血管确定装置和血管确定方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定血管的血管确定装置和血管确定方法。

背景技术

开发出了一种显示从对人体等的局部拍摄到的图像中获得的血管的位置的系统(参照专利文献1、2。)。例如，使用了下面的方法：利用血红蛋白的吸收近红外线的性质，通过红外线摄像机对被照射了近红外线的部分进行拍摄来使血管可视化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4555534号公报

专利文献2：日本专利第6127207号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，并未开发不仅将血管可视化还确定出与特定目的相匹配的血管的有效技术。例如，期望显示适于刺入针以采血的血管的方法等。

鉴于上述问题点，本发明的目的在于提供一种能够确定与特定目的相匹配的血管的血管确定装置和血管确定方法。

用于解决问题的方案

根据本发明的一个方式，提供一种血管确定装置，具备：图像处理装置，其对对象部位的解析用图像进行图像处理，来获取血管信息，该血管信息包含对象部位处所包括的血管的位置和形状；评价装置，其使用血管信息，根据匹配程度来对与解析用图像中包含的血管有关的表示针对特定目的的匹配性的参数进行评分；以及确定装置，其基于参数的得分，来从对象部位处所包括的血管中确定与目的相匹配的匹配血管。

根据本发明的其它方式，提供一种血管确定方法，包括以下步骤：对对象部位的解析用图像进行图像处理，来获取血管信息，该血管信息包含对象部位处所包括的血管的位置和形状；使用血管信息，根据匹配程度来对与解析用图像中包含的血管有关的表示针对特定目的的匹配性的参数进行评分；以及基于参数的得分，来从对象部位处所包括的血管中确定与目的相匹配的匹配血管。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种能够确定与特定目的相匹配的血管的血管确定装置和血管确定方法。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的血管确定装置的结构的示意图。

图2是示出对象部位处所包括的血管的例子的示意图。

图3是示出通过本发明的第一实施方式所涉及的血管确定装置制作的血管的近似线的例子的示意图。

图4是示出由本发明的第一实施方式所涉及的血管确定装置显示的血管的信息的例子的示意图。

图5是用于说明本发明的第一实施方式所涉及的血管确定方法的流程图。

图6是示出本发明的第二实施方式所涉及的血管确定装置的结构的示意图。

图7是示出本发明的第二实施方式所涉及的血管确定装置投影于对象部位的血管的信息的例子的示意图。

图8是示出本发明的第二实施方式所涉及的血管确定装置投影于对象部位的血管的信息的其它例子的示意图。

图9是示出本发明的第二实施方式所涉及的血管确定装置投影于对象部位的血管的信息的其它例子的示意图。

图10是用于说明本发明的第二实施方式所涉及的血管确定方法的流程图。

具体实施方式

参照附图来说明本发明的实施方式。在下面的附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的标记。其中，应注意附图是示意性的。另外，下面所示的实施方式是例示用于体现本发明的技术思想的装置、方法的实施方式，本发明的实施方式并不是将构成部件的构造、配置等特定为下述的构造、配置。本发明的实施方式能够根据权利要求书来施加各种变更。

(第一实施方式)

本发明的第一实施方式所涉及的血管确定装置从被检体的对象部位处所包括的血管中确定出与规定的目的相匹配的血管。下面，如图1所示，例示性地说明人体的前臂的一部分为对象部位2的情况。图1所示的血管确定装置1具备照明装置10、摄像装置20、运算装置30以及显示装置40。运算装置30具有图像处理装置31、评价装置32以及确定装置33。

照明装置10向对象部位2照射特定波长的照射光L。摄像装置20拍摄包括血管周边的区域的对象部位2，来获取对象部位2的解析用图像。运算装置30基于解析用图像，来从对象部位2处所包括的血管中确定与目的相匹配的血管。所确定出的血管的信息被显示于显示装置40。下面，说明血管确定装置1的详细内容。

以如下方式选择从照明装置10照射的照射光L的波长：通过向对象部位2照射照射光L，摄像装置20获取到血管与其它区域的边界同不向对象部位2照射照射光L的情况相比更明确的解析用图像。例如，也可以是，利用血红蛋白的吸收近红外线的性质，从而使用波长为800nm～900nm左右的近红外线来作为照射光L。在将近红外线使用为照射光L的情况下，优选将红外线摄像机使用为摄像装置20。其结果为，得到血管映现为黑色、皮肤等其它部分映现为白色的解析用图像。

但是，在即使没有照射照射光L也能够获取血管与其它区域的边界明确的解析用图像的情况下，在获取解析用图像时未必一定需要向对象部位2照射照射光L。

由摄像装置20获取到的对象部位2的解析用图像被发送到图像处理装置31。图像处理装置31对解析用图像进行图像处理，来获取包含对象部位2处所包括的血管的位置和形状的血管信息。

