导管/导丝跟踪方法、装置及扫描设备与流程
本公开涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种导管/导丝跟踪方法、装置及扫描设备。
背景技术：
微创介入血管手术(mivs)是指借助介入导管和导丝，通过血管管腔到达体内病变部位，然后实施诊断和治疗的一种新兴医疗技术。导丝在穿刺过程中，需要通过扫描图像来指示导丝的位置与走向，例如通过x光图像指导导丝的穿刺过程。
在相关技术中，通常需要一名操作人员在手术间负责射线机架的移动，从而配合医生的导丝穿刺过程，显示导丝位置。这种方式一方面完全依赖于操作人员的个人经验，当射线机架移动不准确时，则无法提供有效信息。另一方面需要单独增加人员操作，这就多了一名被射线照射危害的人员。
技术实现要素：
为解决相关技术中，人工移动机架导致图像有效性较低，且增加了射线危害人员的技术问题，本公开提供了一种导管/导丝跟踪方法、装置及扫描设备。
第一方面，本公开提供了一种导丝/导管跟踪方法，包括：
获取扫描图像，所述扫描图像中包含导丝/导管的端点；
确定所述端点相对于基准点的方向和距离，所述基准点为位于所述扫描图像上的预设点；
根据所述距离，得到扫描机架的移动距离；
根据所述移动距离和所述方向，控制所述扫描机架移动。
在一些实施方式中，所述确定所述端点相对于基准点的方向和距离，包括：
以所述基准点为坐标原点，在所述扫描图像上建立平面直角坐标系，根据所述端点在所述坐标系的位置，得到所述端点相对于基准点的坐标值。
在一些实施方式中，所述根据所述距离，得到扫描机架的移动距离，包括：
计算所述端点的横坐标与所述扫描图像在横轴方向上长度值的第一比值，计算所述端点的纵坐标与所述扫描图像在纵轴方向上长度值的第二比值；
计算所述第一比值与所述扫描机架在横轴方向上视野长度值的乘积，得到所述扫描机架的横向移动距离；计算所述第二比值与所述扫描机架在纵轴方向上视野长度值的乘积，得到所述扫描机架的纵向移动距离。
在一些实施方式中，根据所述移动距离和所述方向，控制所述扫描机架移动，包括：
根据所述横向移动距离、纵向移动距离以及所述坐标值表示的方向，控制所述扫描机架移动。
在一些实施方式中，所述确定所述端点相对于所述基准点的方向，包括：
计算所述端点与所述基准点的连线，和预设基准方向的夹角。
在一些实施方式中，所述基准点为所述扫描图像的中心点。
第二方面，本公开提供了一种导管/导丝跟踪装置，包括：
获取模块，用于获取扫描图像，所述扫描图像中包含导丝/导管的端点；
确定模块，用于确定所述端点相对于基准点的方向和距离，所述基准点为位于所述扫描图像上的预设点；
得到模块，用于根据所述距离，得到扫描机架的移动距离；
控制模块，用于根据所述移动距离和所述方向，控制所述扫描机架移动。
在一些实施方式中，所述确定模块在用于确定所述端点相对于基准点的方向和距离时，具体用于：
以所述基准点为坐标原点，在所述扫描图像上建立平面直角坐标系，根据所述端点在所述坐标系的位置，得到所述端点相对于基准点的坐标值。
在一些实施方式中，所述得到模块在用于根据所述距离，得到扫描机架的移动距离时，具体用于：
计算所述端点的横坐标与所述扫描图像在横轴方向上长度值的第一比值，计算所述端点的纵坐标与所述扫描图像在纵轴方向上长度值的第二比值；
计算所述第一比值与所述扫描机架在横轴方向上视野长度值的乘积，得到所述扫描机架的横向移动距离；计算所述第二比值与所述扫描机架在纵轴方向上视野长度值的乘积，得到所述扫描机架的纵向移动距离。
在一些实施方式中，所述确定模块在用于所述端点相对于基准点的方向时，具体用于：
计算所述端点与所述基准点的连线，和预设基准方向的夹角。
第三方面，本公开提供了一种扫描设备，包括：
扫描机架；
处理器；以及
存储器，与所述处理器可通信连接，其存储有计算机可读指令，在所述计算机可读指令被执行时，所述处理器执行根据第一方面任一实施方式所述的方法。
