI方向(横向)长度的0.75)，若L<L0，控制超声探头绕Z轴旋转以调整血管轮廓长度；其中，在将血管轮廓调整到中心位置后，判断血管轮廓长度L是否大于阈值L0，若L<L0，则表示血管轮廓显示不完整，需要控制超声探头绕Z轴旋转调整血管轮廓长度。以血管轮廓长度L为控制量，更新超声探头的旋转量：θz＝PID(1.0–L/L0)，其中，L为血管轮廓的实际长度，L0为血管轮廓长度的阈值，PID为比例-积分-微分控制函数。
血管轮廓面积的调整。在血管轮廓长度达到期望值的情况下，判断血管的内中膜长度Lm是否大于阈值Lm0(阈值Lm0可以取血管长度(横向)长度的0.6)，如果Lm<Lm0，则控制超声探头沿X轴方向进行平移以获得预设目标血管轮廓特征。其中，在将血管轮廓到达期望值后，判断血管的内中膜长度Lm是否大于阈值Lm0，如果Lm<Lm0，则将控制超声探头沿X轴方向平移。以增大血管轮廓面积为控制量更新超声探头在X方向的移动距离：A＝PID(1.0–Ac/Ac0)，其中，Ac为血管轮廓的实际面积，Ac0为血管轮廓面积的阈值，PID为比例-积分-微分控制函数。此时，可以获取很清晰的血管轮廓特征。
可选的，所述根据超声图像中的内中膜长度、内中膜的血管内分布和内中膜中心位置，对所述超声探头的位姿进行调整以获得预设目标内中膜特征，包括：
在血管的内中膜长度Lm大于阈值Lm0的情况下，判断在血管一侧是否出现内中膜，若没有出现内中膜，则根据左右两侧内中膜长度占比，控制超声探头绕Z轴旋转扫描；当出现内中膜后，提取内中膜的左侧边界Lm_L与右侧边界Lm_R，若Lm_L>Len–Lm_R，其中，Len为超声图像宽度，则控制超声探头绕X轴正向旋转，若Lm_L<Len–Lm_R，则控制超声探头绕X轴反向旋转，以使内中膜在超声图像宽度方向上居中；其中，在血管内中膜的长度Lm大于阈值Lm0，需要对内中膜的分布和中心点进行控制，来获取内中膜特征。针对内中膜特征的提取，首先计算内中膜的左侧边界Lm_L与右侧边界Lm_R(如图5所示)；若Lm_L>Len–Lm_R(Len为图像的像素宽度)，说明内中膜的分布靠图像左侧，此时需要控制超声探头绕X轴正向旋转，旋转角度为：rotXAngle＝PID(1.0–(Len–Lm_R)/Lm_L)；若Lm_L<Len–Lm_R，说明内中膜的分布靠超声图像右侧，此时需要令控制超声探头绕X轴反向旋转，旋转的角度为：rotXAngle＝PID(1.0-Lm_L/(Len–Lm_R))。
判断内中膜中心位置的横向坐标分量Cm_X是否大于阈值Cm_X0(阈值Cm_X0可以取超声图像中心像素的值，示例的，超声图像宽度为160，阈值Cm_X0取80)，若Cm_X>Cm_X0，控制超声探头沿X轴进行平移，以使内中膜中线点横向坐标为期望的内中膜位置中心；其中，以内中膜中线点横向坐标为控制量更新移动方向:X＝PID(MemCenterX-MemTargetcenterX)，其中MemCenterX为实际的内中膜中心点位置，MemTargetcenterX为期望的内中膜位置中心。
若内中膜中心点的横向坐标分量Cm_X<Cm_X0，控制超声探头绕Z轴旋转进行调整血管轮廓长度，以增大内中膜长度。其中，若内中膜中心点Cm_X<Cm_X0，那么进行Z轴旋转进行调整血管轮廓长度，以增大内中膜长度Lm为控制量更新旋转方向：Lm＝PID(1.0–MemVesselLen/Len)；其中MemVesselLen为血管轮廓的实际长度，Len为图像宽度，即内中膜的最大长度。
可选的，所述控制机器人沿血管纵向平移对血管进行纵切扫描，获取超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征，包括：
在纵切扫描过程中，将血管轮廓中心位置、血管轮廓长度、血管轮廓面积、内中膜长度和内中膜中心位置构建对应的数据队列；
对所述超声探头进行平移和/或旋转时，包括：
通过分析血管轮廓中心位置、血管轮廓长度、血管轮廓面积、内中膜长度和内中膜中心位置对应的数据队列，以数据队列中的数据变化趋势确定超声探头的扫描方向，其中，扫描方向为在纵切扫描过程中，超声探头平移或者旋转的方向。对于同一个超声图像，如图6所示可能存在两种不同的扫描方向。对于同一张超声图像，机械臂末端超声探头相对于血管的姿态存在两种情况。在现实中，我们无法事先知道探头相对于血管的姿态，因此只能通过尝试(试错)的方式，确定一个扫描方向，如果血管特征变得更差，则说明当前扫描方向不正确，需要及时调整。
其中在每次更新调整中需要判断自主超声机器人通过分析控制量(血管轮廓中心位置、血管轮廓长度、血管轮廓面积、内中膜长度、内中膜中心位置)的队列数据，来分析判断队列数据的变化趋势，从而判断机器人运动方向是否需要及时调整。
可选的，所述以数据队列中的数据变化趋势确定超声探头的扫描方向，包括：
以预设数据长度提取队列数据；
以选取出的队列数据中点midsize作为分界线，将0～midsize中的队列数据依次进行最值比较，分别获得最大值maxval和最小值minval，更新比较最大值的索引值与最小值的索引值依次为maxIdx和minIdx；
设距离到队列数据中点midsize的长度阈值为T(长度阈值T可以取30)，如图7所示，
图7(a)所示，如果：
则以最小值minval为起点(start)确定数据变化趋势；
图7(b)所示，如果：
则以最大值maxval为起点确定数据变化趋势；
图7(c)所示，如果：
则以最大值maxval为起点确定数据变化趋势；
图7(d)所示，如果：
则以最小值minval为起点确定数据变化趋势。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种血管超声的机器人扫描装置的结构示意图，如图2所示，该血管超声的机器人扫描装置，包括：特征获取模块210、第一探头位姿调整模块220和第二探头位姿调整模块230，其中，
