介入式医疗器械兴趣区域的提取方法及系统与流程

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1.本发明涉及roi提取技术领域，具体地，涉及一种介入式医疗器械兴趣区域的提取方法、系统、电子设备及存储介质。

背景技术：

2.在目前的临床中，介入式手术凭借创伤口小，已经成为心脑血管病症的主要手段，而介入式手术通常是基于dsa影像的辅助下进行，通过介入式医疗器械等医疗器材，将特定的器械输送到人体病变部位进行微创。dsa影像通常为二维图像，且为灰度阈值图，因此一些常用图像指标，比如对比度，并不适用，故很容易引起曝光过度等问题，导致无法在dsa影像上进行精确的roi提取；针对相关技术中存在dsa影像质量低，处理时间过长的问题，目前还没有提出有效的解决方案。
3.roi的提取方法一般都和图像的特点相关，由于介入式医疗器械通常为j形或不规则形状，因此需要较高的分辨率，导致dsa影像尺寸都较大，且由于dsa影像中普遍存在背景区域与roi灰度差别低等现象，常用的阈值分割等算法已经无法满足需求，存在计算速度慢，耗时久，精度差等问题。
4.专利文献cn114092695a的发明专利公开了一种基于分割模型的roi提取方法及装置，该方法通过获取待处理图像并进行roi定位处理，得到第一定位图像；基于分割模型得到第一定位图像各顶点区域的分割掩码；基于所述分割掩码拟合计算得到roi的顶点；根据所述顶点确定roi，以实现待处理图像中roi的提取。
5.但是专利文献cn114092695a通过边缘点拟合求得roi的边缘线框，流程相对复杂，计算耗费时间久，要求硬件性能高，不易实现；且该方法通过区域均值计算得到分割阈值，使用阈值分割算法，只能应用在多位彩图中，无法应用于dsa影像等黑白阈值图中。
6.专利文献cn114882539a的发明专利公开了一种静脉图像roi提取方法及装置，提取方法通过采集用户手指的指静脉图像；采用边缘检测算法获取指静脉图像的上手指轮廓边缘和下手指轮廓边缘；对指静脉图像中间区域进行直线检测，获得校准直线；基于校准直线对上手指轮廓边缘和手指轮廓边缘进行校正得到边缘，并基于内切线对指静脉图像进行roi提取。
7.但是，专利文献cn114882539a采用边缘检测算子，相对增加了计算时间，且只能应用于高分辨率、高质量的静脉图像当中，无法应用于介入式手术的dsa影像中。

