处理与可视化数据来确定和可视化肺通气区域特性的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于处理与可视化肺的至少一个区域的EIT‑数据（3）来确定和可视化生物的肺的区域特性的设备（10），其中所述EIT‑数据（3）由电阻抗X光断层摄影术装置（30）获得。本发明专利技术能够实现所述肺或者所述肺的区域在过度伸展或萎缩方面的区域特性的可视化。

A device for processing and visualizing data to determine and visualize the characteristics of the lung ventilation region

The invention relates to a method for EIT data processing and visualization of at least one region of the lung (3) to determine the regional characteristics and visualization of biological lung equipment (10), wherein the EIT data (3) by X optical electrical impedance tomography apparatus (30) obtained. The present invention can realize the visualization of regional characteristics of the lung or the region of the lung in the area of overstretching or atrophy.

【技术实现步骤摘要】
处理与可视化数据来确定和可视化肺通气区域特性的设备
本专利技术涉及一种用于处理与可视化电阻抗X光断层摄影术装置的数据来确定和可视化生物的肺通气的区域特性的设备。根据本专利技术的设备能够实现肺区域的一种特殊形式的呈现，所述肺区域的特性在所述肺在通气时的伸展性方面相对于比较参量不同。
技术介绍
作为具有所分配的特性的肺区域，一方面可提及具有各个肺区域的或者肺胞（肺泡）的存在的过度伸展部的区域以及肺的以下区域：在所述区域中所述肺胞干瘪，也即存在各个肺区域的或者肺胞（肺泡）的萎缩。用于电阻抗X光断层摄影术的设备由现有技术已知并且被构型和设置用于由借助于电阻抗测量获得的信号和由所述信号获得的数据和数据流产生一个图像、多个图像或者一个连续的图像序列。这些图像或图像序列说明不同的身体组织——如骨头、皮肤、体液和器官、尤其肺的导电性方面的区别，所述区别有助于观察病人状况。因此，US6,236,886描述了一种电阻抗X光断层摄影装置和一种方法，所述X光断层摄影装置具有以下布置：多个电极、在至少两个电极上的电流馈入装置、在另外的电极上的信号检测装置，所述方法具有用于图像重构以便在一种原理构型中确定身体——如骨头、皮肤、血管的导电性的分布的算法，所述构型具有用于信号检测的部件（电极）、用于信号处理的部件（放大器、A/D转换器）、电流馈入装置（发电机、电压-电流-转换器、电流限制装置）和用于控制的部件。在US5,807,251中实现：在EIT的临床应用中已知的是，提供一组电极作为电极环，所述电极彼此以确定的间距例如围绕着病人的胸腔与皮肤电接触地布置。电流输入信号或者电压输入信号分别交替地施加在相互相邻布置的电极中的可能的电极对中的不同电极对或者所有电极对之间。在输入信号被施加到相互相邻地布置的电极对之一上期间，测量其余电极的每个相互相邻的对之间的电流或电压并且处理所得到的测量数据，以便得到比电阻在病人的横截面上的分布的示图并且将其显示在荧光屏上，围绕着所述病人布置有电极环。与另外的成像放射学方法（X光装置、放射学计算机X光断层摄影装置）不同，电阻抗X光断层摄影术（EIT）具有以下优点：不出现对于病人不利的辐射负荷。与超声波扫描术方法不同，借助EIT可以借助电极皮带进行在病人的整个胸廓的和肺的有代表性的横截面上的连续的图像检测。尤其借助EIT可能的是，形象地在所谓的“潮流气图”中在横向的身体平面中能够实现肺的呈现：肺的哪些区域当前良好地通气，和肺的哪些区域没那么好地通气，因为良好地通气的和没那么好地通气的肺组织的阻抗明显相互不同。为了分析所通气的空气的区域分布的基本前提是，以一采样率进行电极信号的测量值检测，该采样率能够实现图像序列的重建，以便在时间上分解各次呼吸、尤其是其吸气阶段和呼气阶段。