特征获取模块210，用于制机器人沿血管纵向平移对血管进行纵切扫描，获取超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征；
第一探头位姿调整模块220，用于根据超声图像中的血管轮廓中心位置、血管轮廓长度和内中膜长度，对机器人末端的超声探头的位姿进行调整以获得预设目标血管轮廓特征；
第二探头位姿调整模块230，用于根据超声图像中的内中膜长度、内中膜的血管内分布和内中膜中心位置，对所述超声探头的位姿进行调整以获得预设目标内中膜特征；
其中，对所述超声探头的位姿进行调整包括平移和/或旋转。
可选的，第一探头位姿调整模块220，具体用于：
在纵切扫描血管的过程中，判断超声图像中血管轮廓中心位置的横向坐标分量Cx是否小于阈值X0，若Cx<X0，则控制超声探头沿X方向进行平移，以将血管轮廓调整到超声图像的中心位置；
在血管轮廓处于超声图像的中心位置的情况下，判断血管轮廓长度L是否大于阈值L0，若L<L0，控制超声探头绕Z轴旋转以调整血管轮廓长度；
在血管轮廓长度达到期望值的情况下，判断血管的内中膜长度Lm是否大于阈值Lm0，如果Lm<Lm0，则控制超声探头沿X轴方向进行平移以获得预设目标血管轮廓特征。
可选的，第二探头位姿调整模块230，具体用于：
在血管的内中膜长度Lm大于阈值Lm0的情况下，判断在血管一侧是否出现内中膜，若没有出现内中膜，则根据左右两侧内中膜长度占比，控制超声探头绕Z轴旋转扫描；当出现内中膜后，提取内中膜的左侧边界Lm_L与右侧边界Lm_R，若Lm_L>Len–Lm_R，其中，Len为超声图像宽度，则控制超声探头绕X轴正向旋转，若Lm_L<Len–Lm_R，则控制超声探头绕X轴反向旋转，以使内中膜在超声图像宽度方向上居中；
判断内中膜中心位置的横向坐标分量Cm_X是否大于阈值Cm_X0，若Cm_X>Cm_X0，控制超声探头沿X轴进行平移，以使内中膜中线点横向坐标为期望的内中膜位置中心；
若内中膜中心点的横向坐标分量Cm_X<Cm_X0，控制超声探头绕Z轴旋转进行调整血管轮廓长度，以增大内中膜长度。
可选的，特征获取模块210，包括：
数据队列构建单元，用于在纵切扫描过程中，将血管轮廓中心位置、血管轮廓长度、血管轮廓面积、内中膜长度和内中膜中心位置构建对应的数据队列；
可选的，第一探头位姿调整模块220和第二探头位姿调整模块230，包括：
扫描方向确定单元，用于对所述超声探头进行平移和/或旋转时，通过分析血管轮廓中心位置、血管轮廓长度、血管轮廓面积、内中膜长度和内中膜中心位置对应的数据队列，以数据队列中的数据变化趋势确定超声探头的扫描方向，其中，扫描方向为在纵切扫描过程中，超声探头平移或者旋转的方向。
可选的，扫描方向确定单元，具体用于：
以预设数据长度提取队列数据；
以选取出的队列数据中点midsize作为分界线，将0～midsize中的队列数据依次进行最值比较，分别获得最大值maxval和最小值minval，更新比较最大值的索引值与最小值的索引值依次为maxIdx和minIdx；
设距离到队列数据中点midsize的长度阈值为T，
如果：
则以最小值minval为起点确定数据变化趋势；
如果：
则以最大值maxval为起点确定数据变化趋势；
如果：
则以最大值maxval为起点确定数据变化趋势；
如果：
则以最小值minval为起点确定数据变化趋势。
本发明实施例所提供的血管的机器人超声扫描装置可执行本发明任意实施例所提供的血管的机器人超声扫描方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的一种超声扫描机器人的结构示意图，如图3所示，该超声扫描机器人包括机器人本体1、安装在机械臂3末端的超声探头2、设置在所述机器人本体上1的机械臂3和工控机4。
工控机4包括处理器和存储器，并与机械臂3和超声探头2信号连接。
存储器作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的血管的机器人超声扫描方法对应的程序指令/模块(例如，血管的机器人超声扫描装置中的特征获取模块210、第一探头位姿调整模块220和第二探头位姿调整模块230)。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块，从而执行机器人的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的血管的机器人超声扫描方法。
存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。
实施例四
本发明实施例四还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种血管的机器人超声扫描方法，包括：
控制机器人沿血管纵向平移对血管进行纵切扫描，获取超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征；
根据超声图像中的血管轮廓中心位置、血管轮廓长度和内中膜长度，对机器人末端的超声探头的位姿进行调整以获得预设目标血管轮廓特征；
根据超声图像中的内中膜长度、内中膜的血管内分布和内中膜中心位置，对所述超声探头的位姿进行调整以获得预设目标内中膜特征；
其中，对所述超声探头的位姿进行调整包括平移和/或旋转。
当然，本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的血管的机器人超声扫描方法中的相关操作。