技术实现要素：

8.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种介入式医疗器械兴趣区域的提取方法、系统、电子设备及存储介质。
9.根据本发明提供的一种介入式医疗器械兴趣区域的提取方法，包括：
10.寻求定位点步骤：对原始dsa影像分割后的二值化矩阵寻求器械的头端定位点坐标；
11.roi像素尺寸定义步骤：确定器械的参数信息，计算出器械在dsa影像中像素的放大率，建立真实器械和像素值的映射，确定出roi矩形框的长宽像素尺寸；
12.实时显示步骤：以所述定位点为中心，所述roi矩形框的长宽像素尺寸为roi范围，进而对当前帧的roi进行提取并在dsa影像中实时显示。
13.优选地，所述寻求定位点步骤包括：
14.步骤s1：获取dsa影像数据并筛选出有效影像数据；
15.步骤s2：将所述有效影像数据划分为训练集和测试集；
16.步骤s3：根据所述训练集训练模型，从所述测试集中提取介入式医疗器械特征；
17.步骤s4：定义介入式医疗器械特征头端的坐标为定位点；
18.优选地，roi像素尺寸定义步骤包括：
19.步骤a：确定器械的参数信息并测量器械前端弯型的真实尺寸；
20.步骤b：将器械的真实尺寸和器械在dsa影像中的放大尺寸建立映射；
21.步骤c：将器械的真实尺寸转换为dsa影像中器械兴趣区域roi的边框像素尺寸。
22.优选地，所述参数信息通过在自动化手术开始前选用的器械型号来确定，并且术前在工作区释放器械，确保器械处于自由状态，测量器械前端弯型的真实尺寸；
23.所述步骤b通过探测板成像后计算dsa影像的像素放大率，并且实时获取dsa影像参数，确定当前帧dsa影像下的毫米单位制和像素点数的对应关系；
24.所述步骤c通过定义像素比例尺，将厘米单位制对应为像素单位制。
25.根据本发明提供的一种介入式医疗器械兴趣区域的提取系统，包括：
26.寻求定位点模块：对原始dsa影像分割后的二值化矩阵寻求器械的头端定位点坐标；
27.roi像素尺寸定义模块：确定器械的参数信息，计算出器械在dsa影像中像素的放大率，建立真实器械和像素值的映射，确定出roi矩形框的长宽像素尺寸；
28.实时显示模块：以所述定位点为中心，所述roi矩形框的长宽像素尺寸为roi范围，进而对当前帧的roi进行提取并在dsa影像中实时显示。
29.优选地，所述寻求定位点模块包括：
30.模块m1：获取dsa影像数据并筛选出有效影像数据；
31.模块m2：将所述影像数据划分为训练集和测试集；
32.模块m3：根据所述训练集训练模型，从所述测试集中提取介入式医疗器械特征；
33.模块m4：定义介入式医疗器械特征头端的坐标为定位点；
34.优选地，roi像素尺寸定义模块包括：
35.模块a：确定器械的参数信息并测量器械前端弯型的真实尺寸；
36.模块b：将器械的真实尺寸和器械在dsa影像中的放大尺寸建立映射；
37.模块c：将器械的真实尺寸转换为dsa影像中器械兴趣区域roi的边框像素尺寸。
38.优选地，所述参数信息通过在自动化手术开始前选用的器械型号来确定，并且术前在工作区释放器械，确保器械处于自由状态，测量器械前端弯型的真实尺寸；
39.所述模块b通过探测板成像后计算dsa影像的像素放大率，并且实时获取dsa影像参数，确定当前帧dsa影像下的毫米单位制和像素点数的对应关系；
40.所述模块c通过定义像素比例尺，将厘米单位制对应为像素单位制。
41.根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的介入式医疗器械兴趣区域的提取方法的步骤。
42.根据本发明提供的一种介入式医疗器械兴趣区域的提取电子设备，包括：控制器；
43.所述控制器包括所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述控制器包括所述的介入式医疗器械兴趣区域的提取系统。
44.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
45.1、本发明通过对dsa影像数据在本地进行训练，对器械头端进行特征提取来定义定位点，通过建立的真实尺寸和dsa像素尺寸的映射和比例尺，来确定roi的边界尺寸，实现对当前帧的roi提取。
46.2、本发明通过在dsa影像数据集上进行验证，确定了本发明对介入式医疗器械兴趣区域roi的提取具有较大的有效性。
47.3、本发明根据已知参数实现了roi的快速提取，解决了dsa影像的低质量导致的器械部位不清晰的问题，在确保了提取速度的同时，还能保证roi提取的有效率。
附图说明
48.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
49.图1为本发明的流程示意图。
50.图2为本发明的探测板像素示意图。
51.图3为本发明的dsa成像示意图。
52.图4为本发明的roi实时显示示意图。
53.图5为本发明的包含像素信息的roi实时显示示意图。
具体实施方式
54.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
55.本方法的目的是在实时dsa影像中对介入式导管等医疗器械的roi进行全自动的提取。本发明中roi表示机器视觉、图像处理中，从被处理的图像以矩形框、圆、椭圆、不规则多边形的方式框选出需要突出显示的兴趣区域。
56.根据本发明提供的一种介入式医疗器械兴趣区域的提取方法，如图1所示，包括：