第四方面，本公开提供了一种存储介质，存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令用于使计算机执行根据第一方面任一实施方式所述的方法。
本公开任一实施方式中提供导管/导丝跟踪方法，通过获取扫描图像上的导管/导丝端点，确定端点相对于基准点的方向和距离，根据距离得到扫描机架的移动距离，并根据移动距离和方向控制扫描机架移动。从而实现扫描机架根据导丝/导管的运动自动移动，无需人工移动机架，节省人工成本，提高穿刺效率。并且扫描机架始终跟踪导丝/导管的端点移动，从而扫描图像始终准确提供导丝/导管位置，提高图像指示的有效性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本公开一些实施方式中跟踪方法的流程图。
图2a是根据本公开一些实施方式中扫描图像的示例图。
图2b是图2a示例扫描图像中导管/导丝的端点示意图。
图2c是图2a示例扫描图像中基准点的示意图。
图3是根据本公开方法的一些具体实施方式的流程图。
图4是根据本公开一些具体实施方式中跟踪方法的计算原理图。
图5是根据本公开另一些具体实施方式中根据方法的计算原理图。
图6是根据本公开一些实施方式中跟踪装置的结构示意框图。
图7是适于实现本公开方法的计算机系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本公开提供的导丝/导管跟踪方法，可用于微创血管介入手术(mivs)中。在现有的相关技术中，在进行导丝/导管穿刺时，需要根据上次曝光的扫描图像上导丝/导管的端点位置，指导医生送管操作。在送管一定时间后，根据经验大概估算导丝/导管端点位置，人工移动扫描机架至该大概位置，再次放射射线，从而曝光得到扫描图像，进而指导后续送管操作。
为了保证手术的连贯性，通常需要单独增加一名操作人员来负责扫描机架的移动。这就要求操作人员完全依赖于个人经验，若机架移动位置与导丝/导管穿刺不同步，就会导致得到的扫描图像上无导丝/导管的端点，从而此次机架移动和扫描图像曝光就是无效操作，无法为导管/导丝穿刺提供有效指示信息。另一方面，考虑到x光线对人体具有一定的危害性，手动移动机架增加了被放射性光线危害的人员数量。
正是基于上述现有技术方案中存在的缺陷，本公开提供了一种导丝/导管跟踪方法，通过对扫描图像中导丝/导管的末端进行跟踪，从而控制扫描机架实时移动，为导丝/导管穿刺提供指导。
为便于理解，在此对下文出现的部分术语进行解释说明：
扫描机架：包括射线球管和检测器，通过放射性光线(例如x射线)对被检测目标进行透视采集。本公开涉及的扫描机架采用现有的机架即可实现，例如ct扫描主机等，因此对扫描机架不再赘述。
扫描图像：通过扫描机架放射射线曝光后得到的衰减图像，例如x光图像。例如图2a中示出了人体心脏位置的x光扫描图像，图像中“h”表示靠近人体头部的一侧，“r”表示靠近人体身体右侧的一侧。
视野：指扫描机架的扫描野(fov)，表示扫描机架放射射线的可视范围。
图1中示出了本公开方法的一些实施方式。如图1所示，在一些实施方式中，本公开提供的导丝/导管跟踪方法，包括：
步骤s101、获取扫描图像，扫描图像中包含导丝/导管的端点。
具体而言，扫描图像可通过扫描机架放射例如x光线曝光得到，例如在血管穿刺时，通过扫描机架放射x射线进行透视采集，得到扫描图像，扫描图像上包含有导丝/导管的端点。
在一个示例性的实施中，参见图2a和2b所示，扫描图像中包括人体骨骼、组织等图像，还包括有导丝/导管图像，同时导丝/导管在扫描图像上具有端点p，端点p表示导丝/导管当前的穿刺位置。
步骤s102、确定端点相对于基准点的方向和距离，基准点为位于扫描他图像上的预设点。
