CN113349897B - 一种超声穿刺的引导方法、装置以及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声穿刺的引导方法、装置以及设备，超声穿刺的引导方法包括：依据目标对象的实时超声图像识别和标记目标对象的外轮廓；依据目标对象的外轮廓确定表皮穿刺点；通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置，利用穿刺针的针尖的位置引导穿刺。本发明通过图像处理技术对超声图像进行分析，获得目标对象的轮廓和最佳穿刺点，并实时监视穿刺针的穿刺进程，在脱离了超声科医生的基础上实现精准定位以及实时引导，提高了穿刺的质量和操作安全性。

Description

一种超声穿刺的引导方法、装置以及设备

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种超声穿刺的引导方法、装置以及设备。

背景技术

在超声图像的引导下对脏器进行穿刺实现活检是现阶段常见的一种病理检查手段。以肾脏为例，由于肾脏疾病的种类繁多，病因及发病机制复杂，许多肾脏疾病的临床表现与肾脏的组织学改变并不完全一致。比如，临床表现为肾病综合征，病理可以呈现为微小病变、轻微病变、轻度系膜增生、膜性肾病、膜增生性肾炎、局灶节段硬化等多种改变，其治疗方案及病情的发展结果也差别极大。因此，肾脏病理检查结果已经成为肾脏疾病诊断的金指标。

目前，超声引导穿刺的一种临床方案是患者由肾内科医务人员带领至超声科，由超声科医生独立在超声引导下进行肾穿刺，此方法不需要肾脏科医生直接参与，但超声科医生对患者的整体术前评估不如专科医生充分，无法及时评价取材质量、无法立即处理标本，患者出现大出血等并发症时缺乏抢救经验，患者返回病房路程较远，更易出现出血、感染等并发症。

超声引导穿刺的另一种临床方案是通过有资历的超声科医生至肾穿室协助肾脏科医生进行肾穿刺操作，由超声科医生行超声检查，手动测量肾脏位置及结构后告知患者屏气保证肾脏不会移位，同时告知肾脏科医生穿刺位置、进针角度、进针深度、扣动穿刺针扳机的时机。取材结束后立即由肾内科医生评估标本情况，此方式可以最大程度地保证病人的安全及取材质量。但超声科医生的经验以及与肾脏科医生的配合程度均会影响取材质量及操作安全性，排班困难也常常给肾穿刺操作带来不便。

由上可知，超声引导穿刺的操作过度依赖超声科，并且需要一名经验丰富的超声医生和一名经验丰富的目标对象所属科室的专科医生配合才能完成，一方面造成了人力浪费现象，另一方面两个科室的医生的配合无法确保穿刺操作的安全性。

发明内容

鉴于上述，本发明旨在提供一种超声穿刺的引导方法、装置以及设备，并相应地提出一种计算机可读存储介质，通过这些方面能够在脱离超声科医生的基础上实现精准穿刺，确保穿刺质量和操作安全性。

本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种超声穿刺的引导方法，包括：

依据目标对象的实时超声图像识别和标记目标对象的外轮廓；

依据目标对象的外轮廓确定表皮穿刺点；

通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置，利用穿刺针的针尖的位置引导穿刺。

在其中一种可能的实现方式中，若识别到穿刺针的针尖到达表皮穿刺点，则输出第一到位提示。

在其中一种可能的实现方式中，确定表皮穿刺点的同时确定在表皮穿刺点位置的进针深度。

在其中一种可能的实现方式中，若识别到穿刺针的针尖达到进针深度，则输出第二到位提示。

在其中一种可能的实现方式中，还包括：

若识别到穿刺针的针尖到达目标对象的外轮廓上，则输出第三到位提示。

在其中一种可能的实现方式中，在获得目标对象的位置和外轮廓的同时，还包括识别和标记目标对象内的病变区域。

在其中一种可能的实现方式中，还包括在识别到穿刺针的针尖到达表皮穿刺点后判断目标对象是否移位；

若未移位，则输出未移位信号并识别穿刺针的针尖是否到达目标对象的外轮廓上。

在其中一种可能的实现方式中，在超声探头保持不动的情况下，以超声图像的坐标系为基准，若相邻两帧超声图像中的表皮穿刺点之间的横向距离和纵向距离均小于第一预设距离，则判定目标对象未移位。

在其中一种可能的实现方式中，在超声探头保持不动的情况下，以超声图像的坐标系为基准，若预设时长内的超声图像中第一超声图像所占比例小于预设比例，其中第一超声图像的表皮穿刺点与其前一帧的第二超声图像的表皮穿刺点之间的横向距离和纵向距离均小于第一预设距离，则判定目标对象未移位。