因此，于是不仅可以分析所通气的空气在吸气末状态处和在呼气末状态处的区域分布，而且可以检查在吸气期间和在呼气期间在时间上的行为，以便由此获得关于在肺的不同区域中的肺机械效应、过程和进程的推断。肺机械的过程和进程例如是空气的通过呼吸道和支气管或者小支气管和肺泡中的流动阻力决定的流入时间行为和流出时间行为以及在吸气或者呼气的持续时间期间在不同肺区域之间的再分配。其他的肺机械效应例如在过高的呼吸压力以及在过低的呼吸压力下产生，使得在一些肺区域中的肺泡一方面由过度鼓胀（过度膨胀、膨胀过度、肺气肿）决定地萎缩，另一方面肺泡由不充分的开启压力决定地萎缩，使得所述肺泡对于氧气和二氧化碳的借助血液循环的气体交换不可用。对于区域肺机械过程和进程的一个示例在专业文章“Tidalrecruitmentassessedbyelectricalimpedancetomographyandcomputedtomographyinaporcinemodeloflunginjury”[危重病急救医学2011年第40卷，第3期]中予以描述。呼吸的不同形式（如压力控制的呼吸或者体积控制的呼吸）连同与病人匹配的呼吸参数如——潮流气体积（Vt）、呼吸频率（RespiratoryRate：RR）、吸气-呼气比（I：E-比率）、吸气和呼气间歇、吸气压力（Pinsp）、呼气末正压力（Positiveend-expiratoricpressure：PEEP）的调节具有以下区别：在吸气的时间变化过程中，呼吸气体如何流入到肺的不同区域中。因此，可以存在以下状况：在所述状况中，肺的一些区域可能过度伸展，而在几乎相同的时刻在肺的其他区域中，一些肺泡的开启压力过小，以致于不能打开肺泡并结束萎缩的状态。对气体交换的可能的影响在专业文章“Tidalrecruitmentassessedbyelectricalimpedancetomographyandcomputedtomographyinaporcinemodeloflunginjury”[危重病急救医学2011年第40卷，第3期]中描述，呼吸的方式和方法因此引起肺区域的气体交换中的延迟，所述延迟通过所谓的“Tidalrecruitment：潮流气复张”引起。借助“潮流气复张”描述肺区域的一种状态，其中各个或者多个萎缩的肺泡与肺的其余区域相比，在吸气期间在增加的压力的情况下才延迟地打开并且在呼气期间在减少的呼吸压力的情况下与肺的其余区域相比又过早地重新关闭，也即萎缩。呼吸压力的和呼吸压力变化过程的调节在此对以下具有影响：即肺的哪些区域如何并且何时涉及“潮流气复张”。因此对于所述各个或者多个萎缩的肺泡，与肺的其余区域相比，不仅产生缩短的吸气持续时间，而且产生缩短的呼气持续时间。对于呼吸参数的调节和呼吸参数的连续控制，肺泡（肺胞）的过度伸展的和萎缩的区域的可视化是有利的。关于在过度伸展和萎缩方面的呼吸参数，在专业文章“Bedsideestimationofrecruitablealveolarcollapseandhyperdistensionbyelectricalimpedancetomography”[加强监护医学2009年]中描述，可以如何借助电阻抗X光断层摄影术（EIT）和放射学计算机X光断层摄影术（CT）的同时应用来辨识肺的以下区域：在所述区域中存在过度伸展（hyperdistension）和/或萎缩（collapse）的状态。为此，在考虑呼吸压力值的情况下借助以呼气末正呼吸压力的逐级下降进行的有针对性的操纵（PEEP-试验）来在确定的时刻，分别在吸气和呼气阶段结束时确定尽可能好的或者最大的顺应性的、也即各个肺区域的伸展性的图像。顺应性在临床与医学领域定义为体积变化与压力变化的商。度量单位是l/kPa，在医学中通常还使用单位ml/cmH2O。作为体积变化的等价物，在过度伸展和萎缩的电阻抗X光断层摄影确定中考虑借助EIT检测的阻抗或者阻抗变化。EP1292224B2描述了一种用于呈现数据的方法和设备，所述数据借助于电阻抗X光断层摄影术获得。描述了用于分析处理的特定的不同模式，根据所述模式设置病人的肺的状态的分析。因此设置一种相对模式，该相对模式处理一个过去的时间段的通气的二维分布的区域变化，相移模式用于处理通气的动态性。此外设置一种灌注模式，该灌注模式创建肺灌注的二维分布。