具体而言，基准点是指扫描图像上的预设点，该基准点的作用是以该点为基准，追踪导丝/导管的端点的位置，下文中对如何进行端点跟踪进行说明，在此不表。
在一些实施方式中，该基准点是扫描图像的中心点，例如图2c所示，扫描图像为1024*1024像素矩形图像，基准点o为该矩形图像的中心点。然而，本领域技术人员可以理解，基准点的作用是作为追踪导丝/导管末端的基准，因此基准点还可以是扫描图像上任何一点，本公开对此不作限制。
在确定基准点之后，通过图像识别算法，在扫描图像中确定导丝/导管的端点位置。计算端点相对于基准点的方向和距离，计算方式可以有多种，在此基于图2c的实施方式给出两种示例：
1)在扫描图像中建立平面直角坐标系，根据p点和o点的坐标值，计算得到p点相对于o点的坐标值，坐标值的横纵坐标的正负即表示方向，横纵坐标的数值即表示距离。
2)在扫描图像中预设基准方向，计算p点与o点的连线得到的线段po与基准方向的夹角，该夹角即表示方向，同时计算po长度即得到距离。
在下文中会针对上述两种实施方式进行具体说明，在此不表。需要理解的是，本公开方案并不局限于上述实施方式提供的计算方式，还可以采用任何适于实施的计算方式，本公开对此不作限制。
步骤s103、根据所述距离，得到扫描机架的移动距离。
具体而言，在步骤s102中，已经得到导丝/导管端点与基准点的距离，该距离表示扫描图像上的距离，因此需要根据扫描图像上的距离计算得到扫描机架的实际移动距离，即，将扫描图像上的像素距离转换为扫描机架的实际移动距离。下文中针对具体计算方式进行说明，在此不表。
步骤s104、根据移动距离和方向，控制扫描机架移动。
具体而言，根据得到的扫描机架的实际移动距离，可以控制扫描机架的位移长度，根据得到的方向，可以控制扫描机架的位移方向，从而实现扫描机架的追踪移动。扫描机架在移动过程中，扫描图像上的基准点朝向导丝/导管的端点移动，即基准点对导丝/导管的端点进行追踪。
在导丝/导管穿刺过程中，根据前一帧或多帧的扫描图像上导丝/导管的端点位置，执行上述步骤s101～104，即可实现对导丝/导管的实时跟踪，从而保证扫描图像上始终显示导丝/导管的端点位置，为导丝/导管穿刺提供指导。
通过前述可知，本公开提供的导丝/导管跟踪方法，其主要发明构思在于：利用扫描图像上的预设基准点与导丝/导管端点的位置关系，控制扫描机架移动，从而实现基准点对端点的实时追踪，实现对扫描机架的自动控制移动。本公开提供的导丝/导管跟踪方法，无需人工移动机架，节省人工成本，提高穿刺效率。并且扫描机架始终跟踪导丝/导管的端点移动，从而扫描图像始终准确提供导丝/导管位置，提高图像指示的有效性。
图3、图4中示出了根据本公开方法的一个具体实施方式，下面结合图3和图4对本公开的导丝/导管跟踪方法作进一步说明。
如图3所示，在本实施方式中，本公开的导丝/导管跟踪方法包括：
步骤s301、获取扫描图像，扫描图像中包含导丝/导管的端点。
具体而言，参见上述步骤s101即可，在此不再赘述。
步骤s302、以基准点为坐标原点，在扫描图像上建立平面直角坐标系，根据端点在坐标系的位置，得到端点相对于基准点的坐标值。
具体而言，在本实施方式中，扫描图像为1024*1024像素大小的图像，基准点为扫描图像的中心点。利用图像中心点追踪导丝/导管的端点位置，从而使得导丝/导管端点始终位于图像的中部，提高图像的指示效果。
如图4所示，以扫描图像的中心点o为坐标原点，在扫描图像上建立平面直角坐标系xoy，以像素点为单位，得到导丝/导管的端点p在xoy坐标系中的坐标值为p(x1，y1)。值得说明的是，在坐标系中，p点坐标值(x1，y1)不仅包含了p点相对于o点的距离，同时通过横纵坐标的正负关系还可以表示p点相对于o点的方向，因此计算得到p点坐标p(x1，y1)，即可确定端点p相对于基准点o的方向和距离。
步骤s303、根据端点的横纵坐标值计算得到扫描机架的横纵移动距离。