在其中一种可能的实现方式中，通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置，包括：

识别超声图像中的穿刺针轮廓；

判断穿刺针轮廓的下端是否为梯形或三角形；

若否，则依据目标对象的轮廓以及穿刺针轮廓的下端确定穿刺针的针尖与轮廓的相对位置，作为穿刺针的针尖的位置。

在其中一种可能的实现方式中，若穿刺针轮廓的下端为梯形或三角形，则输出报警信号。

在其中一种可能的实现方式中，还包括：

穿刺结束后，依据超声图像识别并标记血肿区域。

在其中一种可能的实现方式中，确定在表皮穿刺点位置的进针深度，包括：

在超声探头位于表皮穿刺点，并且超声探头的纵轴与外轮廓的切线相垂直的状态下获取穿刺点超声图像；

获取穿刺点超声图像的中心线，将中心线与穿刺点超声图像的边缘的交点作为第一像素位置，将中心线与目标对象的外轮廓的交点作为进深点，进深点的像素位置作为第二像素位置；

测量第一像素位置与第二像素位置之间的距离，作为在表皮穿刺点位置的进针深度。

在其中一种可能的实现方式中，若表皮穿刺点的RGB值发生变化，则判定穿刺针的针尖到达表皮穿刺点。

第二方面，本发明提供了一种超声穿刺的引导装置，包括目标对象识别模块、穿刺点确定模块以及针尖识别模块；

目标对象识别模块用于依据目标对象的实时超声图像识别和标记目标对象的外轮廓；

穿刺点确定模块用于依据目标对象的外轮廓确定表皮穿刺点；

针尖识别模块用于通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置，利用穿刺针的针尖的位置引导穿刺。

第三方面，本发明提供了一种超声穿刺的引导设备，包括：

一个或多个处理器、存储器以及一个或多个计算机程序，其中一个或多个计算机程序被存储在存储器中，一个或多个计算机程序包括指令，当指令被设备执行时，使得设备执行如第一方面的任一可能实现方式的超声穿刺的引导方法。

第四方面，本发明提供了计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如第一方面的任一可能实现方式的超声穿刺的引导方法。

本发明的构思在于，通过图像处理技术对超声图像进行分析，获得目标对象的轮廓和最佳穿刺点，并实时监视穿刺针的穿刺进程，在脱离了超声科医生的基础上实现精准定位以及实时引导，提高了穿刺的质量和操作安全性。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明提供的超声穿刺的引导方法的流程图；

图2为本发明提供的确定表皮穿刺点的流程图；

图3为本发明提供的确定在表皮穿刺点位置的进针深度的流程图；

图4为本发明提供的通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置的流程图；

图5为本发明提供的超声穿刺的引导装置的结构示意图；

图6为本发明提供的穿刺点确定模块的结构示意图；

图7为本发明提供的进针深度确定模块的结构示意图；

图8为本发明提供的针尖识别模块的结构示意图；

图9为本发明提供的超声穿刺的引导设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

现有的临床实践中，超声引导穿刺的过程过多地依赖超声科医生，由此面临人力浪费的问题，同时两个科室的医生的配合也将影响到穿刺操作的安全性。

鉴于上述原因，本发明通过图像处理技术替代超声科医生进行目标对象的识别和穿刺过程的监督和引导，保证穿刺的准确性和操作的安全性。

针对前述核心构思，本发明提供了超声穿刺的引导方法。需要说明的是，本申请的引导方法至少适用于将肾脏和肝脏作为目标对象。该引导方法用于引导目标对象所属科室的医生进行穿刺。例如，在对肾脏进行穿刺时，该引导方法引导肾脏科医生在超声探头的辅助下进行穿刺。在对肝脏进行穿刺时，该引导方法引导肝脏科医生在超声探头的辅助下进行穿刺。

如图1所示，作为一个实施例，超声穿刺的引导方法可以包括如下步骤：

S110：依据目标对象的实时超声图像识别和标记目标对象的外轮廓。

在实际操作中，医生操作超声探头在被检者的目标对象部位采集超声图像。该步骤中，对采集到的实时超声图像进行图像处理，获得目标对象(例如，肾脏、肝脏等)的外轮廓。

具体地，在一种可能的实现方式中，在图像处理过程中，先对图像进行预处理，诸如图像去噪、图像增强、图像锐化等；然后对预处理后的图像进行边缘检测和轮廓特征提取。提取到轮廓特征后在图像中进行标记，以便医生区分目标对象与其周围组织。

在该步骤中，目标对象的外轮廓包括目标对象的整个轮廓。以肾脏为例，其包括肾包膜、肾盂及肾门，其整个轮廓呈椭球形。实际操作中，在对每帧超声图像进行图像处理后，若获得的轮廓特征不包括目标对象的完整轮廓，则筛除该超声图像。若获得的轮廓特征包括目标对象的完整轮廓，则依据该超声图像标记目标对象的外轮廓。

在一种可能的实现方式中，该步骤中，在识别和标记目标对象的外轮廓的同时，还识别目标对象周围的组织(如脏器等)，以确定目标对象相对于其他组织的位置、形状及大小等特征，为后续步骤中提供参考信息。。该步骤用以在穿刺前获得肾脏的大小和结构，为后续寻找穿刺位置及实施穿刺提供相关信息。

可以理解地，上述的相关信息至少包括目标对象的大小和结构特征。

考虑到目标对象可能存在一些病变，以肾脏为例，被检者有可能存在肾脏囊肿、肾脏结石等病变，也可能肾脏有明显出血。基于上述考虑，优选地，相关信息还包括目标对象内的病变区域。因此，在一种优选的实施方式中，该步骤也同时识别和标记目标对象的病变区域，确定是否存在不易穿刺的部位，若存在，则在后期的穿刺点确定和穿刺路径设计中需要将病变区域考虑在内。

在一种可能的实现方式中，该步骤中，还同时将目标对象按照预设方式分割成多个结构区域并在超声图像中标记图像中存在的目标对象的所有结构区域或指定的结构区域。以肾包膜为例，其包括肾上极和肾下极。由此，在一种可能的实现方式中，若超声图像中存在一个或多个结构区域，则在超声图像中将该一个或多个结构区域标记出来。在另一种可能的实现方式中，只在超声图像中标记指定的结构区域。以肾脏为例，肾穿刺中在肾下极上选择穿刺点，因此，在该步骤中在标记肾脏的整个外轮廓的基础上只标记肾下极的轮廓。在该实施例中，若超声图像中不存在肾下极，则超声图像中没有结构区域的标记。

在一种可能的实施例中，将实时超声图像输入训练好的全卷积神经网络(FullyConvolutional Neural Network,FCNN)模型，利用FCNN模型获得被检者的目标对象的外轮廓、目标对象内的病变区域以及目标对象的结构区域。

S120：依据目标对象的外轮廓确定表皮穿刺点。

具体地，在获得目标对象的外轮廓后，在目标对象所在的表皮上寻找最佳穿刺点，作为表皮穿刺点，并在实时超声图像中标记该表皮穿刺点。可以理解地，在上述基础上，若超声图像中未标记出表皮穿刺点，则说明超声图像中不包括表皮穿刺点。

在一种可能的实施方式中，医生依据目标对象的外轮廓手动在被检者的皮肤上选择表皮穿刺点。具体操作中，医生手动在该指定的结构区域(如肾下极所在的视野)内移动超声探头(即超声图像中存在指定的结构区域)，并依据超声探头所在的表皮位置与肾脏之间的位置关系和可能的穿刺路径确定该表皮位置是否为最佳穿刺点，找到最佳穿刺点后利用超声仪器手动在图像上指定最佳穿刺点，作为表皮穿刺点。

需要说明的是，对于某些目标对象，例如肾脏，需要抽取目标对象的正常组织，因此穿刺点确定和穿刺路径设计中需要规避病变区域，即与病变区域具有一定的距离。对于另外一些目标对象，例如甲状腺，需要抽取病变组织，因此穿刺点确定和穿刺路径设计中需要针对病变区域，即穿刺路径需要进入病变区域。

上述的实现方式中，医生在确定的最佳穿刺点对应的穿刺路径中需要考虑到病变区域。

在另一种可能的实现方式中，通过对超声图像进行图像处理确定表皮穿刺点。具体地，步骤S110中，每帧超声图像是在超声探头位于某个表皮位置并且超声探头相对于目标对象具有一定的照射角度的情况下拍摄形成的扇形图像，因此在步骤S120中，如图2所示，确定表皮穿刺点包括如下步骤：

S1201：依据目标对象的外轮廓从步骤S110中的多帧实时超声图像中筛选出存在指定的结构区域(如肾下极)的超声图像。

S1202：确定每帧超声图像的中心线，并确定每帧超声图像中中心线与该超声图像的边缘之间的交点，作为第一交点，以及每帧超声图像中中心线与目标对象的外轮廓之间的交点，作为第二交点。

