一种血管显像导航系统

本发明属于医疗影像，尤其是涉及一种血管显像导航系统。

背景技术：

1、面部注射美容是一种经皮注射特定填充剂或脂肪干细胞生物材料等，以改善待整形部位皮肤的皱褶或塑型，从而实现皮肤年轻和美化效果的医学美容手段。虽然注射美容因其创伤小、效果快和富有个性化等特点而受到人们的推崇，但在其应用过程中出现的并发症问题也日益引起临床的关注。其中，严重的并发症包括由于填充剂误注入血管引起视网膜动脉栓塞或脑栓塞后导致的中风和失明，或者由于针尖触及血管引起血管损伤及过量注射物填充压迫血管导致区域组织供血不足而坏死等。最近的调查研究表明，超过60％经验丰富的注射医师在临床实践中都遇到过血管类并发症。因此注射医师在施行脸部注射美容手术时必须熟悉待注射区域的皮下血管分布情况，以合理选择注射部位，避免注射针头刺穿和伤及血管。

2、全面了解和掌握面部血管解剖结构及大体走形有助于注射医师划分解剖部位的注射风险等级，然而人体面部血管系统的分支模式变化多样，超过50％的个体面部动脉走形异于常规模式，因此仅凭面部血管标准的结构解剖学知识并不能保证注射过程的安全。为了确定血管的精确位置，美容医学有采用多普勒超声波来探测包括皮下局部动静脉及皮下组织的结构形态。但超声波血管测量技术是一种接触式测量方法，血管探测过程中探头的挤压操作会改变血管的大体走形。同时，由于超声的两维断面取像特性，操作者需要结合脸部血管的大体解剖不断改变探头方向才能相对完整的探测定位皮下血管的三维分布。另外超声探头探测盲区的存在也使该技术对脸部注射手术所关注的皮下浅表动静脉的探测效果很差。为了改善血管分布的定位和可视化效果，公开号cn114903439a的专利文件公开了一种辅助整形美容注射填充物用的血管显影装置，该装置通过红外光照射待注射部位，利用摄像模块采集图像信息，经过图像分割处理后再投影至皮肤，显示血管分布。但其采用的图像处理方法在灰度差异不明显以及不同目标灰度值有重叠等情况下，图像分割的精度会受到限制；同时，为了使光学探测器采集的注射部位图像能够准确反投影到相应的皮肤区域，保证血管影像的投影和真实血管空间分布的偏差最小，注射医师需要随时保持佩戴光学系统的头部与被注射区域的距离恒定，这给注射医师开展手术带来很大的挑战。因此，现有技术存在血管结构还原度不够、操作难度较大的缺点。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种血管显像导航系统，通过对注射美容部位的多光谱影像信息的获取、增强和融合处理，使美容部位的浅表血管走形更加突出，同时利用便利的影像显示模式，辅助注射医师开展术前血管勾画和术中注射实时导航。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种血管显像导航系统，包括依次连接的影像采集模块、影像处理模块和影像显示模块，所述影像采集模块包括多种照明光源和光学传感器，所述照明光源根据设定要求开启，照射于被采集对象，所述光学传感器获取被采集对象的实时影像；

4、所述影像处理模块接收光学传感器采集的实时影像后，通过图像处理算法进行视觉增强处理，并在影像显示模块中显示，以提供视觉反馈，所述图像处理算法包括血管结构增强部分和彩色图像融合部分。