57.寻求定位点步骤：对原始dsa影像分割后的二值化矩阵寻求器械的头端定位点坐标。寻求定位点步骤包括：步骤s1：获取dsa影像数据并筛选出有效影像数据。步骤s2：将所述有效影像数据划分为训练集和测试集。步骤s3：根据所述训练集训练模型，从所述测试集中提取介入式医疗器械特征，步骤s4：定义介入式医疗器械特征头端的坐标为定位点。
58.具体地，从介入式手术病例数据库系统中获取dsa影像数据，筛选出含有介入式器械等医疗器械的有效影像数据，将有效影像数据按照通用比例定义为训练集和测试集。仿照unet训练模型，从dsa影像中提取器械头端的特征信息，定义器械头端的特征坐标为定位
点。
59.roi像素尺寸定义步骤：确定器械的参数信息，计算出器械在dsa影像中像素的放大率，建立真实器械和像素值的映射，确定出roi矩形框的长宽像素尺寸。roi像素尺寸定义步骤包括：步骤a：确定器械的参数信息并测量器械前端弯型的真实尺寸。其中，所述参数信息通过在自动化手术开始前选用的器械型号来确定，并且术前在工作区释放器械，确保器械处于自由状态，测量器械前端弯型的真实尺寸。步骤b：将器械的真实尺寸和器械在dsa影像中的放大尺寸建立映射。通过探测板成像后计算dsa影像的像素放大率，并且实时获取dsa影像参数，确定当前帧dsa影像下的毫米单位制和像素点数的对应关系。步骤c：将器械的真实尺寸转换为dsa影像中器械兴趣区域roi的边框像素尺寸。通过定义像素比例尺，将厘米单位制对应为像素单位制。
60.具体地，通过确定的定位点，以像素为单位，用变量(width_roi_pixels,height_roi_pixels)来代表roi的边界尺寸大小。在自动化手术开始前，通过选用的器械型号来确定器械的参数信息；其次释放器械，确保器械处于自由状态，测量器械前端弯型的尺寸。最后通过探测板成像后计算dsa影像的像素放大率，将真实的器械尺寸和器械在dsa影像中的放大尺寸建立映射，如图2和图3所示。通过获取dsa影像下当前帧的毫米单位制和像素点数的对应关系，由此可以定义像素比例尺。将器械的真实尺寸转换为roi的边框像素尺寸(width_roi_pixels,height_roi_pixels)。
61.实时显示步骤：以所述定位点为中心，所述roi矩形框的长宽像素尺寸为roi范围，进而对当前帧的roi进行提取并在dsa影像中实时显示。
62.具体地，通过模型提取出的头端特征作为定位点，以该定位点作为roi的中心点；通过定义的像素比例尺，可以计算出dsa影像中的roi的边界尺寸；从roi的中心点向外拓展roi的边界长宽尺寸，从而确定roi的矩形框，实现对当前帧的roi提取。最后将roi区别于dsa初始影像的黑白像素，高亮显示在当前帧影像下，并将定位点以marker点的形式，突出显示在roi矩形框的中心处，显示效果如图4和图5所示。
63.本发明通过对dsa影像数据在本地进行训练，对器械头端进行特征提取来定义定位点，通过建立的真实尺寸和dsa像素尺寸的映射和比例尺，来确定roi的边界尺寸，实现对当前帧的roi提取。
64.本发明还提供了一种介入式器械兴趣区域的提取系统，本领域技术人员可以通过执行所述介入式器械兴趣区域的提取方法的步骤流程实现所述介入式器械兴趣区域的提取系统，即可以将所述介入式器械兴趣区域的提取方法理解为所述介入式器械兴趣区域的提取系统的优选实施方式。
65.根据本发明提供的一种介入式器械兴趣区域的提取系统，包括：
66.寻求定位点模块：对原始dsa影像分割后的二值化矩阵寻求器械的头端定位点坐标。
67.具体地，寻求定位点模块包括：模块m1：获取dsa影像数据并筛选出有效影像数据。模块m2：将所述有效影像数据划分为训练集和测试集。模块m3：根据所述训练集训练模型，从所述测试集中提取介入式器械特征。模块m4：定义介入式器械特征头端的坐标为定位点。
68.roi像素尺寸定义模块：确定器械的参数信息，计算出器械在dsa影像中像素的放大率，建立真实器械和像素值的映射，确定出roi矩形框的长宽像素尺寸。
69.具体地，roi像素尺寸定义模块包括：模块a：确定器械的参数信息并测量器械前端弯型的真实尺寸。其中，器械的参数信息通过在自动化手术开始前选用的器械型号来确定，并且术前在工作区释放器械，确保器械处于自由状态，测量器械前端弯型的真实尺寸。模块b：将器械的真实尺寸和器械在dsa影像中的放大尺寸建立映射。通过探测板成像后计算dsa影像的像素放大率，并且实时获取dsa影像参数，确定当前帧dsa影像下的毫米单位制和像素点数的对应关系。模块c：将器械的真实尺寸转换为dsa影像中器械兴趣区域roi的边框像素尺寸。通过定义像素比例尺，将厘米单位制对应为像素单位制。
70.实时显示模块：以所述定位点为中心，所述roi矩形框的长宽像素尺寸为roi范围，进而对当前帧的roi进行提取并在dsa影像中实时显示。
71.根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的介入式器械兴趣区域的提取方法的步骤。
72.根据本发明提供的一种介入式器械兴趣区域的提取电子设备，包括：控制器；
73.所述控制器包括所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述控制器包括所述的介入式器械兴趣区域的提取系统。
74.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
75.本发明的介入式医疗器械包括但不限于介入式导管、介入式导丝、介入式支架和介入式球囊等。本技术的工作原理以介入式导管为例进行阐述，由于介入式导丝、介入式支架和介入式气囊等器械的工作原理均与介入式导管相同，在此不作赘述。
76.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：