S1203：计算每帧超声图像中第一交点与第二交点之间的距离。

S1204：将具有最小距离的超声图像对应的超声探头所在的表皮位置作为表皮穿刺点。

在该实现方式中，优选地，在确定每帧超声图像的中心线后，还包括：

对于提取正常组织的目标对象，若超声图像的中心线穿过病变区域，则将该超声图像筛除；对于提取病变组织的目标对象，若超声图像的中心线未穿过病变区域，则将该超声图像筛除。

在筛除不合格的超声图像后，确定剩余的超声图像中的第一交点和第二交点，并计算二者之间的距离。

在一种可能的实现方式中，优选地，在确定表皮穿刺点的同时确定在表皮穿刺点位置的进针深度，以便在穿刺过程中提供穿刺深度的参考。

在一种可能的实现方式中，将S1204中的最小距离直接作为在表皮穿刺点位置的进针深度。

但是，在实际操作中，具有最小距离的超声图像可能并不是在超声探头的纵轴垂直于目标对象的外轮廓的切线的情况下拍摄的，也就是说，该最小距离并不是在该表皮穿刺点位置进行穿刺的最小路径。

基于上述考虑，在一种优选的实施方式中，如图3所示，确定在表皮穿刺点位置的进针深度，包括如下步骤：

S310：在超声探头位于表皮穿刺点，并且超声探头的纵轴与外轮廓的切线相垂直的状态下获取超声图像，作为穿刺点超声图像。

S320：获取穿刺点超声图像的中心线，将中心线与穿刺点超声图像的边缘的交点作为第一像素位置，将中心线与穿刺点超声图像中目标对象的外轮廓的交点作为进深点，进深点的像素位置作为第二像素位置。

S330：测量第一像素位置与第二像素位置之间的距离，作为表皮穿刺点位置的进针深度。

在一种可能的实施方式中，该步骤可以通过与上述的FCNN模型相同或不同的神经网络模型来实现，并依据神经网络模型的输出结果在实时超声图像中标记表皮穿刺点的位置以及显示表皮穿刺点位置的进针深度。

可以理解地，在超声探头轻触被检者的表皮时，进针深度最大。实际操作中，超声探头与被检者表皮的接触势必引起表皮被挤压，从而导致进针深度的减小。由此，在实际穿刺过程中，实际的穿刺深度会大于进针深度。

S130：通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置，利用穿刺针的针尖的位置引导穿刺。也就是说，在穿刺过程中，超声探头实时跟踪针尖的运动过程，避免穿刺过程中穿刺针偏离预设的穿刺路径。特别地，在提取正常组织的目标对象的穿刺过程中，穿刺针的针尖的跟踪可以避免穿刺针进入病变区域而导致不利的结果。

具体操作中，医生首先将穿刺针放置在表皮穿刺点。

在一种可能的实施方式中，通过超声图像辅助识别穿刺针的针尖是否到达表皮穿刺点。

具体地，作为一个实施例，在步骤S110中获取的超声图像上每个像素点的RGB值。在将穿刺针放置到表皮穿刺点的过程中，医生利用超声探头拍摄穿刺针和目标对象，若超声图像中标记的表皮穿刺点的RGB值发生明显变化，则说明穿刺针到达了表皮穿刺点。若识别到穿刺针的针尖到达表皮穿刺点，则输出第一到位提示。该到位提示可以采用语音播报和/或在超声图像上以闪烁等方式进行显示来实现。

在上述标记指定的结构区域的实现方式中，在通过超声图像辅助识别穿刺针的针尖是否到达表皮穿刺点的过程中，若获得的超声图像中不存在指定的结构区域(如肾下极)的标记，说明超声探头所在位置与表皮穿刺点之间的距离超出预定范围，需要调整超声探头的位置。进一步地，在调整超声探头的位置之前，通过识别超声图像中目标对象周围的组织的特征确定超声探头与目标对象的相对位置，以确定超声探头的调整方向和调整距离。

在对一些目标对象(例如肾脏)实施穿刺前，医生告知被检者在穿刺过程中需要保持屏气状态以保证目标对象不会移位，在被检者开始屏气后方可进行穿刺。

考虑到被检者由于紧张情绪等因素，可能无法及时保持屏气，由此在一种可能的实施方式中，本申请的引导方法还包括在识别到穿刺针的针尖到达表皮穿刺点后判断目标对象是否移位。若未移位，则输出未移位信号，提示医生进行穿刺。随后识别穿刺针的针尖是否到达目标对象的外轮廓上。