5、进一步地，所述的照明光源包括可见光光源和近红外光源，所述实时影像包括可见光影像和近红外影像。

6、进一步地，各所述照明光源包括led或卤素灯中的一种或多种。

7、进一步地，所述光学传感器包括分别感知可见光和近红外光的两个独立光敏阵列元件，或同时感知可见光和近红外光的一个光敏阵列。

8、进一步地，所述两个独立光敏阵列元件并行设置或通过分光装置分立放置。

9、进一步地，所述血管结构增强部分具体为：通过血管特征检测算子增强近红外影像的血管部位；

10、所述彩色图像融合部分具体为：通过融合算法将可见光影像与经增强的近红外影像进行融合。

11、进一步地，所述血管特征检测算子采用边缘特征增强卷积核模式，增强近红外影像的血管部位的具体过程包括：

12、调整所述近红外影像的明暗度和对比度；

13、构建增强血管特征的卷积核；

14、对近红外光源下的影像进行卷积运算，增强血管走形。

15、进一步地，所述彩色图像融合部分包括以下处理步骤：

16、将可见光影像和血管结构增强处理后的近红外影像分别归一化处理；

17、将可见光影像分解成亮度图像和色度图像；

18、用归一化处理后的近红外影像替代所述亮度图像，并与所述色度图像重新组合，获得显示于影像显示模块中的融合结果。

19、进一步地，所述影像显示模块包括液晶显示屏、手持式显示终端或眼镜头盔式虚拟现实显示设备。

20、进一步地，所述的影像显示模块与影像采集模块通过机械支撑结构设置于使用空间内，所述影像显示模块、影像采集模块与被采集对象间的相对位置根据需要调整。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、(1)本发明可辅助于注射美容过程，通过光学传感器获取待注射美容部位的多光谱影像后，分别进行血管结构增强处理和彩色图像融合处理，改变了现有仅凭医生个人经验或局限的超声引导血管显像等方法，为注射医师提供术前血管勾画和术中注射的实时动态影像，使美容部位的浅表血管走形更加突出，实现血管的术前勾画和术中规避导航，本发明的视野范围比超声检查方法覆盖范围更广，为注射医师提供了全面的手术野印象，可以有效地降低注射手术严重并发症的发生几率。

23、(2)本发明的增强处理基于边缘特征增强卷积核模式，可以有效使血管走形增强显示，便于后续血管的观察和勾画。

24、(3)本发明实现血管显像的过程不需要跟手术部位接触，且本发明提供了便利的影像显示模式，注射医师可以自由移动，仅靠注射医师个人就能完成血管勾画或注射美容手术。

25、(4)本发明不仅适用于脸部注射美容过程中的血管显像和导航，也适用于其他需要识别和定位人体浅表血管的医学应用，如下肢静脉血管曲张或其他体表各种静脉畸形的手术干预的辅助。

技术特征：

1.一种血管显像导航系统，包括依次连接的影像采集模块、影像处理模块和影像显示模块，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种血管显像导航系统，其特征在于，所述的照明光源包括可见光光源和近红外光源，所述实时影像包括可见光影像和近红外影像。

3.根据权利要求1所述的一种血管显像导航系统，其特征在于，各所述照明光源包括led或卤素灯中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的一种血管显像导航系统，其特征在于，所述光学传感器包括分别感知可见光和近红外光的两个独立光敏阵列元件，或同时感知可见光和近红外光的一个光敏阵列。

5.根据权利要求4所述的一种血管显像导航系统，其特征在于，所述两个独立光敏阵列元件并行设置或通过分光装置分立放置。

6.根据权利要求2所述的一种血管显像导航系统，其特征在于，所述血管结构增强部分具体为：通过血管特征检测算子增强近红外影像的血管部位；

7.根据权利要求6所述的一种血管显像导航系统，其特征在于，所述血管特征检测算子采用边缘特征增强卷积核模式，增强近红外影像的血管部位的具体过程包括：

8.根据权利要求6所述的一种血管显像导航系统，其特征在于，所述彩色图像融合部分包括以下处理步骤：

9.根据权利要求1所述的一种血管显像导航系统，其特征在于，所述影像显示模块包括液晶显示屏、手持式显示终端或眼镜头盔式虚拟现实显示设备。

10.根据权利要求1所述的一种血管显像导航系统，其特征在于，所述的影像显示模块与影像采集模块通过机械支撑结构设置于使用空间内，所述影像显示模块、影像采集模块与被采集对象间的相对位置根据需要调整。

技术总结本发明涉及一种血管显像导航系统，包括依次连接的影像采集模块、影像处理模块和影像显示模块，所述影像采集模块包括多种照明光源和光学传感器，所述照明光源根据设定要求开启，照射于被采集对象，所述光学传感器获取被采集对象的实时影像；所述影像处理模块接收光学传感器采集的实时影像后，通过图像处理算法进行视觉增强处理，并在影像显示模块中显示，以提供视觉反馈，所述图像处理算法包括血管结构增强部分和彩色图像融合部分。与现有技术相比，本发明具有浅表血管走形显示突出，影像显示模式便利等优点。技术研发人员：孙九爱,刘凯,李凯,吴忠航,沈国芳受保护的技术使用者：上海健康医学院技术研发日：技术公布日：2024/8/1