TWI635837B - 血管定位裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

一種血管定位裝置包含一紅外線影像感測組、一影像處理單元及一影像投影單元。該影像處理單元連接於該紅外線影像感測組及該影像投影單元。該紅外線影像感測組於一預定位置感測取得一紅外線影像。利用該影像處理單元演算處理該紅外線影像，以便尋找至少一區域溫度特徵，再將該區域溫度特徵進行演算處理，以獲得一血管位置或一血管深度，並將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像，且將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像以一預定投影模式投影至該預定位置上。

Description

血管定位裝置及其方法

本發明係關於一種血管〔blood vessel〕定位裝置及其方法；特別是關於一種動脈〔artery〕或靜脈〔vein〕血管定位裝置及其方法；更特別是關於一種以投影〔projection〕方式血管定位裝置及其方法。

習用血管定位裝置及其方法，例如：美國專利公開第20110313294號之〝APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING THE POSITION OF A VEIN OR ARTERY〞發明專利申請案，其揭示一種靜脈或動脈血管位置之定位裝置及其方法。該靜脈或動脈血管位置之定位裝置包含一紅外線LED光源單元〔IR LED light source〕、一攝影單元〔camera〕及一顯示單元〔display〕。

承上，該紅外線LED光源單元配置於一帶子〔strap〕上，並將該帶子必須配帶於操作者〔observer〕之手指上，且將該紅外線LED光源單元照射於手部之一預定位置上。另外，該攝影單元之配置靠近於該顯示單元，且該攝影單元及顯示單元設置於一可動臂〔manoeuvrable arm〕上，以便操作者將該攝影單元及顯示單元移動至一預定位置。

然而，前述第20110313294號之該攝影單元、手部之預定位置及紅外線LED光源單元必須一致對應於一參考直線上方可確認該手部之靜脈或動脈血管位置，且該靜脈或動脈血管位置必須透過該顯示單元方可觀察、確認 及操作。

顯然，前述第20110313294號之該靜脈或動脈血管位置之定位裝置具有構造複雜及操作不便的技術缺點。因此，該靜脈或動脈血管位置之定位裝置仍存在進一步改善缺點之需求。前述美國專利申請案僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

另一習用血管定位裝置及其方法，例如：中華民國專利公開第200529791號之〝使用LED光源定位身體表淺靜脈或特定組織的方法及裝置〞發明專利申請案，其揭示一種LED光源定位顯現裝置。該LED光源定位顯現裝置包含一本體、一進針槽及至少一LED光源。該進針槽設有一缺口狀進針槽，而在該進針槽之一側設有該LED光源，且該LED光源可放射出波長600至650nm紅光。

承上，該缺口狀進針槽具有U型形狀或V型形狀。該LED光源為具二種或以上不同波長及不同顏色的LED光，且該二種不同波長及不同顏色的LED光可選擇執行按照間歇性時間差或循環放射。另外，該LED光源選擇可發射白色LED光。

承上，前述第200529791號之該LED光源以波長600至650nm紅色LED光源緊貼皮膚照射，利用紅光穿透脂肪組織產生反射與漫射現象，而形成側向擴散照明效果，使得身體表淺靜脈因較易吸收紅色光譜，在紅光擴散照明之下顯出明顯的血管陰影，以便醫護人員以裸視的方式觀看及判斷皮下組織的血管大小、彎曲狀態與分叉狀態。

或者，該LED光源以間歇性時間差輪流放射出不同波長的LED光源，使得身體表淺組織的輪廓界限因反應不同波長光源的反射角關係，而重複對應顯現不相同 的輪廓界限，藉此刺激人類的肉眼視覺因視覺暫留關係而對原本靜態的身體表淺組織產生動態的感覺，而鑑別身體表淺不同組織的界限。

然而，前述第200529791號之該LED光源定位顯現裝置仍具有構造複雜及操作不便的技術缺點。因此，該LED光源定位顯現裝置仍存在進一步改良之需求。前述中華民國專利申請案僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

有鑑於此，本發明為了滿足上述需求，其提供一種血管定位裝置及其方法，其於一預定位置利用一第一紅外線影像感測組及一第二紅外線影像感測組感測取得一第一紅外線影像及一第二紅外線影像，並利用一影像處理單元演算處理該第一紅外線影像及第二紅外線影像，以便在一重疊區域尋找至少一區域溫度特徵，以獲得至少一血管位置或至少一血管深度，且將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像，以便大幅提升習用血管感測技術之可靠度。

本發明之主要目的係提供一種血管定位裝置及其方法，其於一預定位置利用一第一紅外線影像感測組及一第二紅外線影像感測組感測取得一第一紅外線影像及一第二紅外線影像，並利用一影像處理單元演算處理該第一紅外線影像及第二紅外線影像，以便在一重疊區域尋找至少一區域溫度特徵，以獲得至少一血管位置或至少一血管深度，且將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像，以達成提升血管感測可靠度之目的。

本發明之另一目的係提供一種血管定位裝置及其方法，其於一預定位置利用一感測取得一紅外線影 像，並利用一影像處理單元演算處理該紅外線影像，以便尋找至少一區域溫度特徵，以獲得至少一血管位置或至少一血管深度，且將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像，且將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像投影至該預定位置上，以達成提升血管感測可靠度及血管位置顯示準確度之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之血管定位方法包含：於一預定位置利用一第一紅外線影像感測組及一第二紅外線影像感測組分別感測取得一第一紅外線影像及一第二紅外線影像；利用一影像處理單元演算處理該第一紅外線影像及第二紅外線影像，以便在一重疊區域尋找至少一區域溫度特徵；將該重疊區域之區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管位置或至少一血管深度；及將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像。本發明另一較佳實施例之血管定位方法包含：於一預定位置利用一紅外線影像感測組感測取得一紅外線影像；利用一影像處理單元演算處理該紅外線影像，以便尋找至少一區域溫度特徵；將該區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管位置或至少一血管深度；將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像；及將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像以一預定投影模式〔同步或不同步〕投影至該預定位置或 其它位置上。

本發明較佳實施例之該預定投影模式包含一白光投影模式、一寬度投影模式、一深度投影模式及一綠光投影模式。

本發明較佳實施例將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像輸出至一影像輸出單元上。

本發明較佳實施例利用一無線傳輸單元將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像輸出至一雲端伺服器上。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之血管定位裝置包含：一第一紅外線影像感測組，其於一預定位置感測取得一第一紅外線影像；一第二紅外線影像感測組，其於該預定位置感測取得一第二紅外線影像；一影像處理單元，其連接於該第一紅外線影像感測組及第二紅外線影像感測組，且利用該影像處理單元演算處理該第一紅外線影像及第二紅外線影像，以便在一重疊區域尋找至少一區域溫度特徵；及一影像輸出單元，其連接於該影像處理單元；其中將該重疊區域之區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管位置或至少一血管深度，並將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像，且將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像輸出至該影像輸出單元上。

本發明另一較佳實施例之血管定位裝置包含：一紅外線影像感測組，其於一預定位置感測取得至少一紅外線影像；一影像處理單元，其連接於該紅外線影像感測 組，且利用該影像處理單元演算處理該紅外線影像，以便尋找至少一區域溫度特徵；及一影像投影單元，其連接於該影像處理單元；其中將該區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管位置或至少一血管深度，並將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像，且將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像以一預定投影模式〔同步或不同步〕投影至該預定位置或其它位置上。

本發明較佳實施例之該影像處理單元連接一無線傳輸單元，且利用該無線傳輸單元將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像輸出至一雲端伺服器上。

本發明較佳實施例之該影像處理單元連接一資料儲存單元，以便儲存該血管水平位置影像或血管垂直深度影像。

本發明較佳實施例之該影像投影單元包含一白光投影單元或一綠光投影單元。

S1‧‧‧步驟

S2‧‧‧步驟

S3‧‧‧步驟

S4‧‧‧步驟

S5‧‧‧步驟

10‧‧‧紅外線影像感測組

11‧‧‧第一紅外線影像感測組

12‧‧‧第二紅外線影像感測組

11a‧‧‧第一紅外線影像感測組

12a‧‧‧第二紅外線影像感測組

20‧‧‧影像處理單元

30‧‧‧資料儲存單元

40‧‧‧影像輸出單元

41‧‧‧影像投影單元

50‧‧‧無線傳輸單元

第1圖：本發明第一較佳實施例之血管定位方法之流程方塊圖。

第2圖：本發明第一較佳實施例之血管定位裝置之方塊圖。

第3圖：本發明第二較佳實施例之血管定位方法之流程方塊圖。

第4圖：本發明第二較佳實施例之血管定位裝置之方塊圖。

第5圖：本發明第一較佳實施例之血管定位裝置採用紅外線影像處理系統之示意圖。

第6(a)至6(c)圖：本發明第二較佳實施例之血管定位裝置以三種投影模式進行投影之影像示意圖。

第7圖：本發明第二較佳實施例之血管定位裝置將手臂影像進行影像處理後，選擇產生血管扎針位置之影像示意圖。

為了充分瞭解本發明，於下文將例舉較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之血管定位裝置及其方法適用於各種血管偵測輔助裝置、血管病理判斷裝置及其相關應用設備，例如：各類型醫療注射〔injection〕、輸血〔blood transfusion〕或抽血檢驗系統、各類型居家照護〔home care〕系統、醫療器材自動控制系統〔例如：醫療檢查系統〕、遠距醫療照護系統或醫療教學系統，但其並非用以限定本發明之範圍。

第1圖揭示本發明第一較佳實施例之血管定位方法之流程方塊圖。請參照第1圖所示，舉例而言，本發明第一較佳實施例之血管定位方法包含步驟S1：首先，於一預定位置〔例如：人體手臂〕利用一第一紅外線影像感測組〔IR sensor device〕及一第二紅外線影像感測組〔例如：紅外線攝影機〕分別感測取得一第一紅外線影像〔IR image〕及一第二紅外線影像。

請再參照第1圖所示，舉例而言，本發明第一較佳實施例之血管定位方法包含步驟S2：接著，利用一影像處理單元〔image-processing unit〕以一預定演算方程式演算處理該第一紅外線影像及第二紅外線影像，以便在一重疊區域〔第一紅外線影像及第二紅外線影像之重疊區域〕尋找至少一區域溫度〔skin surface temperature〕特徵。

請再參照第1圖所示，舉例而言，人體血管內的血液可經由氧合血紅蛋白發出紅外線，因此將人體表皮之皮下組織10釐米內的血管或靜脈血管可利用紅外線探測技術可尋找其位置或進行定位，以便可進行輔助肉眼辨識、醫學教學、扎針、藥物注射或其它醫療手術〔例如：切除癌細胞或腫瘤手術〕。

請再參照第1圖所示，舉例而言，本發明第一較佳實施例之血管定位方法包含步驟S3：接著，利用該影像處理單元或其它處理單元將該重疊區域之區域溫度特徵進行演算處理，即利用圖像的灰度變化進行演算，以獲得至少一血管路徑〔皮膚表面之水平分佈路徑〕、至少一血管位置〔皮膚表面之水平分佈位置〕或至少一血管深度，即擷取圖像中該重疊區域邊緣不連續部分的特徵。

請再參照第1圖所示，舉例而言，本發明第一較佳實施例之血管定位方法包含步驟S4：接著，利用該影像處理單元或其它處理單元將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像，如此在影像上可顯示一血管路徑影像、一血管水平位置或一血管垂直深度。

請再參照第1圖所示，舉例而言，在影像傳輸上本發明第一較佳實施例採用數位視訊通訊介面〔DVI，Digital Visual Interface〕及高畫質多媒體介面〔HDMI，High Definition Multimedia Interface〕，以提高即時影像傳輸率與影像解析度。

第2圖揭示本發明第一較佳實施例之血管定位裝置之方塊圖，其血管定位裝置適用於執行第1圖之血管定位方法。請參照第2圖所示，本發明第一較佳實施例之血管定位裝置包含一第一紅外線影像感測組11、一第二紅外線影像感測組12、一影像處理單元20、一資料儲存單元 30及一影像輸出單元40。

請再參照第2圖所示，舉例而言，該第一紅外線影像感測組11及第二紅外線影像感測組12可選自一紅外線攝影單元、一紅外線高速攝影器材或其它具類似功能之裝置，並於一預定位置分別感測取得至少一個或數個一系列第一紅外線影像及至少一個或數個一系列第二紅外線影像，且該第一紅外線影像感測組11及第二紅外線影像感測組12連接於該影像處理單元20。

請再參照第2圖所示，舉例而言，該影像處理單元20用以演算處理該第一紅外線影像及第二紅外線影像，以便在一重疊區域尋找至少一區域溫度特徵。另外，將該重疊區域之區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管路徑、至少一血管位置或至少一血管深度，並將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像。

請再參照第2圖所示，舉例而言，該資料儲存單元30可選自一記憶體裝置〔memory device〕或具類似功能之裝置，且該資料儲存單元30連接於該影像處理單元20，以便將該血管位置、血管水平位置影像、血管深度或血管垂直深度影像儲存於該資料儲存單元30。

請再參照第2圖所示，舉例而言，該影像輸出單元40可選自一顯示器〔display device〕或具類似功能之裝置〔例如：大型螢幕、個人電腦或電視機〕，且該影像輸出單元40連接於該影像處理單元20。將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像以一預定顯示模式輸出至該影像輸出單元40上。該預定顯示模式包含一白光顯示模式、一綠光顯示模式、一寬度顯示模式、一深度顯示模式或其任意組合。

第3圖揭示本發明第二較佳實施例之血管定位 方法之流程方塊圖，其對應於於第1圖。請參照第3圖所示，舉例而言，本發明第二較佳實施例之血管定位方法包含步驟S1：首先，於一預定位置〔例如：人體手臂〕利用一紅外線影像感測組感測取得至少一個或數個一系列紅外線影像。

請再參照第3圖所示，舉例而言，本發明第二較佳實施例之血管定位方法包含步驟S2：接著，利用一影像處理單元〔例如：影像訊號處理，ISP(image signal processor)〕或其它處理單元演算處理該紅外線影像，以便尋找至少一區域溫度特徵。

請再參照第3圖所示，舉例而言，本發明第二較佳實施例之血管定位方法包含步驟S3：接著，利用該影像處理單元或其它處理單元將該區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管路徑、至少一血管位置或至少一血管深度。

請再參照第3圖所示，舉例而言，本發明第二較佳實施例之血管定位方法包含步驟S4：接著，利用該影像處理單元或其它處理單元將該血管位置或血管深度轉換成一血管路徑影像、一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像。

請再參照第3圖所示，舉例而言，本發明第二較佳實施例之血管定位方法包含步驟S5：接著，利用一影像投影單元或其它具類似功能之單元將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像以一預定投影模式〔同步或不同步〕投影至該預定位置〔例如：人體手臂〕或其它位置上。

第4圖揭示本發明第二較佳實施例之血管定位裝置之方塊圖，其對應於於第2圖。請參照第4圖所示，本發明第二較佳實施例之血管定位裝置包含一紅外線影像感測組10、一影像處理單元20、一資料儲存單元30、一 影像投影單元41及一無線傳輸單元〔無線傳輸模組〕50。

請再參照第4圖所示，舉例而言，該紅外線影像感測組10可選自一紅外線攝影單元、一紅外線高速攝影器材或其它具類似功能之裝置，並於一預定位置分別感測取得至少一個或數個一系列紅外線影像，且該紅外線影像感測組10連接於該影像處理單元20。

請再參照第4圖所示，舉例而言，該影像處理單元20用以演算處理該紅外線影像，以便尋找至少一區域溫度特徵。另外，將該區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管路徑、至少一血管位置或至少一血管深度，並將該血管位置或血管深度轉換成一血管水平位置影像或一血管垂直深度影像。

請再參照第4圖所示，舉例而言，該資料儲存單元30可選自一記憶體裝置或具類似功能之裝置，且該資料儲存單元30連接於該影像處理單元20，以便將該血管位置、血管水平位置影像、血管深度或血管垂直深度影像儲存於該資料儲存單元30。

請再參照第4圖所示，舉例而言，該影像投影單元41可選自一投影機、一可攜式投影器、一微型投影機〔手機〕或具類似功能之裝置，且該影像投影單元41連接於該影像處理單元20。在投影時，利用該影像投影單元41將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像以一預定顯示模式輸出至該影像投影單元41上。

請再參照第4圖所示，舉例而言，本發明較佳實施例之該影像投影單元41包含一白光投影單元、一綠光投影單元或其它投影單元。該預定顯示模式包含一白光顯示模式、一綠光顯示模式、一寬度顯示模式、一深度顯示模式或其任意組合。

請再參照第4圖所示，舉例而言，該無線傳輸 單元50可選自各種無線傳輸模組〔例如：短距離無線傳輸模組或中距離無線傳輸模組〕，且該無線傳輸單元50連接於該影像處理單元20及資料儲存單元30。利用該無線傳輸單元將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像輸出至一雲端伺服器上。在無線通訊上本發明需要設置影像位置設定、連線位置〔雙方裝置位置〕設定及其它設定，且需要採用一數位視訊通訊介面。

請再參照第4圖所示，舉例而言，該雲端伺服器包含一影像介面系統及一資料庫系統，而該影像介面系統包含一影像介面及一影像處理系統，且該資料庫系統包含一影像儲存單元及一影像分類單元。

第5圖揭示本發明第一較佳實施例之血管定位裝置採用紅外線影像處理系統之示意圖。請再參照第5圖所示，舉例而言，該血管定位裝置採用紅外線影像處理系統包含一第一紅外線影像感測組11a及一第二紅外線影像感測組12a，且該第一紅外線影像感測組11a及第二紅外線影像感測組12a分別傾斜一預定方向，以產生至少一影像重疊區域，如第5圖之虛線所示。

第6(a)至6(c)圖揭示本發明第二較佳實施例之血管定位裝置以三種投影模式進行投影之影像示意圖。請參照第4及6(a)圖所示，本發明第二較佳實施例之該影像投影單元41採用一白光顯示模式，以投影一白光血管路徑影像方塊。請參照第4及6(b)圖所示，本發明第二較佳實施例之該影像投影單元41採用一深度顯示模式，以投影一血管路徑深度影像方塊。請參照第4及6(c)圖所示，本發明第二較佳實施例之該影像投影單元41採用一綠光顯示模式，以投影一綠光血管路徑影像方塊。

第7圖揭示本發明第二較佳實施例之血管定位裝置將手臂影像進行影像處理後，選擇產生血管扎針位置 之影像示意圖。請參照第2及7圖所示，本發明第一較佳實施例之該影像處理單元20將一手臂影像〔如第7圖之上方所示〕進行影像處理後，選擇產生一血管扎針位置〔如第7圖之下方所示〕。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。

Claims (10)

1. 一種血管定位方法，其包含：於一預定位置利用一第一紅外線影像感測組及一第二紅外線影像感測組分別感測取得一第一紅外線影像及一第二紅外線影像；利用一影像處理單元演算處理該第一紅外線影像及第二紅外線影像，以便在一重疊區域尋找至少一區域溫度特徵；將該重疊區域之區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管位置及至少一血管深度；及將該血管位置及血管深度轉換成一血管水平位置影像及一血管垂直深度影像。
2. 一種血管定位方法，其包含：於一預定位置利用數個紅外線影像感測組感測取得數個紅外線影像；利用一影像處理單元演算處理該數個紅外線影像，以便在一重疊區域尋找至少一區域溫度特徵；將該區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管位置及至少一血管深度；將該血管位置及血管深度轉換成一血管水平位置影像及一血管垂直深度影像；及將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像以一預定投影模式投影至該預定位置上。
3. 依申請專利範圍第2項所述之血管定位方法，其中該預定投影模式包含一白光投影模式、一寬度投影模式、一深度投影模式及一綠光投影模式。
4. 依申請專利範圍第1或2項所述之血管定位方法，其中將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像輸出至一影像輸出單元上。
5. 依申請專利範圍第1或2項所述之血管定位方法，其 中利用一無線傳輸單元將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像輸出至一雲端伺服器上。
6. 一種血管定位裝置，其包含：一第一紅外線影像感測組，其於一預定位置感測取得一第一紅外線影像；一第二紅外線影像感測組，其於該預定位置感測取得一第二紅外線影像；一影像處理單元，其連接於該第一紅外線影像感測組及第二紅外線影像感測組，且利用該影像處理單元演算處理該第一紅外線影像及第二紅外線影像，以便在一重疊區域尋找至少一區域溫度特徵；及一影像輸出單元，其連接於該影像處理單元；其中將該重疊區域之區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管位置及至少一血管深度，並將該血管位置及血管深度轉換成一血管水平位置影像及一血管垂直深度影像，且將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像輸出至該影像輸出單元上。
7. 一種血管定位裝置，其包含：數個紅外線影像感測組，其於一預定位置感測取得數個紅外線影像；一影像處理單元，其連接於該紅外線影像感測組，且利用該影像處理單元演算處理該數個紅外線影像，以便在一重疊區域尋找至少一區域溫度特徵；及一影像投影單元，其連接於該影像處理單元；其中將該區域溫度特徵進行演算處理，以獲得至少一血管位置及至少一血管深度，並將該血管位置及血管深度轉換成一血管水平位置影像及一血管垂直深度影像，且將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像以一預定投影模式投影至該預定位置上。
8. 依申請專利範圍第6或7項所述之血管定位裝置，其 中該影像處理單元連接一無線傳輸單元，且利用該無線傳輸單元將該血管水平位置影像或血管垂直深度影像輸出至一雲端伺服器上。
9. 依申請專利範圍第6或7項所述之血管定位裝置，其中該影像處理單元連接一資料儲存單元，以便儲存該血管水平位置影像或血管垂直深度影像。
10. 依申請專利範圍第7項所述之血管定位裝置，其中該影像投影單元包含一白光投影單元或一綠光投影單元。