一种麻醉穿刺辅助定位方法与流程

本发明涉及超声图像增强，具体涉及一种麻醉穿刺辅助定位方法。

背景技术：

1、超声定位是临床麻醉中常用的可视化技术，通过超声定位可以提高麻醉穿刺的准确性，减少了椎管内盲探性穿刺的椎管内麻醉所导致的并发症的发生，而且超声定位在释放时无需使用放射性辐射，相较于传统的使用x射线进行引导，在麻醉穿刺过程中有助于减少辐射暴露。在椎管内麻醉前，利用超声定位确定穿刺间隙与深度，使得在超声定位引导下腰部麻醉根据实时影像进行穿刺针操控的可行性较高，提高了一次穿刺成功率。因此超声影像的影像质量是影响穿刺定位的关键因素。

2、在进行椎管内麻醉时，需要通过超声影像对待麻醉穿刺区域进行确定，但是超声影像在获取时会受到多种因素的干扰，例如声学噪声、信号传输过程中的干扰等，而这些干扰因素都会导致图像中存在高斯噪声，需要对超声影像进行去噪处理以提高影像质量，以实现通过影像对麻醉穿刺区域进行准确定位。非局部均值滤波对于高斯噪声有很好的去除效果，但是在超声图像中像素点的区域性和信息性较为显著，常用的非局部均值滤波算法对于像素点的处理并没有考虑不同像素点本身参与滤波的必要性不同，这将导致超声影像中具有信息部分的像素点被过渡平滑，得到质量较差的滤波超声图像，使得通过滤波超声影像进行辅助定位的结果不准确。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中超声影像中具有信息部分的像素点被过渡平滑，得到质量较差的滤波超声图像，使得通过超声影像进行辅助定位的结果不准确的技术问题，本发明的目的在于提供一种麻醉穿刺辅助定位方法，所采用的技术方案具体如下：

2、本发明提供了一种麻醉穿刺辅助定位方法，所述方法包括：

3、获取椎管内待麻醉区域的超声图像；

4、根据与每个像素点具有相同灰度值的其他像素点的局部灰度分布混乱程度，获得每个像素点的区域显著指标；根据超声图像中每个像素点与邻域像素点之间的灰度分布均匀情况，以及对应像素点的区域显著指标和灰度值，获得每个像素点的滤波必要性；

5、根据每个像素点对应的预设图像块范围内像素点的连续分布情况，确定每个像素点对应的纹理点；根据每个像素点在预设图像块范围内对应所有纹理点的分布位置情况和滤波必要性，以及预设图像块范围的边长大小，获得每个像素点的优选图像块范围；

6、基于超声图像中每个像素点对应的优选图像块范围进行非局部均值滤波，得到滤波超声图像；通过滤波超声图像进行穿刺针定位。

7、进一步地，所述区域显著指标的获取方法包括：

8、对于任意一个像素点，将与该像素点的灰度值相同的其他像素点作为该像素点的分布点；依次将每个分布点作为目标点，计算目标点与预设邻域范围内的每个其他像素点灰度值的差异，获得目标点的目标差异；计算目标点对应所有目标差异的标准差，获得目标点的局部分布度；

9、将该像素点所有分布点的局部分布度的累加值，作为该像素点的区域显著指标。

10、进一步地，所述滤波必要性的获取方法包括：

11、对于任意一个像素点，将该像素点对应预设邻域范围内的其他像素点作为该像素点的邻域像素点；计算该像素点与每个邻域像素点之间灰度值的差异，获得该像素点的邻域差异；将该像素点的所有邻域差异的平均值作为该像素点的邻域差异指标；

12、计算每个邻域像素点与顺时针相邻的领域像素点之间灰度值的差异，获得该像素点的邻域相邻差异；将该像素点的所有邻域相邻差异的平均值作为该像素点的邻域分布指标；将该像素点的邻域差异指标与邻域分布指标的和值作为该像素点的区域分布指标；

13、根据该像素点的区域显著指标和区域分布指标，获得该像素点的噪声影响指标；区域显著指标与噪声影响指标呈负相关，区域分布指标与噪声影响指标呈正相关，噪声影响指标为归一化处理后的值；将该像素点的灰度值与噪声影响指标的乘积作为该像素点的滤波必要性。

