高精度自动静脉采血系统及方法与流程

本发明涉及医疗器械，特别涉及高精度自动静脉采血系统及方法。

背景技术：

1、目前，高精度自动静脉采血系统及方法是一种融合了先进的传感技术、图像识别技术和自动化控制技术，旨在实现高效、准确且安全的静脉采血操作的手段。该系统及方法通常会配备高精度的传感器，用于探测血管的位置、深度和直径等信息，同时利用先进的图像识别算法，对采集到的血管图像进行精准分析，从而确定最佳的采血点。采血过程由自动化的机械装置完成，能够精确控制采血针的刺入深度和角度，确保采血的顺利进行。

2、但是，在实际应用中，由于人体生理结构存在较大的个体差异，如肥胖程度、血管走向的变异等，以及在不同疾病状态下血管条件的复杂性，例如血管硬化、炎症反应等，使得准确识别合适的静脉位置面临较大困难。以往在选择穿刺血管区域时，主要依靠医护人员的经验和主观判断，容易出现选择不准确、不科学的缺陷。或者依靠粗略估计或固定模式来确定进针点和穿刺角度，造成穿刺风险高、效果不佳的状况。而穿刺血管区域选择不科学和进针点和穿刺角度确定不准确等缺陷都会导致采血结果的不准确，极大影响患者的就医体验。

3、因此，本发明提出高精度自动静脉采血系统及方法。

技术实现思路

1、本发明提供高精度自动静脉采血系统及方法，用以利用穿刺决策模型在红外血管图像中确定最佳穿刺血管数据集，提升了穿刺血管选择的科学性和准确性。通过相机坐标系下的最佳穿刺血管坐标引导超声探头成像获得动态超声数据，为后续分析提供了更详尽且精准的皮下血管分布信息。采用自适应阈值分割方法构建时序血管roi候选集，突出了血管特征，便于后续处理。对潜在血管形态分布数据集进行分析确定最终进针点和穿刺角度，保障了穿刺的安全性和有效性。实现了对穿刺采血的精准控制，提高了采血的成功率和质量，也改善了患者的就医体验。

2、本发明提供一种高精度自动静脉采血系统，包括：

3、最佳穿刺血管决策模块，用于基于穿刺决策模型，在红外血管图像中确定出最佳穿刺血管数据集；

4、动态超声数据获取模块，用于基于最佳穿刺血管数据集确定出相机坐标系下的最佳穿刺血管坐标，基于相机坐标系下的最佳穿刺血管坐标引导机械臂上的超声探头进行皮肤贴合超声成像，获得最佳穿刺区域的动态超声数据；

5、超声血管数据获取模块，用于基于自适应阈值分割方法，对动态超声数据中的血管信号进行增强及roi提取，构建出时序血管roi候选集；

6、超声血管数据分析模块，用于在时序血管roi候选集中提取出所有潜在血管形态分布数据集，并对所有潜在血管形态分布数据集进行穿刺优选度和可信度分析，确定出最终进针点和最终穿刺角度；

7、静脉采血穿刺控制模块，用于控制穿刺针以最终穿刺角度在最终穿刺位置进行穿刺采血，获得采血控制结果。

8、优选的，最佳穿刺血管决策模块，包括：

9、红外血管图像提取子模块，用于在目标静脉采血部位的高分辨率红外图像中提取出红外血管图像，并在红外血管图像中识别出多个候选穿刺血管区域数据集；

10、最佳穿刺血管决策子模块，用于基于穿刺决策模型，在所有候选穿刺血管区域数据集中筛选出最佳穿刺血管数据集。

11、优选的，红外血管图像提取子模块，包括：

12、静脉红外成像单元，用于对目标静脉采血部位进行红外成像，获得目标静脉采血部位的高分辨率红外图像；

13、血管图像提取单元，用于在目标静脉采血部位的高分辨率红外图像中提取出红外血管图像；

14、血管图像增强单元，用于对红外血管图像进行图像增强，获得增强血管图像；

15、候选穿刺区域提取单元，用于利用基于形态学的医学图像分割方法分割红外血管图像，获得多个候选穿刺血管区域数据集。

16、优选的，动态超声数据获取模块，包括：

17、双相机位姿转换子模块，用于通过深度成像及红外-深度图像对齐，生成最佳穿刺血管数据集中的最佳穿刺血管的三维坐标，基于最佳穿刺血管的三维坐标确定出相机坐标系下的最佳穿刺血管坐标；

18、皮肤贴合超声成像子模块，用于基于相机坐标系下的最佳穿刺血管坐标引导机械臂上的超声探头连续捕捉多帧最佳穿刺区域的有效贴合超声图像，获得最佳穿刺区域的动态超声数据。

19、优选的，皮肤贴合超声成像子模块，包括：

20、信噪比评估单元，用于基于相机坐标系下的最佳穿刺血管坐标引导机械臂上的超声探头连续捕捉多帧最佳穿刺区域的超声图像，并评估出每帧超声图像的信噪比；

21、超声图像划分单元，用于基于特征识别算法识别出每帧超声图像中的所有有效贴合区域和所有无效贴合区域；

22、成像质量评分单元，用于将每帧超声图像的信噪比、所有有效贴合区域、所有无效贴合区域输入至成像质量评分模型，获得每帧超声图像的成像质量评分值；

23、动态超声数据获取单元，用于基于所有帧超声图像的成像质量评分值，获得最佳穿刺区域的动态超声数据。

24、优选的，动态超声数据获取单元，包括：

25、第一次判断子单元，用于判断出每帧超声图像的成像质量评分值是否达到评分预期值，若是，则将对应帧超声图像当作对应捕捉位置的有效贴合超声图像，否则，基于对应帧超声图像中的所有有效贴合区域的分布位置和所有无效贴合区域的分布位置确定出超声探头向对应捕捉位置的位姿调整路径；