值得注意的是，上述血管的机器人超声扫描装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种血管的机器人超声扫描方法，其特征在于，包括：
控制机器人沿血管纵向平移对血管进行纵切扫描，获取超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征；
根据超声图像中的血管轮廓中心位置、血管轮廓长度和内中膜长度，对机器人末端的超声探头的位姿进行调整以获得预设目标血管轮廓特征；
根据超声图像中的内中膜长度、内中膜的血管内分布和内中膜中心位置，对所述超声探头的位姿进行调整以获得预设目标内中膜特征；
其中，对所述超声探头的位姿进行调整包括平移和/或旋转。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据超声图像中的血管轮廓中心位置、血管轮廓长度和内中膜长度，对机器人末端的超声探头的位姿进行调整以获得预设目标血管轮廓特征，包括：
在纵切扫描血管的过程中，判断超声图像中血管轮廓中心位置的横向坐标分量Cx是否小于阈值X0，若Cx<X0，则控制超声探头沿X方向进行平移，以将血管轮廓调整到超声图像的中心位置；
在血管轮廓处于超声图像的中心位置的情况下，判断血管轮廓长度L是否大于阈值L0，若L<L0，控制超声探头绕Z轴旋转以调整血管轮廓长度；
在血管轮廓长度达到期望值的情况下，判断血管的内中膜长度Lm是否大于阈值Lm0，如果Lm<Lm0，则控制超声探头沿X轴方向进行平移以获得预设目标血管轮廓特征。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据超声图像中的内中膜长度、内中膜的血管内分布和内中膜中心位置，对所述超声探头的位姿进行调整以获得预设目标内中膜特征，包括：
在血管的内中膜长度Lm大于阈值Lm0的情况下，判断在血管一侧是否出现内中膜，若没有出现内中膜，则根据左右两侧内中膜长度占比，控制超声探头绕Z轴旋转扫描；当出现内中膜后，提取内中膜的左侧边界Lm_L与右侧边界Lm_R，若Lm_L>Len–Lm_R，其中，Len为超声图像宽度，则控制超声探头绕X轴正向旋转，若Lm_L<Len–Lm_R，则控制超声探头绕X轴反向旋转，以使内中膜在超声图像宽度方向上居中；
判断内中膜中心位置的横向坐标分量Cm_X是否大于阈值Cm_X0，若Cm_X>Cm_X0，控制超声探头沿X轴进行平移，以使内中膜中线点横向坐标为期望的内中膜位置中心；
若内中膜中心点的横向坐标分量Cm_X<Cm_X0，控制超声探头绕Z轴旋转进行调整血管轮廓长度，以增大内中膜长度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制机器人沿血管纵向平移对血管进行纵切扫描，获取超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征，包括：
在纵切扫描过程中，将血管轮廓中心位置、血管轮廓长度、血管轮廓面积、内中膜长度和内中膜中心位置构建对应的数据队列；
对所述超声探头进行平移和/或旋转时，包括：
通过分析血管轮廓中心位置、血管轮廓长度、血管轮廓面积、内中膜长度和内中膜中心位置对应的数据队列，以数据队列中的数据变化趋势确定超声探头的扫描方向，其中，扫描方向为在纵切扫描过程中，超声探头平移或者旋转的方向。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述以数据队列中的数据变化趋势确定超声探头的扫描方向，包括：
以预设数据长度提取队列数据；
以选取出的队列数据中点midsize作为分界线，将0～midsize中的队列数据依次进行最值比较，分别获得最大值maxval和最小值minval，更新比较最大值的索引值与最小值的索引值依次为maxIdx和minIdx；
设距离到队列数据中点midsize的长度阈值为T，
如果：
则以最小值minval为起点确定数据变化趋势；
如果：
则以最大值maxval为起点确定数据变化趋势；
如果：
则以最大值maxval为起点确定数据变化趋势；
如果：
则以最小值minval为起点确定数据变化趋势。
6.一种血管的机器人超声扫描装置，其特征在于，包括：
特征获取模块，用于制机器人沿血管纵向平移对血管进行纵切扫描，获取超声图像中的血管轮廓特征和内中膜特征；
第一探头位姿调整模块，用于根据超声图像中的血管轮廓中心位置、血管轮廓长度和内中膜长度，对机器人末端的超声探头的位姿进行调整以获得预设目标血管轮廓特征；
第二探头位姿调整模块，用于根据超声图像中的内中膜长度、内中膜的血管内分布和内中膜中心位置，对所述超声探头的位姿进行调整以获得预设目标内中膜特征；
其中，对所述超声探头的位姿进行调整包括平移和/或旋转。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一探头位姿调整模块，具体用于：
在纵切扫描血管的过程中，判断超声图像中血管轮廓中心位置的横向坐标分量Cx是否小于阈值X0，若Cx<X0，则控制超声探头沿X方向进行平移，以将血管轮廓调整到超声图像的中心位置；
在血管轮廓处于超声图像的中心位置的情况下，判断血管轮廓长度L是否大于阈值L0，若L<L0，控制超声探头绕Z轴旋转以调整血管轮廓长度；
在血管轮廓长度达到期望值的情况下，判断血管的内中膜长度Lm是否大于阈值Lm0，如果Lm<Lm0，则控制超声探头沿X轴方向进行平移以获得预设目标血管轮廓特征。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二探头位姿调整模块，具体用于：