14、进一步地，所述纹理点的获取方法包括：

15、依次将每个像素点作为参考点，获取参考点在预设图像块范围内每个像素点的梯度方向；将与每个预设梯度方向满足相同方向条件的像素点作为参考点的一个方向类；

16、所述相同方向条件为：像素点的梯度方向与预设梯度方向之间的角度差异小于或等于预设角度阈值；

17、对于参考点的任意一个方向类，在该方向类对应预设梯度方向的垂直方向上，当存在大于或等于预设连续数量个连续分布的像素点时，将连续分布的像素点作为该方向类的一条方向纹理边；将该方向类中所有方向纹理边上像素点，作为参考点对应该方向类的纹理点。

18、进一步地，所述优选图像块范围的获取方法包括：

19、在参考点预设图像块范围内，根据每个方向类对应的方向纹理边之间的距离和纹理点的数量，获得参考点的纹理分布指标；根据参考点的滤波必要性和预设图像块范围内所有纹理点的滤波必要性，获得参考点的纹理滤波指标；

20、根据参考点的纹理分布指标和纹理滤波指标，获得参考点的调整值；纹理分布指标与调整值呈正相关，纹理滤波指标与调整值呈负相关；

21、计算参考点的调整值和预设图像块范围的大小的乘积，获得参考点的优选大小；将以参考点为中心，取整后的优选大小为边长的矩形区域作为参考点的优选图像块范围。

22、进一步地，所述纹理分布指标的获取方法包括：

23、对于参考点的任意一个方向类，当该方向类中的方向纹理边存在两条及以上时，计算方向纹理边之间的平均距离并进行归一化处理，获得该方向类的距离指标；否则，将该方向类的距离指标设置为预设距离指标；预设距离指标大于或等于1；计算所有方向类的距离指标的和值，获得参考点的距离分布指标；

24、将参考点预设图像块范围内所有纹理点的总数量，作为参考点的数量分布指标；将参考点的数据分布指标与距离分布指标的比值进行负相关映射并归一化处理，获得参考点的纹理分布指标。

25、进一步地，所述距离指标的获取方法包括：

26、计算该方向类中每相邻两条方向纹理边之间的距离，作为相邻距离；将该方向类中所有相邻距离的平均值作为该方向类的距离指标。

27、进一步地，所述纹理滤波指标的获取方法包括：

28、计算参考点对应每个方向类中纹理点的滤波必要性的平均值，获得每个方向类的滤波均值；计算参考点中所有方向类的滤波均值的累加值，获得参考点的范围滤波指标；

29、将参考点的滤波必要性与范围滤波指标的和值，作为参考点的纹理滤波指标。

30、进一步地，所述滤波超声图像的获取方法包括：

31、在对每个像素点进行非局部均值滤波过程中，将每个像素点对应的优选图像块范围作为每个像素点计算图像块相似度时的范围，获得每个像素点的滤波值；根据所有像素点的滤波值获得滤波超声图像。

32、进一步地，所述预设图像块范围的边长大小设置为9。

33、本发明具有如下有益效果：

34、本发明考虑到椎管内待麻醉区域的超声图像中具有信息的像素点与噪声点的叠加相似性，首先基于每个像素点受噪声影响的可能性分析每个像素点需要参与滤波的程度，由于超声图像反映椎管的横截面信息，具有信息的像素点是区域性分布的，因此首先通过和每个像素点具有相同灰度的其他像素点的局部灰度分布情况，得到反映每个像素点的在区域中的区域显著指标，进一步结合每个像素点的局部灰度分布情况，以及区域显著指标和灰度值，综合分析每个像素点本身噪声情况以及受到局部噪声影响情况，得到每个像素点的滤波必要性，可以根据每个像素点参与滤波的必要性调整滤波程度，保证信息正常像素点的保留和噪声点的合理去噪。由于在非局部均值滤波的算法中，像素点在计算滤波权重时是基于图像块计算的，因此进一步分析像素点在预设图像块中的不同局部特征，结合像素点的连续分布情况得到纹理点，并根据纹理点的分布以及滤波必要性，综合调整得到每个像素点的图像块大小，使得在后续滤波中能够得到每个像素点最优的滤波结果，进而得到质量更高的滤波超声图像进行穿刺针定位。本发明通过像素点受噪声影响情况以及局部纹理分布情况，调整滤波时的图像块范围，增强非局部均值滤波的鲁棒性，得到质量更高的滤波超声图像，使得通过滤波超声影像进行辅助定位的结果更准确。