具体而言，在本实施方式中，步骤s302中已经确定p点的坐标值为p(x1，y1)，因此需要根据该坐标值计算机架的实际横纵移动距离，即，将扫描图像上横纵坐标的像素距离转换为机架横纵方向的实际移动距离。
在本实施方式中，以扫描机架的视野大小为30cm*30cm矩形为例，利用以下公式计算得到扫描机架在x轴的横向移动距离δx，
公式(1)表示含义为，计算端点p横坐标x1与扫描图像在x轴方向上的长度值1024像素的第一比值，将第一比值与扫描机架在x轴方向上视野长度值30cm乘积，即得到扫描机架在x轴方向的实际移动距离为δx。同理，扫描机架在y轴方向的实际移动距离δy表示为：
公式(2)表示含义为，计算端点p纵坐标y1与扫描图像在y轴方向上的长度值1024像素的第一比值，将第一比值与扫描机架在y轴方向上视野长度值30cm乘积，即得到扫描机架在y轴方向的实际移动距离为δy。
值得说明的是，本实施方式中扫描图像、扫描机架视野的形状大小为示例性说明，本公开方案并不局限与该实施方式，扫描图像与视野的形状和大小还可以是其他任何适于实施的形式，均适用于本公开方案。另外，在另一些实施方式中，坐标系的建立也不必以基准点o为坐标原点，本公开方案计算所需参数在于p点与o点的相对位置关系，因此并不依赖于坐标系的位置，坐标系建立在任何位置均不影响本公开方案实施。
步骤s304、根据横向移动距离、纵向移动距离以及坐标值表示的方向，控制扫描机架移动。
具体而言，在步骤s303中，已经计算得到扫描机架的横向移动距离δx和纵向移动距离δy，同时结合坐标值表示的方向，控制扫描机架移动。
例如图4所示实施方式中，则控制扫描机架向人体的左下方移动，移动距离为横向移动δx厘米，纵向移动δy厘米。机架移动后的扫描图像则表示为向右下方移动，以使基准点o与端点p重合。
需要说明的是，对于扫描机架的具体移动控制，可结合不同机械结构的机架的运动模式，表现为不同的运动方式。例如多轴复合运动扫描机架，可通过机架的多个机械臂复合运动，最终实现上述的方向和距离的移动。换言之，扫描机架的实际运动过程，并不一定表示为横纵两个方向的水平运动，只要最终移动至目标位置即可。扫描机架的具体运动方式和控制，本领域技术人员结合相关技术可以实现，本公开对此并无限制，不再赘述。
通过前述可知，本实施方式提供的方法，无需人工移动机架，节省人工成本，提高穿刺效率。并且扫描机架始终跟踪导丝/导管的端点移动，从而扫描图像始终准确提供导丝/导管位置，提高图像指示的有效性。将图像中心点作为基准点，从而使得导丝/导管的端点始终位于图像的中部，提高图像的位置指示效果。
图5中示出了本公开的另一种实施方式，该实施方式与图4实施方式的区别在于，对端点p与基准点o的相对位置计算方式不同，对于相同部分不再赘述。
如图5所示，在本实施方式中，计算端点p相对于基准点o的方向包括：
计算端点p与基准点o的连线po与预设基准方向
具体而言，在本实施方式中，基准方向
本实施方式中未说明部分参照前述实施方式即可，本领域技术人员在上述公开的基础上可以实现本实施方式方案，因此不再赘述。
通过上述可知，本实施方式提供的方法，无需人工移动机架，节省人工成本，提高穿刺效率。并且扫描机架始终跟踪导丝/导管的端点移动，从而扫描图像始终准确提供导丝/导管位置，提高图像指示的有效性。将图像中心点作为基准点，从而使得导丝/导管的端点始终位于图像的中部，提高图像的位置指示效果。
值得说明的是，本公开的方法，在进行导丝/导管跟踪操作时，可以对每一帧图像均进行追踪，从而实时精确的跟踪导丝/导管端点的位置。同时，考虑到减少计算量，也可以根据实际的穿刺速度，间隔多帧图像进行追踪，从而在保证图像指示精确度的前提下，相应的减少曝光量和计算量，降低成本。
第二方面，本公开提供了一种导管/导丝跟踪装置，该装置可用于微创血管介入手术(mivs)中，通过对扫描图像中导丝/导管的末端进行跟踪，从而控制扫描机架实时移动，为导丝/导管穿刺提供指导。
图6中示出了本公开装置的一些实施方式，如图6所示，本公开的导管/导丝跟踪装置包括：
获取模块10，用于获取扫描图像，扫描图像中包含导丝/导管的端点；
确定模块20，用于确定端点相对于基准点的方向和距离，基准点为位于扫描图像上的预设点；
得到模块30，用于根据所述距离，得到扫描机架的移动距离；
控制模块40，用于根据移动距离和方向，控制扫描机架移动。
本公开提供的导丝/导管跟踪装置，无需人工移动机架，节省人工成本，提高穿刺效率。并且扫描机架始终跟踪导丝/导管的端点移动，从而扫描图像始终准确提供导丝/导管位置，提高图像指示的有效性。
在一些实施方式中，确定模块20在用于确定端点相对于基准点的方向和距离时，具体用于：
以基准点为坐标原点，在扫描图像上建立平面直角坐标系，根据端点在坐标系的位置，得到端点相对于基准点的坐标值。
在一些实施方式中，得到模块30在用于根据所述距离，得到扫描机架的移动距离时，具体用于：
计算端点的横坐标与扫描图像在横轴方向上长度值的第一比值，计算端点的纵坐标与扫描图像在纵轴方向上长度值的第二比值；
计算第一比值与扫描机架在横轴方向上视野长度值的乘积，得到扫描机架的横向移动距离；计算第二比值与扫描机架在纵轴方向上视野长度值的乘积，得到扫描机架的纵向移动距离。
在一些实施方式中，确定模块20在用于确定端点相对于基准点的方向时，具体用于：
计算端点与基准点的连线，和预设基准方向的夹角。
第三方面，本公开提供了一种扫描设备，包括：
扫描机架；
处理器；以及
存储器，与所述处理器可通信连接，其存储有计算机可读指令，在所述计算机可读指令被执行时，所述处理器执行上述任一实施方式所述的方法。
第四方面，本公开提供了一种存储介质，存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令用于使计算机执行上述任一实施方式所述的方法。
具体而言，图7示出了适于用来实现本公开方法或处理器的计算机系统600的结构示意图，通过图7所示系统，实现第三方面和第四方面提供的电子设备及存储介质相应功能。
如图7所示，计算机系统600包括中央处理单元(cpu)601，其可以根据存储在只读存储器(rom)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(ram)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。cpu601、rom602以及ram603通过总线604彼此相连。输入/输出(i/o)接口605也连接至总线604。
以下部件连接至i/o接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至i/o接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。
特别地，根据本公开的实施方式，上文方法过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施方式包括一种计算机程序产品，例如存储介质，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，计算机程序包含用于执行上述方法的程序代码。在这样的实施方式中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施方式的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开创造的保护范围之中。
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