在血管的内中膜长度Lm大于阈值Lm0的情况下，判断在血管一侧是否出现内中膜，若没有出现内中膜，则根据左右两侧内中膜长度占比，控制超声探头绕Z轴旋转扫描；当出现内中膜后，提取内中膜的左侧边界Lm_L与右侧边界Lm_R，若Lm_L>Len–Lm_R，其中，Len为超声图像宽度，则控制超声探头绕X轴正向旋转，若Lm_L<Len–Lm_R，则控制超声探头绕X轴反向旋转，以使内中膜在超声图像宽度方向上居中；
判断内中膜中心位置的横向坐标分量Cm_X是否大于阈值Cm_X0，若Cm_X>Cm_X0，控制超声探头沿X轴进行平移，以使内中膜中线点横向坐标为期望的内中膜位置中心；
若内中膜中心点的横向坐标分量Cm_X<Cm_X0，控制超声探头绕Z轴旋转进行调整血管轮廓长度，以增大内中膜长度。
9.一种超声扫描机器人，其特征在于，包括：
多自由度机械臂和连接在所述多自由度机械臂末端的超声探头；
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-5中任一所述的血管的机器人超声扫描方法。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-5中任一所述的血管的机器人超声扫描方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310643090.5A CN116616820B (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 血管的机器人超声扫描方法、装置、设备及介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310643090.5A CN116616820B (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 血管的机器人超声扫描方法、装置、设备及介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116616820A true CN116616820A (zh) | 2023-08-22 |
| CN116616820B CN116616820B (zh) | 2024-04-12 |
Family
ID=87609656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310643090.5A Active CN116616820B (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 血管的机器人超声扫描方法、装置、设备及介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116616820B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030167005A1 (en) * | 2002-02-25 | 2003-09-04 | Ichiro Sakuma | Examination method of vascular endothelium function |
| US20100210946A1 (en) * | 2007-10-09 | 2010-08-19 | Unex Corporation | Blood vessel ultrasonic image measuring method |
| JP2011104194A (ja) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Waseda Univ | 超音波診断装置、超音波診断装置用のプローブ状態検出装置及びプログラム |
| US20130165789A1 (en) * | 2011-12-26 | 2013-06-27 | Cong YAO | Ultrasonic diagnostic apparatus, medical image diagnostic apparatus, and medical image processing method |
| CN110415248A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-05 | 新名医(北京)科技有限公司 | 一种基于超声的血管监测方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114795289A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-29 | 武汉库柏特科技有限公司 | 一种血管超声图像视觉伺服的机器人扫描方法及装置 |
-
2023
- 2023-05-31 CN CN202310643090.5A patent/CN116616820B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030167005A1 (en) * | 2002-02-25 | 2003-09-04 | Ichiro Sakuma | Examination method of vascular endothelium function |
| US20100210946A1 (en) * | 2007-10-09 | 2010-08-19 | Unex Corporation | Blood vessel ultrasonic image measuring method |
| JP2011104194A (ja) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Waseda Univ | 超音波診断装置、超音波診断装置用のプローブ状態検出装置及びプログラム |
| US20130165789A1 (en) * | 2011-12-26 | 2013-06-27 | Cong YAO | Ultrasonic diagnostic apparatus, medical image diagnostic apparatus, and medical image processing method |
| CN110415248A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-05 | 新名医(北京)科技有限公司 | 一种基于超声的血管监测方法、装置、设备及存储介质 |
| CN114795289A (zh) * | 2022-04-22 | 2022-07-29 | 武汉库柏特科技有限公司 | 一种血管超声图像视觉伺服的机器人扫描方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116616820B (zh) | 2024-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2022551778A (ja) | 機械学習モデルのための訓練データ収集 | |
| US7639855B2 (en) | Medical image processing apparatus, and medical image processing method | |
| CN110537960A (zh) | 穿刺路径的确定方法、存储设备及机器人辅助手术系统 | |
| WO2019132781A1 (en) | Motion compensation platform for image guided percutaneous access to bodily organs and structures | |
| JP2011254975A (ja) | 手術支援システム | |
| CN113693725B (zh) | 进针路径规划方法、装置、设备及存储介质 | |
| WO2022141153A1 (zh) | 超声定位穿刺系统和存储介质 | |
| CN116421277A (zh) | 毛囊移植控制方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
| CN116421215A (zh) | 目标子区域的非均匀超声图像修改 | |
| US20210113191A1 (en) | Image data adjustment method and device | |
| CN116616820B (zh) | 血管的机器人超声扫描方法、装置、设备及介质 | |
| US20230346486A1 (en) | Medical operation assistance system | |
| Marahrens et al. | Towards autonomous robotic minimally invasive ultrasound scanning and vessel reconstruction on non-planar surfaces | |
| CN112651984A (zh) | 血管管腔内膜轮廓提取方法、装置及超声设备和存储介质 | |
| JP4738236B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| US20160042512A1 (en) | Methods and Systems for Hair Transplantation Using Time Constrained Image Processing | |
| CN113116384A (zh) | 超声扫查引导方法、超声设备及存储介质 | |
| US20230012353A1 (en) | Hybrid robotic-image plane control of a tee probe | |
| US20230017334A1 (en) | Computer program, information processing method, and information processing device | |
| US20240161379A1 (en) | Image processing apparatus and image processing method | |
| CN117084791B (zh) | 一种穿刺方位解算方法以及穿刺作业执行系统 | |
| CN116721159B (zh) | 超声颈动脉中心点坐标预测方法及颈动脉横切面追踪方法 | |
| US20230410482A1 (en) | Machine learning system, recognizer, learning method, and program | |
| CN116763401A (zh) | 一种穿刺路径规划系统、方法及手术机器人 | |
| CN116473589A (zh) | 一种基于超声机器人的颈动脉扫查方法、装置及设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |