可見光皮膚圖像的靜脈顯像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種皮膚圖像的靜脈顯像方法，具體講是一種針對可見皮膚圖像的快 捷靜脈顯像方法，屬于信息感知與識別領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 一百多年前，人類的醫(yī)學(xué)進(jìn)步到開始運(yùn)用靜脈穿刺術(shù)來抽血和注射治療，實(shí)施這 種醫(yī)學(xué)技術(shù)的關(guān)鍵是首先要設(shè)法找到人體的靜脈，才能下針穿刺進(jìn)行后續(xù)的治療。目前，臨 床所使用的定位靜脈的方法主要有兩種：目視法一一以裸視來尋找和定位靜脈。這種方法 僅適合于靜脈位置較表淺且突出的病人，對于靜脈的大小、彎曲與分叉的狀態(tài)，實(shí)際上無法 保證一目了然；觸摸法一一以觸摸的感覺來尋找和定位靜脈。這種方法是醫(yī)護(hù)人員憑借多 年的經(jīng)驗(yàn)，通過觸摸皮膚的感覺分辨出靜脈與周圍組織的質(zhì)性不同，從而確定出靜脈的位 置及深淺。有些患者的皮膚特點(diǎn)不利于觀察尋找靜脈，如膚色較深，或者皮下脂肪較多，或 者體表毛發(fā)較多；有些患者則靜脈較細(xì)，如兒童。對于這些患者，用傳統(tǒng)的目視法或者觸摸 法都很難快速準(zhǔn)確地確定靜脈的位置，這就給治療帶來很大的困難，反復(fù)穿刺也給患者帶 來很大的痛苦。
[0003] 當(dāng)前，國內(nèi)外現(xiàn)有的靜脈顯像均依賴于附加設(shè)備，如近紅外成像、多光譜相機(jī)或者 超聲波技術(shù)。其中，近紅外靜脈成像應(yīng)用得最為廣泛，它使用紅外LED發(fā)出近紅外光照射皮 膚，配以CCD攝像頭和圖像采集卡來生成圖像。由于血液中的血紅蛋白對波長為0. 72~ I. IOum的入射光線有較強(qiáng)的吸收特性，結(jié)合其它皮膚組織對近紅外光線的反射和透射，將 信息經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和圖像處理，最后將靜脈顯示在圖像或者屏幕上供醫(yī)護(hù)人員實(shí)時觀測。 近期技術(shù)中，Prabhu[l]和Kavitha[2]等人采用紅外光源照射皮膚，利用近紅外成像設(shè)備 獲取靜脈圖像，然后采用不同的圖像處理算法提取其中的靜脈。2012年12月12日，中國發(fā) 明專利申請CN 102813504A公開了一種多光譜三維靜脈圖像顯示裝，其利用紅外光源發(fā)出 一種或多種近紅外光并照射在被檢測區(qū)域，該紅外光經(jīng)過皮膚反射后經(jīng)可見光截止紅外透 過濾光片進(jìn)入攝像機(jī)，兩個攝像機(jī)可采集到不同角度的皮膚圖像，經(jīng)計(jì)算處理后可得到靜 脈的位置與深度圖。
[0004] 有的研宄人員利用多光譜相機(jī)拍攝不同波長下的皮膚圖像從而檢測靜脈。 Wieringa[3]等采用立體成像技術(shù)提取皮下淺表靜脈，利用兩臺相機(jī)分別拍攝多光譜皮膚 圖像，通過調(diào)整圖像對比度增強(qiáng)其中的靜脈信息，利用3D顯示設(shè)備觀察靜脈。Shahzad[4] 等將人體皮膚分為四類，利用多光譜相機(jī)針對每一類皮膚尋找最優(yōu)近紅外波長，使靜脈圖 像的對比度達(dá)到最大。
[0005] 另有研宄人員開發(fā)了基于超聲波的靜脈顯像技術(shù)。屈學(xué)民[5]等利用超聲波在傳 播中的反射散射特性，把幾兆至十幾兆的高頻超聲脈沖發(fā)射到人體，在超聲波傳播過程中， 遇到聲阻抗不同的組織界面時，有部分能量透射過去，也有部分能量被反射回來。這樣，發(fā) 射脈沖與回波脈沖之間的時間間隔決定了皮膚表面和靜脈的距離。趙蘭平等[6]利用高分 辨B型超聲儀檢測橈動脈或其他淺表動脈的橫切面和縱切面，形成二維血管運(yùn)動圖像，采 用復(fù)合壓力與B超的檢測裝置，同步采集橈動脈等處淺表動脈的壓力脈圖和超聲脈圖。但 該方法檢測的是橈動脈圖像，而不是靜脈圖像。
[0006] 以上這些血管顯像技術(shù)均需附加額外的設(shè)備或者裝置，如超聲波發(fā)射和接收裝 置、紅外光發(fā)射和成像裝置、多光譜相機(jī)，等等，這就增加了顯像儀器的體積、重量，并且也 大大提高了成本。例如，目前市場上出售的靜脈紅外顯像儀價格均高達(dá)9000人民幣左右。 也有學(xué)者針對可見光圖像研宄皮膚及血管，如蔣大林等[7]采用數(shù)字圖像處理的方法對皮 膚表面毛細(xì)血管圖像進(jìn)行處理和檢測，利用此方法對雀斑治療效果進(jìn)行了分析。雖然其算 法的處理對象也是可見光圖像，但是檢測的目標(biāo)是皮膚表面的毛細(xì)血管，而不是靜脈。通常 毛細(xì)血管位于皮膚表層，是可以用肉眼觀察到的，而靜脈則位于人體皮膚的真皮層以下，從 可見光圖像中通常是無法直接觀察，導(dǎo)致此種方法無法對靜脈圖像進(jìn)行處理和檢測。
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