在一种可能的实施方式中，在超声探头保持不动的情况下，以超声图像的坐标系为基准，若相邻两帧超声图像中的表皮穿刺点之间的横向(x轴方向)距离和纵向(y轴方向)距离均小于第一预设距离，则判定目标对象未移位。具体地，获取每帧超声图像上的表皮穿刺点的像素坐标，计算相邻两帧超声图像中表皮穿刺点的横向坐标之间的第一差值以及纵向坐标之间的第二差值，若第一差值和第二差值均小于第一预设距离，则判定目标对象未移位。

在另一种可能的实施方式中，在超声探头保持不动的情况下，以超声图像的坐标系为基准，若预设时长内的多帧超声图像中第一超声图像所占比例小于预设比例，其中第一超声图像的表皮穿刺点与其前一帧的第二超声图像的表皮穿刺点之间的横向距离和纵向距离均小于第一预设距离，则判定目标对象未移位。

例如，若半秒钟(对应产生10帧超声图像)内有小于2/3帧数的超声图像(记为第一超声图像)上的表皮穿刺点的横向坐标与其前一帧的超声图像(记为第二超声图像)的表皮穿刺点的横向坐标之间的第一差值以及第一超声图像上的表皮穿刺点的纵向坐标与第二超声图像的表皮穿刺点的纵向坐标之间的第二差值均小于第一预设距离，则判定目标对象未移位。

接续前文，在确定目标对象未移位的基础上，医生开始实施穿刺，在穿刺过程中，通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置，进而引导穿刺。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置，包括如下步骤：

S410：识别超声图像中的穿刺针轮廓。具体地，可以通过直线检测等方法识别穿刺针轮廓。

S420：判断穿刺针轮廓的下端是否为梯形或三角形。若是，则执行S440。若否，则执行S430。

S430：依据目标对象的轮廓以及穿刺针轮廓的下端确定穿刺针的针尖与轮廓的相对位置，作为穿刺针的针尖的位置。

S440：若穿刺针轮廓的下端为梯形或三角形，说明穿刺针的针尖超出了超声探头的视野范围，则输出报警信号，提示医生对超声探头进行调整，直至穿刺针的针尖进入视野后返回S420。

若穿刺针的针尖在视野内，则依据穿刺针的针尖的位置辅助医生确定穿刺的进程。

若识别到穿刺针的针尖到达目标对象的外轮廓上，则输出第三到位提示。具体操作中，通过语音播报和/或在超声图像上以闪烁等方式进行显示来实现到位提示。

在穿刺针未搭配穿刺枪的情况下，医生需将穿刺针刺入目标对象的外轮廓内的预定距离。若识别到穿刺针的针尖到达目标对象的外轮廓内，并且穿刺针的针尖与刺入点之间的距离为第二预设距离，则输出第四到位提示。医生接收到第四到位提示后方可停止穿刺。

在穿刺针搭配穿刺枪的情况下，医生在接收到第三到位提示后，需要扣动穿刺枪的扳机，利用穿刺枪将穿刺针穿入目标对象。

在一种优选的实施方式中，结合上述关于进针深度的优选实施例，若识别到穿刺针的针尖达到进针深度，则输出第二到位提示。具体操作中，通过语音播报和/或在超声图像上以闪烁等方式进行显示来实现到位提示。若接收到第二到位提示，说明穿刺针即将到达目标对象的外轮廓，此时医生的穿刺力度需要减小并保持平稳，并等待第三到位提示。

可以理解地，针对第一到位提示、第二到位提示、第三到位提示以及第四到位提示的语音播报内容以及闪烁方式互不相同。

在穿刺过程中，穿刺针可能穿破血管造成被检者大出血的情况。基于此，在优选的实施方式中，每次穿刺结束后还依据超声图像识别并标记血肿区域。具体操作中，医生操作超声探头在表皮穿刺点附近扫描目标对象，获得超声图像。通过图像处理确定超声图像内是否存在血肿区域。若存在血肿区域，则标记血肿区域的轮廓，用于指导医生对患者进行进一步处理。

基于上述说明，本申请的核心在于通过对超声图像的处理确定目标对象的整个轮廓，可选地获得目标对象的结构区域的轮廓以及目标对象中的病变区域，方便医生了解目标对象的整体状况。随后，借助超声图像确定表皮上的最佳穿刺点。然后在超声图像的辅助下跟踪穿刺针的针尖并引导下医生进行穿刺。穿刺结束后利用超声图像检查被检者是否存在血肿，辅助医生及时发现异常并及时处理。

相应于上述各实施例及优选方案，本发明还提供了一种超声穿刺的引导装置的实施例，如图5所示，具体可以包括目标对象识别模块510、穿刺点确定模块520以及针尖识别模块530。

目标对象识别模块510用于依据目标对象的实时超声图像识别和标记目标对象的外轮廓。

穿刺点确定模块520用于依据目标对象的外轮廓确定表皮穿刺点。

针尖识别模块530用于通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置，利用穿刺针的针尖的位置引导穿刺。

在其中一种可能的实现方式中，如图6所示，穿刺点确定模块520包括筛选子模块5201、中心线及交点确定子模块5202、第一距离计算子模块5203以及最小距离确定子模块5204。

筛选子模块5201用于依据目标对象的外轮廓从多帧实时超声图像中筛选出存在指定的结构区域(如肾下极)的超声图像。

中心线及交点确定子模块5202用于确定每帧超声图像的中心线，确定每帧超声图像中中心线与该超声图像的边缘之间的交点，作为第一交点，以及每帧超声图像中中心线与目标对象的外轮廓之间的交点，作为第二交点。

第一距离计算子模块5203用于计算每帧超声图像中第一交点与第二交点之间的距离。

最小距离确定子模块5204用于将具有最小距离的超声图像对应的超声探头所在的表皮位置作为表皮穿刺点。

在其中一种可能的实现方式中，如图5所示，超声穿刺的引导装置还包括进针深度确定模块540。

在其中一种可能的实现方式中，如图7所示，进针深度确定模块540包括穿刺点超声图像获得子模块5401、像素位置获得子模块5402以及第二距离计算子模块5403。

穿刺点超声图像获得子模块5401用于在超声探头位于表皮穿刺点，并且超声探头的纵轴与外轮廓的切线相垂直的状态下获取超声图像，作为穿刺点超声图像。

像素位置获得子模块5402用于获取穿刺点超声图像的中心线，将中心线与穿刺点超声图像的边缘的交点作为第一像素位置，将中心线与穿刺点超声图像中目标对象的外轮廓的交点作为进深点，进深点的像素位置作为第二像素位置。

第二距离计算子模块5403用于测量第一像素位置与第二像素位置之间的距离，作为表皮穿刺点位置的进针深度。

在其中一种可能的实现方式中，如图8所示，针尖识别模块530包括穿刺针轮廓识别子模块5301、判断子模块5302、针尖位置确定子模块5303以及报警子模块5304。

穿刺针轮廓识别子模块5301用于识别超声图像中的穿刺针轮廓。

判断子模块5302用于判断穿刺针轮廓的下端是否为梯形或三角形。

针尖位置确定子模块5303用于在穿刺针轮廓的下端不是梯形或三角形的情况下依据目标对象的轮廓以及穿刺针轮廓的下端确定穿刺针的针尖与轮廓的相对位置，作为穿刺针的针尖的位置。

报警子模块5304用于在穿刺针轮廓的下端是梯形或三角形的情况下输出报警信号。

应理解以上图5-8所示的超声穿刺的引导装置的各个部件的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些部件可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现；也可以全部以硬件的形式实现；还可以部分部件以软件通过处理元件调用的形式实现，部分部件通过硬件的形式实现。例如，某个上述模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在电子设备的某一个芯片中实现。其它部件的实现与之类似。此外这些部件全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个部件可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。

例如，以上这些部件可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit；以下简称：ASIC)，或，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor；以下简称：DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array；以下简称：FPGA)等。再如，这些部件可以集成在一起，以片上***(System-On-a-Chip；以下简称：SOC)的形式实现。

综合上述各实施例及其优选方案，本领域技术人员可以理解的是，在实际操作中，本发明适用于多种实施方式，本发明以下述载体作为示意性说明：

(1)一种超声穿刺的引导设备，其可以包括：

一个或多个处理器、存储器以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述设备执行时，使得所述设备执行前述实施例或等效实施方式的步骤/功能。

图9为本发明的超声穿刺的引导设备的实施例的结构示意图，其中，该设备可以是电子设备也可以是内置于上述电子设备的电路设备。上述电子设备可以为PC、智能终端(手机、平板、手表、眼镜等)、智能电视、智慧屏等。本实施例对超声穿刺的引导设备的具体形式不作限定。

具体如图9所示，超声穿刺的引导设备900包括处理器910和存储器930。其中，处理器910和存储器930之间可以通过内部连接通路互相通信，传递控制和/或数据信号，该存储器930用于存储计算机程序，该处理器910用于从该存储器930中调用并运行该计算机程序。上述处理器910可以和存储器930可以合成一个处理装置，更常见的是彼此独立的部件，处理器910用于执行存储器930中存储的程序代码来实现上述功能。具体实现时，该存储器930也可以集成在处理器910中，或者，独立于处理器910。

除此之外，为了使得超声穿刺的引导设备900的功能更加完善，该设备900还可以包括输入单元960、显示单元970、音频电路980、摄像头990和传感器901等中的一个或多个，所述音频电路还可以包括扬声器982、麦克风984等。其中，显示单元970可以包括显示屏。

进一步地，上述超声穿刺的引导设备900还可以包括电源950，用于给该设备900中的各种器件或电路提供电能。

应理解，图9所示的超声穿刺的引导设备900能够实现前述实施例提供的方法的各个过程。该设备900中的各个部件的操作和/或功能，可分别为了实现上述方法实施例中的相应流程。具体可参见前文中关于方法、装置等实施例的描述，为避免重复，此处适当省略详细描述。

应理解，图9所示的超声穿刺的引导设备900中的处理器910可以是片上***SOC，该处理器910中可以包括中央处理器(Central Processing Unit；以下简称：CPU)，还可以进一步包括其他类型的处理器，例如：图像处理器(Graphics Processing Unit；以下简称：GPU)等，具体在下文中再作介绍。

总之，处理器910内部的各部分处理器或处理单元可以共同配合实现之前的方法流程，且各部分处理器或处理单元相应的软件程序可存储在存储器930中。

(2)一种可读存储介质，在可读存储介质上存储有计算机程序或上述装置，当计算机程序或上述装置被执行时，使得计算机执行前述实施例或等效实施方式的步骤/功能。

在本发明所提供的几个实施例中，任一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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的某些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如下所述软件产品的形式体现出来。

(3)一种计算机程序产品(该产品可以包括上述装置)，该计算机程序产品在终端设备上运行时，使终端设备执行前述实施例或等效实施方式的超声穿刺的引导方法。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施方法中的全部或部分步骤可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述计算机程序产品可以包括但不限于是指APP；接续前文，上述设备/终端可以是一台计算机设备(例如手机、PC终端、云平台、服务器、服务器集群或者诸如媒体网关等网络通信设备等)。并且，该计算机设备的硬件结构还可以具体包括：至少一个处理器，至少一个通信接口，至少一个存储器和至少一个通信总线；处理器、通信接口、存储器均可以通过通信总线完成相互间的通信。其中，处理器可能是一个中央处理器CPU、DSP、微控制器或数字信号处理器，还可包括GPU、嵌入式神经网络处理器(Neural-network Process Units；以下简称：NPU)和图像信号处理器(Image Signal Processing；以下简称：ISP)，该处理器还可包括特定集成电路ASIC，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路等，此外，处理器可以具有操作一个或多个软件程序的功能，软件程序可以存储在存储器等存储介质中；而前述的存储器/存储介质可以包括：非易失性存储器(non-volatile memory)，例如非可移动磁盘、U盘、移动硬盘、光盘等，以及只读存储器(Read-Only Memory；以下简称：ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory；以下简称：RAM)等。

本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，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的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

本领域技术人员可以意识到，本说明书中公开的实施例中描述的各模块、单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方式来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以及，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于装置、设备等实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以相关之处可参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置、设备等实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块、单元等可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个地方，例如***网络的节点上。具体可根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块、单元来实现上述实施例方案的目的。本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (17)

1.一种超声穿刺的引导方法，其特征在于，包括：

依据目标对象的实时超声图像识别和标记所述目标对象的外轮廓；

依据所述目标对象的外轮廓确定表皮穿刺点；

通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置，利用所述穿刺针的针尖的位置引导穿刺；

其中，依据所述目标对象的外轮廓确定表皮穿刺点，具体包括：

依据目标对象的外轮廓从多帧实时超声图像中筛选出存在指定的结构区域的超声图像；

确定每帧超声图像的中心线，并确定每帧超声图像中中心线与该超声图像的边缘之间的交点，作为第一交点，以及每帧超声图像中中心线与目标对象的外轮廓之间的交点，作为第二交点；

计算每帧超声图像中第一交点与第二交点之间的距离；

将具有最小距离的超声图像对应的超声探头所在的表皮位置作为所述表皮穿刺点。

2.根据权利要求1所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，若识别到穿刺针的针尖到达所述表皮穿刺点，则输出第一到位提示。

3.根据权利要求2所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，确定所述表皮穿刺点的同时确定在所述表皮穿刺点位置的进针深度。

4.根据权利要求3所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，若识别到穿刺针的针尖达到所述进针深度，则输出第二到位提示。

5.根据权利要求4所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，还包括：

若识别到穿刺针的针尖到达所述目标对象的外轮廓上，则输出第三到位提示。

6.根据权利要求1所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，在获得所述目标对象的位置和外轮廓的同时，还包括识别和标记所述目标对象内的病变区域。

7.根据权利要求2所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，还包括在识别到穿刺针的针尖到达所述表皮穿刺点后判断所述目标对象是否移位；

若未移位，则输出未移位信号并识别穿刺针的针尖是否到达所述目标对象的外轮廓上。

8.根据权利要求7所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，在超声探头保持不动的情况下，以超声图像的坐标系为基准，若相邻两帧超声图像中的表皮穿刺点之间的横向距离和纵向距离均小于第一预设距离，则判定所述目标对象未移位。

9.根据权利要求7所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，在超声探头保持不动的情况下，以超声图像的坐标系为基准，若预设时长内的超声图像中第一超声图像所占比例小于预设比例，其中所述第一超声图像的表皮穿刺点与其前一帧的第二超声图像的表皮穿刺点之间的横向距离和纵向距离均小于第一预设距离，则判定所述目标对象未移位。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，通过实时超声图像识别所述穿刺针的针尖的位置，包括：

识别超声图像中的穿刺针轮廓；

判断所述穿刺针轮廓的下端是否为梯形或三角形；

若否，则依据所述目标对象的轮廓以及所述穿刺针轮廓的下端确定所述穿刺针的针尖与所述轮廓的相对位置，作为所述穿刺针的针尖的位置。

11.根据权利要求10所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，若所述穿刺针轮廓的下端为梯形或三角形，则输出报警信号。

12.根据权利要求1所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，还包括：

穿刺结束后，依据超声图像识别并标记血肿区域。

13.根据权利要求3所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，确定在所述表皮穿刺点位置的进针深度，包括：

在超声探头位于所述表皮穿刺点，并且所述超声探头的纵轴与所述外轮廓的切线相垂直的状态下获取穿刺点超声图像；

获取所述穿刺点超声图像的中心线，将所述中心线与所述穿刺点超声图像的边缘的交点作为第一像素位置，将所述中心线与所述目标对象的外轮廓的交点作为进深点，所述进深点的像素位置作为第二像素位置；

测量所述第一像素位置与所述第二像素位置之间的距离，作为在所述表皮穿刺点位置的进针深度。

14.根据权利要求2所述的超声穿刺的引导方法，其特征在于，若所述表皮穿刺点的RGB值发生变化，则判定所述穿刺针的针尖到达所述表皮穿刺点。

15.一种超声穿刺的引导装置，其特征在于，包括目标对象识别模块、穿刺点确定模块以及针尖识别模块；

所述目标对象识别模块用于依据目标对象的实时超声图像识别和标记所述目标对象的外轮廓；

所述穿刺点确定模块用于依据所述目标对象的外轮廓确定表皮穿刺点；

所述针尖识别模块用于通过实时超声图像识别穿刺针的针尖的位置，利用所述穿刺针的针尖的位置引导穿刺；

其中，所述穿刺点确定模块包括筛选子模块、中心线及交点确定子模块、第一距离计算子模块以及最小距离确定子模块；

所述筛选子模块用于依据所述目标对象的外轮廓从多帧实时超声图像中筛选出存在指定的结构区域的超声图像；

所述中心线及交点确定子模块用于确定每帧超声图像的中心线，确定每帧超声图像中中心线与该超声图像的边缘之间的交点，作为第一交点，以及每帧超声图像中中心线与目标对象的外轮廓之间的交点，作为第二交点；

所述第一距离计算子模块用于计算每帧超声图像中第一交点与第二交点之间的距离；

所述最小距离确定子模块用于将具有最小距离的超声图像对应的超声探头所在的表皮位置作为表皮穿刺点。

16.一种超声穿刺的引导设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器、存储器以及一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述引导设备执行时，使得所述引导设备执行如权利要求1-14中任一项所述的超声穿刺的引导方法。

17.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-14中任一项所述的超声穿刺的引导方法。

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