26、第二次判断子单元，用于基于超声探头向对应捕捉位置的位姿调整路径，在对应捕捉位置重新捕捉超声图像，直至最新捕捉的超声图像的成像质量评分值达到评分预期值时，则将最新捕捉的超声图像当作对应捕捉位置的有效贴合超声图像；

27、动态超声数据拟合子单元，用于按照原始捕捉路径中的所有捕捉位置的途径顺序，对所有捕捉位置的有效贴合超声图像进行排序，获得最佳穿刺区域的动态超声数据。

28、优选的，第一次判断子单元，包括：

29、评分值比较端，用于判断出每帧超声图像的成像质量评分值是否达到评分预期值；

30、第一输出端，用于当每帧超声图像的成像质量评分值达到评分预期值时，则将对应帧超声图像当作对应捕捉位置的有效贴合超声图像；

31、图像分析端，用于当每帧超声图像的成像质量评分值未达到评分预期值时，则确定出对应帧超声图像中的所有有效贴合区域的物理中心位置和所有无效贴合区域的物理中心位置；

32、调整向量确定端，用于确定出从对应帧超声图像中的所有有效贴合区域的物理中心位置指向所有无效贴合区域的物理中心位置的第一二维调整向量，同时，确定出从对应超声图像的物理中心位置指向对应帧超声图像中的所有有效贴合区域的物理中心位置的第二二维调整向量，同时，确定出从对应帧超声图像中的所有无效贴合区域的物理中心位置指向对应超声图像的物理中心位置的第三二维调整向量；

33、调整路径生成端，用于基于对应帧超声图像的第一二维调整向量、第二二维调整向量、第三二维调整向量，生成超声探头向对应捕捉位置的位姿调整路径。

34、优选的，超声血管数据分析模块，包括：

35、血管定位及形态拟合子模块，用于基于特征提取方法在时序血管roi候选集中进行血管信号粗定位及形态拟合，获得所有潜在血管形态分布数据集；

36、血管可信度分析子模块，用于对所有潜在血管形态分布数据集进行穿刺优选度及可信度分析，获得最终进针点和对应的局部考察区域的血管形态数据；

37、最终进针策略决策子模块，用于基于最终进针点对应的局部考察区域的最终血管形态数据，确定出最终穿刺角度。

38、优选的，血管可信度分析子模块，包括：

39、血管形态分布数据获取单元，用于在最佳穿刺区域中确定出所有候选血管穿刺位置，在所有潜在血管形态分布数据集中确定出每个候选血管穿刺位置的局部考察区域的所有血管形态分布数据；

40、穿刺优选度评估单元，用于基于所有候选血管穿刺位置的局部考察区域的所有血管形态分布数据，评估出每个候选血管穿刺位置的穿刺优选度；

41、聚类分析计算单元，用于将每个候选血管穿刺位置的局部考察区域的所有血管形态分布数据当作一个聚类簇，并计算出每个聚类簇的血管形态分布数据的可信度；

42、最终决策优选度计算单元，用于基于每个候选血管穿刺位置的穿刺优选度和对应聚类簇的血管形态分布数据的可信度，计算出每个候选血管穿刺位置的穿刺最终决策优选度；

43、穿刺位置最终决策单元，用于将所有候选血管穿刺位置中，最大穿刺最终决策优选度的候选血管穿刺位置当作最终进针点，并基于最大穿刺最终决策优选度的候选血管穿刺位置的局部考察区域的所有血管形态分布数据，确定出对应的局部考察区域的最终血管形态分布数据。

44、本发明提供一种高精度自动静脉采血方法，应用于以上任一种高精度自动静脉采血系统，包括：

45、s1：基于穿刺决策模型，在红外血管图像中确定出最佳穿刺血管数据集；

46、s2：基于最佳穿刺血管数据集确定出相机坐标系下的最佳穿刺血管坐标，基于相机坐标系下的最佳穿刺血管坐标引导机械臂上的超声探头进行皮肤贴合超声成像，获得最佳穿刺区域的动态超声数据；

47、s3：基于自适应阈值分割方法，对动态超声数据中的血管信号进行增强及roi提取，构建出时序血管roi候选集；

48、s4：在时序血管roi候选集中提取出所有潜在血管形态分布数据集，并对所有潜在血管形态分布数据集进行穿刺优选度和可信度分析，确定出最终进针点和最终穿刺角度；

49、s5：控制穿刺针以最终穿刺角度在最终穿刺位置进行穿刺采血，获得采血控制结果。

50、本发明相对于现有技术产生的有益效果为：利用穿刺决策模型在红外血管图像中确定最佳穿刺血管数据集，提升了穿刺血管选择的科学性和准确性。通过相机坐标系下的最佳穿刺血管坐标引导超声探头成像获得动态超声数据，为后续分析提供了更详尽且精准的皮下血管分布信息。采用自适应阈值分割方法构建时序血管roi候选集，突出了血管特征，便于后续处理。对潜在血管形态分布数据集进行分析确定最终进针点和穿刺角度，保障了穿刺的安全性和有效性。实现了对穿刺采血的精准控制，提高了采血的成功率和质量，也改善了患者的就医体验。

51、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在本技术文件中所特别指出的结构来实现和获得。

52、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。