在图2中示出对象部位2处所包括的血管的例子。在图2所示的例子中，获取到血管201～205的血管信息。此外，在血管存在分支的情况下，图像处理装置31将从分支的位置起到在解析用图像中能够确认的端部为止作为一条血管，并获取血管信息。也就是说，将从分支的位置到每个端部为止作为一条血管，并获取各条血管的血管信息。

图像处理装置31例如基于皮肤等除血管以外的部位与血管的亮度之差，对解析用图像进行二值化，将血管与其它区域区分开来获取血管信息。此时，也可以在对解析用图像进行在血管与血管以外的部位赋予对比度的图像处理后，对解析用图像进行二值化。

评价装置32使用由图像处理装置31获得的血管信息，根据匹配程度来对与解析用图像中包含的血管有关的表示针对特定目的的匹配性的参数进行评分。例如，匹配的程度越高，则使参数的得分越高。确定装置33基于参数的得分，来从对象部位2处所包括的血管中确定与目的相匹配的血管。

根据确定血管的目的来选择要进行评分的参数。例如，在用于确定易于被针刺入的血管的目的的情况下，选择表示针刺入的难易度的参数。在该情况下选择的参数例如是血管的直线度、血管的延伸方向、血管的长度、血管的粗细等。这是出于下面的理由。

即，血管的直线度越低，则越难将针刺入血管。因而，血管的直线度越高则越优选。另外，根据血管的部位，有时从特定的方向比从其它方向更容易将针刺入。例如，在向前臂刺入的情况下，通常从手腕朝向肘的方向是易于刺入的方向。像这样，关于血管的延伸方向，有时存在优选的特定的方向(下面称为“匹配方向”。)。另外，血管越短则越难刺入。另一方面，血管越粗则越容易刺入。

另外，在想要在对象部位2的远离特定点的位置刺入针的情况下，可以将解析用图像中的距特定点的距离使用为进行评分的参数之一。由此，能够确定远离难刺入的位置、希望避免刺入的位置的血管。

评价装置32使得，评价为越易于与目的匹配的血管则参数的得分越高。例如，关于表示针刺入的难易度的参数，使血管的直线度的参数的得分高。另外，也可以是，血管的延伸方向越接近匹配方向，则使血管的延伸方向的参数的得分越高。而且，血管越长则使血管的长度的参数的得分越高，血管越粗则使血管的粗细的参数的得分越高。并且，解析用图像中的距特定点的距离越远的血管则使距特定点的距离的参数的得分越高。

此外，对参数的评分能够采用各种方法。例如，也可以是，关于各个参数，将与目的最匹配的血管的得分设为最高分，使其它血管的得分低于该最高分。例如，在对血管的粗细的参数的评分中，将最粗的血管的得分设为N分，将第二粗的血管的得分设为N-1分(N：2以上的整数)。

另外，作为其它的评分法，也可以采用如下的方法：将最粗的血管的得分设为N分，使用其它血管与最粗的血管的粗细之比r(0＜r≤1)来将其它血管的粗细设为Nr分。例如，在血管的粗细之比为1∶0.98∶0.97∶0.95的情况下，将各条血管的粗细的参数的得分设为1分、0.98分、0.97分、0.95分。由此，能够以血管的相对差异进行评分，而不是简单地按血管的粗细顺序进行评分。

关于血管的直线度的评价，评价装置32如图3所示那样针对血管201～205分别制作近似线C1～C5。例如，评价装置32通过细线化将二值化得到的解析用图像的血管201～205的宽度设为1个像素，使用最小二乘法等来制作近似线C1～C5。然后，评价装置32评价为针对近似线C1～C5分别获得的决定系数(R

血管的延伸方向能够使用上述的近似线来确定。评价装置32使得近似线的延伸方向与匹配方向所成的角度越小的血管则血管的延伸方向的参数的得分越高。此外，也可以是，以使匹配方向与解析用图像的水平方向平行的方式拍摄解析用图像，来确定血管的延伸方向。

血管的长度设为血管的解析用图像中显示的一端部到另一端部的距离。例如，也可以对血管制作宽度为1个像素的近似线，将近似线的像素数设为血管的长度。例如，也可以利用对血管制作出的近似线来计算血管的粗细。即，从近似线向周围引垂线，并将该垂线与血管重叠的部分的长度设为血管的粗细。在血管的粗细变化的情况下，例如将最粗的部分设为该血管的粗细。

在将解析用图像中的距特定点的距离使用为参数的情况下，如图3所示，在解析用图像中定义特定点T。然后，从特定点T到血管的最短距离越长，则使距特定点的距离的参数的得分越高。

下面，说明评价装置32对表示针刺入血管的难易度的参数进行评分以从图2所示的血管201～205中确定易于将针刺入的血管的例子。在此，将血管的直线度设为第一参数P1，将血管的延伸方向设为第二参数P2，将血管的长度设为第三参数P3，将血管的粗细设为第四参数P4，将解析用图像中的距特定点的距离设为第五参数P5。

确定装置33使用由评价装置32进行了评分的参数，例如利用下面的式(1)来对血管进行评分：

S＝P1+P2+P3+P4+P5···(1)

根据式(1)，在第一参数P1为3分、第二参数P2为5分、第三参数P3为4分、第四参数P4为1分、第五参数P5为2分的情况下，该血管的总分S为15分。

此外，也可以根据确定血管的目的，来对参数进行加权。也就是说，确定装置33也可以计算对在与目的相匹配的血管的确定中影响大的参数的得分予以重视所得到的总分S。例如，利用下面的式(2)来计算总分S：

S＝a1×P1+a2×P2+a3×P3+a4×P4+a5×P5···(2)

在式(2)中，根据第一参数P1～第五参数P5各自的重要度来设定第一权重值a1～第五权重值a5。

例如，在重视作为血管的延伸方向的第二参数P2而不重视作为距特定点的距离的第五参数P5的情况下，在式(2)中，使第二权重值a2大于其它权重值，使第五权重值a5小于其它权重值。例如，利用下面的式(3)来计算总分S：

S＝P1+2×P2+P3+P4+0.5×P5···(3)

通过对参数进行加权，能够根据确定的血管的目的来改变匹配的血管的条件。

此外，既可以如上述那样对第一参数P1～第五参数P5全部进行评分，也可以选择第一参数P1～第五参数P5中的任一者进行评分。在对表示针刺入血管的难易度的参数进行评分的情况下，优选的是选择血管的直线度、血管的长度、血管的粗细、血管的延伸方向以及距特定点的距离中的至少任一者来作为进行评分的参数。

如上所述，确定装置33使用由评价装置32进行了评分的参数，来计算对象部位2处所包括的多条血管各自的总分S。此时，确定装置33可以针对对象部位处所包括的多条血管进行总分S的比较，来按照与目的匹配的顺序对血管进行排位。将血管的近似线的位置、形状、参数的得分、总分S、位次等信息作为血管各自的血管信息的一部分进行管理。

确定装置33使用基于由评价装置32计算出的参数的得分计算出的总分S，来从对象部位2处所包括的血管中确定与目的相匹配的血管(下面称为“匹配血管”。)。例如，将总分S最高的血管确定为匹配血管。或者，也可以将总分S高于规定得分的血管全部确定为匹配血管。另外，对于通过总分S的比较而被进行了排位的血管，也可以将前一定位次为止的血管确定为匹配血管。确定装置33将匹配血管的信息发送到显示装置40。

显示装置40显示从确定装置33发送的匹配血管的信息。例如，如图4所示，在显示装置40中，显示对象部位2处所包括的血管的图像，并且用数字显示通过总分S的比较而进行了排位的各条血管的位次。代替位次而显示各条血管的总分也是有效的，或者显示位次的同时显示各条血管的总分也是有效的。在图4中，示出了针对排在第1位至第4位的血管显示位次的例子。即，血管202为第1位，血管201为第2位，血管203为第3位，血管204为第4位。另一方面，血管205不是匹配血管，不显示位次。例如，参数的得分不满足一定基准的血管可以被排除在匹配血管之外。

也可以是，显示装置40针对各条匹配血管显示整条血管中与目的特别匹配的匹配部位。即，在用于确定易于将针刺入的血管的目的的情况下，可以将匹配血管中易于将针刺入的位置作为匹配部位进行显示。在图4中，用黑点表示血管201～204各自的匹配部位D1～D4。例如，将血管最粗的部分等作为匹配血管的匹配部位进行显示。通过显示匹配部位，能够确定血管的易于刺入的位置，从而能够容易地刺入。

在图4所示的例子中，血管202是与目的最匹配的血管。通过如上述那样对血管进行排位，能够缩小与目的相匹配的血管的范围，从而能够确定与特定目的匹配的血管。并且，通过显示装置40显示血管的位次，能够确认与目的最匹配的血管以外的其它的候选血管的位置。

像这样，通过显示装置40将匹配血管的匹配部位和位次叠加于匹配血管的形状进行显示，由此能够在视觉上掌握匹配血管的信息。

在图5中示出对使用了血管确定装置1的血管确定方法中的一系列处理进行说明的流程图。

在图5的流程图的步骤S101中，通过摄像装置20获取对象部位2的解析用图像。此时，也可以通过照明装置10向对象部位照射特定波长的照射光L。

在步骤S102中，图像处理装置31对解析用图像进行图像处理，来获取包含对象部位2处所包括的血管的位置和形状的血管信息。然后，在步骤S103中，评价装置32使用血管信息，对与解析用图像中包含的血管有关的表示针对特定目的的匹配性的参数进行评分。在步骤S104中，针对对象部位2处所包括的多条血管分别进行参数的评分，根据参数的得分，按照与目的匹配的顺序来对血管进行排位。之后，在步骤S105中，确定装置33基于参数的得分，来从对象部位2处所包括的血管中确定与目的相匹配的匹配血管。

然后，在步骤S106中，显示装置40显示匹配血管的信息。此时，可以将匹配血管各自的匹配部位与血管的位次一同进行显示。

如以上说明的那样，在第一实施方式所涉及的血管确定装置1中，根据对象部位2的解析用图像，对表示针对特定目的的匹配性的参数进行评分，基于参数的得分来确定匹配血管。根据血管确定装置1，不仅能够将血管可视化，还能够确定出与特定目的相匹配的血管。另外，通过将血管以排位方式进行显示，能够对与目的相匹配的血管进行更准确的判定。例如即使在无法使用参数的得分最高的血管的情况下，也容易选择其它的血管。

此外，在上述说明的对参数的评分中，各参数的得分不会为零分。但是，也可能会导致具有在采血等目的中不可能容许的参数的血管在总分方式中的位次变高了。为了避免该风险，可以将各参数超出规定的容许范围的情况下的得分设为零分。并且，也可以设为，即使只有1个零分的参数，也将该血管排除在匹配血管之外。通过这样，能够减少或排除具有不能容许的特定参数的血管被选择为匹配血管的风险。

(第二实施方式)

在第一实施方式中，说明了在显示装置40中显示匹配血管的信息的情况。另一方面，也可以代替在显示装置40中显示匹配血管的信息而向对象部位2投影匹配血管的信息，或者在显示装置40中显示匹配血管的信息，并且向对象部位2投影匹配血管的信息。在图6中示出向对象部位2投影匹配血管的信息的第二实施方式所涉及的血管确定装置1的结构。

图6所示的血管确定装置1与图1的不同点在于具备向对象部位2投影匹配血管的信息的投影装置50来代替显示装置40。其它结构与图1所示的第一实施方式相同。但是，第二实施方式所涉及的血管确定装置1也可以是具备显示装置40并且具备投影装置50的结构。

例如，如图7所示，投影装置50将匹配血管的匹配部位及位次以与解析用图像中的匹配血管的位置对应的方式投影于对象部位2。图7是血管201～204被确定为匹配血管并将血管201～204的匹配部位D1～D4与血管201～204的位次一起投影于对象部位2的例子。由此，例如能够明确易于针刺入的部分。

另外，如图8所示，投影装置50也可以将对匹配血管的形状进行近似得到的近似线与匹配血管的匹配部位、位次一起投影于对象部位2。近似线以与解析用图像中的匹配血管的位置对应的方式被投影于对象部位2。被投影的近似线例如也可以是第一实施方式中所说明的为了评价血管的直线度而制作出的近似线。图8是血管201～204被确定为匹配血管、显示对血管201～204的形状进行近似得到的近似线C1～C4的例子。由此，能够明确地掌握匹配血管的位置。在图8所示的例子中，投影装置50将匹配部位D1～D4叠加于匹配血管的近似线C1～C4来进行显示。

此外，如图9所示，也可以投影匹配部位并且用箭头等来投影与特定目的相匹配的方向。由此，例如针的刺入变得容易。易于刺入血管的方向例如是血管的延伸方向。

在图10中示出对使用了第二实施方式所涉及的血管确定装置1的血管确定方法中的一系列处理进行说明的流程图。

图10的流程图的步骤S101～S105的处理与图5所示的流程图的步骤S101～S105的处理相同。而且，在图10所示的流程图的步骤S105之后，在步骤S107中，投影装置50将匹配血管的信息投影于对象部位2。即，匹配血管的特定位置、位次、近似线等以与匹配血管的位置对应的方式被投影于对象部位2。

根据第二实施方式所涉及的血管确定装置1，能够视觉观察对象部位2，同时能够缩小与特定目的相匹配的血管的范围。例如，容易地确认易于将针刺入的血管以及该血管的匹配部位。其它结构与第一实施方式实质相同，省略重复的记载。

(其它实施方式)

如上所述，通过实施方式记载了本发明，但是构成本公开的一部分的描述和附图不应被理解为对本发明进行限定。对于本领域技术人员而言，基于本公开的各种代替实施方式、实施例以及应用技术是显而易见的。

例如，血管确定装置1的运算装置30也可以被设置在远离对象部位2的拍摄场所的场所。

像这样，本发明当然包括此处未记载的各种实施方式等。