1.一种介入式医疗器械兴趣区域的提取方法，其特征在于，包括：寻求定位点步骤：对原始dsa影像分割后的二值化矩阵寻求器械的头端定位点坐标；roi像素尺寸定义步骤：确定器械的参数信息，计算出器械在dsa影像中像素的放大率，建立真实器械和像素值的映射，确定出roi矩形框的长宽像素尺寸；实时显示步骤：以所述定位点为中心，所述roi矩形框的长宽像素尺寸为roi范围，进而对当前帧的roi进行提取并在dsa影像中实时显示。2.根据权利要求1所述的介入式医疗器械兴趣区域的提取方法，其特征在于，所述寻求定位点步骤包括：步骤s1：获取dsa影像数据并筛选出有效影像数据；步骤s2：将所述有效影像数据划分为训练集和测试集；步骤s3：根据所述训练集训练模型，从所述测试集中提取介入式医疗器械特征；步骤s4：定义介入式医疗器械特征头端的坐标为定位点。3.根据权利要求1所述的介入式医疗器械兴趣区域的提取方法，其特征在于，roi像素尺寸定义步骤包括：步骤a：确定器械的参数信息并测量器械前端弯型的真实尺寸；步骤b：将器械的真实尺寸和器械在dsa影像中的放大尺寸建立映射；步骤c：将器械的真实尺寸转换为dsa影像中器械兴趣区域roi的边框像素尺寸。4.根据权利要求3所述的介入式医疗器械兴趣区域的提取方法，其特征在于，所述参数信息通过在自动化手术开始前选用的器械型号来确定，并且术前在工作区释放器械，确保器械处于自由状态，测量器械前端弯型的真实尺寸；所述步骤b通过探测板成像后计算dsa影像的像素放大率，并且实时获取dsa影像参数，确定当前帧dsa影像下的毫米单位制和像素点数的对应关系；所述步骤c通过定义像素比例尺，将厘米单位制对应为像素单位制。5.一种介入式医疗器械兴趣区域的提取系统，其特征在于，包括：寻求定位点模块：对原始dsa影像分割后的二值化矩阵寻求器械的头端定位点坐标；roi像素尺寸定义模块：确定器械的参数信息，计算出器械在dsa影像中像素的放大率，建立真实器械和像素值的映射，确定出roi矩形框的长宽像素尺寸；实时显示模块：以所述定位点为中心，所述roi矩形框的长宽像素尺寸为roi范围，进而对当前帧的roi进行提取并在dsa影像中实时显示。6.根据权利要求5所述的介入式医疗器械兴趣区域的提取系统，其特征在于，所述寻求定位点模块包括：模块m1：获取dsa影像数据并筛选出有效影像数据；模块m2：将所述有效影像数据划分为训练集和测试集；模块m3：根据所述训练集训练模型，从所述测试集中提取介入式医疗器械特征；模块m4：定义介入式医疗器械特征头端的坐标为定位点。7.根据权利要求5所述的介入式医疗器械兴趣区域的提取系统，其特征在于，roi像素尺寸定义模块包括：模块a：确定器械的参数信息并测量器械前端弯型的真实尺寸；模块b：将器械的真实尺寸和器械在dsa影像中的放大尺寸建立映射；
模块c：将器械的真实尺寸转换为dsa影像中器械兴趣区域roi的边框像素尺寸。8.根据权利要求7所述的介入式医疗器械兴趣区域的提取系统，其特征在于，所述参数信息通过在自动化手术开始前选用的器械型号来确定，并且术前在工作区释放器械，确保器械处于自由状态，测量器械前端弯型的真实尺寸；所述模块b通过探测板成像后计算dsa影像的像素放大率，并且实时获取dsa影像参数，确定当前帧dsa影像下的毫米单位制和像素点数的对应关系；所述模块c通过定义像素比例尺，将厘米单位制对应为像素单位制。9.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的介入式医疗器械兴趣区域的提取方法的步骤。10.一种介入式医疗器械兴趣区域的提取电子设备，其特征在于，包括：控制器；所述控制器包括权利要求9所述的存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述控制器包括权利要求5至8任一项所述的介入式医疗器械兴趣区域的提取系统。

技术总结

本发明提供了一种介入式医疗器械兴趣区域的提取方法、系统、电子设备及存储介质，首先通过对原始DSA影像分割后的二值化矩阵寻求器械的头端定位点坐标，其次根据在DSA影像文件中实时获取的器械参数，用探测板成像计算出像素的放大率，建立真实器械和像素值的映射，确定出ROI矩形框的长宽像素尺寸，以定位点为中心，长宽尺寸为ROI范围并在DSA影像中实时显示，为医生、计算机或手术机器人提供了更明确的视野。本发明根据已知参数实现了ROI的快速提取，解决了DSA影像的低质量导致的器械部位不清晰的问题，在确保了提取速度的同时，还能保证ROI提取的有效率。保证ROI提取的有效率。保证ROI提取的有效率。