在所述EP1292224B2中描述的其他模式是绝对模式、时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理与可视化肺的至少一个区域的EIT‑数据（3）来确定并可视化所述肺的特性的设备（10），其中所述EIT‑数据（3）借助于电阻抗X光断层摄影术装置（30）来获得，所述设备：‑ 具有数据输入单元（50）,‑ 具有计算与控制单元（70）和‑ 具有输出单元（80），以及其中所述数据输入单元（50）被构型用于在一个观察时间段上接收和提供所述肺的所述至少一个区域的EIT‑数据（3），其中所述数据输入单元（50）被构型用于接收和提供指示在观察时间段中的呼吸压力的压力变化过程（20）的数据（4），其中所述计算与控制单元（70）被构型用于：‑ 从所述EIT‑数据（3）确定所述肺的至少一个区域的局部的阻抗值和阻抗变化，‑ 在考虑指示在观察时间段中的呼吸压力的压力变化过程（20）的数据（4）的情况下从所述局部的阻抗和局部的阻抗变化确定具有所述肺的指示所述肺的伸展性的度量的区域特性的数据记录，‑ 根据第一比较标准（76）如下分析处理具有所述肺的区域特性的数据记录：所述特性是否指示所述肺的局部区域的过度伸展，‑ 产生并且提供第二控制信号（27），所述第二控制信号代表所述肺的以下局部区域：所述局部区域的区域特性指示区域的过度伸展，‑ 根据第二比较标准（77）如下分析处理具有所述肺的区域特性的数据记录：所述特性是否指示所述肺的局部区域的萎缩，‑ 产生并且提供第三控制信号（28），所述第三控制信号代表所述肺的以下局部区域：所述局部区域的区域特性指示区域的萎缩，其中所述输出单元（80）被构型用于在使用所述第二控制信号（27）和第三控制信号（28）的情况下产生、提供或者输出输出信号（37），其中所述输出信号（37）代表用于呈现所述肺的以下局部区域的特性图像（900），所述局部区域的区域特性分别具有与第一比较标准（76）或者所述第二比较标准（77）的偏差。...

【技术特征摘要】
2016.09.16 DE 102016011161.51.用于处理与可视化肺的至少一个区域的EIT-数据（3）来确定并可视化所述肺的特性的设备（10），其中所述EIT-数据（3）借助于电阻抗X光断层摄影术装置（30）来获得，所述设备：-具有数据输入单元（50）,-具有计算与控制单元（70）和-具有输出单元（80），以及其中所述数据输入单元（50）被构型用于在一个观察时间段上接收和提供所述肺的所述至少一个区域的EIT-数据（3），其中所述数据输入单元（50）被构型用于接收和提供指示在观察时间段中的呼吸压力的压力变化过程（20）的数据（4），其中所述计算与控制单元（70）被构型用于：-从所述EIT-数据（3）确定所述肺的至少一个区域的局部的阻抗值和阻抗变化，-在考虑指示在观察时间段中的呼吸压力的压力变化过程（20）的数据（4）的情况下从所述局部的阻抗和局部的阻抗变化确定具有所述肺的指示所述肺的伸展性的度量的区域特性的数据记录，-根据第一比较标准（76）如下分析处理具有所述肺的区域特性的数据记录：所述特性是否指示所述肺的局部区域的过度伸展，-产生并且提供第二控制信号（27），所述第二控制信号代表所述肺的以下局部区域：所述局部区域的区域特性指示区域的过度伸展，-根据第二比较标准（77）如下分析处理具有所述肺的区域特性的数据记录：所述特性是否指示所述肺的局部区域的萎缩，-产生并且提供第三控制信号（28），所述第三控制信号代表所述肺的以下局部区域：所述局部区域的区域特性指示区域的萎缩，其中所述输出单元（80）被构型用于在使用所述第二控制信号（27）和第三控制信号（28）的情况下产生、提供或者输出输出信号（37），其中所述输出信号（37）代表用于呈现所述肺的以下局部区域的特性图像（900），所述局部区域的区域特性分别具有与第一比较标准（76）或者所述第二比较标准（77）的偏差。2.根据权利要求1所述的设备（10），其中所述计算与控制单元（70）被构型用于从所述EIT-数据（3）确定所述肺的至少一个区域的局部的阻抗值（710）和阻抗变化并且从所述局部的阻抗值（710）和局部的阻抗变化确定具有所述肺的所述阻抗值（710）和阻抗变化的当前的局部分布的潮流气图并且产生和提供第一控制信号（17），所述第一控制信号代表所述肺的所确定的潮流气图。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y格贝尔，
申请(专利权)人：德尔格制造股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE