一种肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法技术

本发明专利技术提供了一种肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法，所述方法包括肺组织微循环氧参数和微循环血流动力学参数的捕获、肺组织微循环功能数据清洗，最终通用微循环框架和小波分析方法，对肺组织整体微循环功能进行可视化呈现。相比现有技术，本发明专利技术从肺组织微循环血流动力学和微循环氧两个层面，更为全面和完整地评价了肺组织整体微循环功能；同时通过微循环功能数据清洗模块，剔除了来自仪器固件和光学部件的空值数据和异常数据；最终对肺组织微循环功能数据的可视化呈现，有助于深度分析和挖掘肺组织微循环功能状态，提高了肺组织微循环功能特征展示的科学性。织微循环功能特征展示的科学性。织微循环功能特征展示的科学性。

【技术实现步骤摘要】
一种肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法


[0001]本专利技术属于数据分析
，特别涉及一种肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法。

技术介绍

[0002]生物组织微循环主要通过微血管血流灌注负责氧气和营养物质的运输和交换，在维持生物组织正常生理功能和内环境稳定中具有关键作用。
[0003]肺微循环（pulmonary microcirculation）是2018年公布的呼吸病学名词（《呼吸病学名词》第一版）。肺微循环指肺微动脉和肺微静脉之间的血液循环。包括肺微动脉、肺毛细血管和肺微静脉等部分，因肺微血管总横截面显著增大，血流速度明显缓慢，适合血液与肺泡间的气体交换。
[0004]构成肺微循环的肺微血管系统在许多方面与其他组织的微血管床不同。肺微血管独特的结构、血流动力学和调节特点很大程度上与肺独特的呼吸功能和灌注有关。
[0005]经检索，国内已发表的中文学术文章和专利，未见评价肺整体微循环功能和可视化呈现技术。国外大多采用有创开窗方式暴露肺组织后通过高速摄像机捕获肺微循环血流灌注或血流速度等功能数据，进而实现对肺微循环某一功能数据的测评。
[0006]现有的肺整体微循环功能测评和可视化呈现方法存在以下客观缺点：有创性。肺组织微循环功能具有整体性和复杂性。通过有创方式暴露肺组织严重影响肺微循环功能测量的准确性。
[0007]指标单一不全面。现有技术仅可测量单一微循环功能指标，无法实现对肺组织微循环微血流动力学和肺组织微循环氧指标的全面关注。
[0008]存在异常值和噪声干扰。受肺组织呼吸属性的影响和生物组织微循环功能数据复杂性属性影响，依托现有技术测量的肺组织微血流灌注和血流速度中大多存在异常值。现有技术不具备包含异常值处理和边界值调整等微循环功能数据清洗流程，上述客观缺点进一步影响肺组织整体微循环功能测评和可视化呈现的科学性和准确性。
[0009]因此，如何能够在无创的情况下，实现准确而全面地描述肺组织微循环整体功能特征，提高肺组织微循环功能特性展示的科学性，是一个需要解决的问题。

技术实现思路

[0010]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于准确而全面地描述肺组织微循环整体功能特征，提高肺组织微循环功能测评的准确性，通过肺组织微循环血流动力学（含肺微循环血流灌注和血流速度）和微循环氧（肺微循环氧分压）的捕获和分析、依托通用微循环框架和小波分析，提供一种肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法。
[0011]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法，包括以下步骤：步骤1，肺组织微循环氧参数和微循环血流动力学参数的捕获：
将微循环氧分压监测仪和双通道激光多普勒监测仪两台设备的光探针集成至微米立体定位仪上，利用微米立体定位仪将两台设备的光探针通过肋间肌间隙引导至胸膜和肺组织上方，用白光和激光两种光源，同时采集肺组织微循环功能参数，将采集到的数据分别保存为无损数据格式，备解析；步骤2，肺组织微循环功能数据清洗：将步骤1捕获到的肺组织微循环功能参数数据导入数据清洗模块，通过计算机脚本执行箱线图算法，处理离群的肺组织微循环功能参数数据；步骤3，肺组织整体微循环功能可视化呈现：步骤3.1，三维可视化模型构建：导入步骤2处理后的肺组织微循环功能参数数据，并将上述肺组织微循环功能参数进行无量纲化处理，将肺组织微循环功能参数数据统一投射在[0, 1]区间内；导入上述无量纲化处理后的肺组织微循环功能参数数据，使用Python和Apache许可下的ECharts生成肺组织微循环功能三维可视化模块，其中，将时间、微循环功能参数变量及微循环功能参数变量值分别定义为模块X轴、Y轴和Z轴；步骤3.2，肺组织微循环功能气泡图：导入步骤2清洗处理后的肺组织微循环功能参数数据，使用Apache许可下的ECharts生成肺组织微循环功能单轴气泡图，实现肺组织微循环功能参数分布和权重关联分析。本申请使用单轴气泡图对肺组织微循环功能参数（微循环氧和微循环血流灌注）分布权重关联进行可视化呈现。数据以“气泡”的形式依照横轴排列，以“气泡”的面积差异展示肺脏微循环功能数据的分布权重及其关联。
[0012]进一步的，所述微循环氧分压监测仪包括德国PreSens公司的微循环氧分压监测仪Microx TX3和Microx 4 Trace。
[0013]进一步的，所述双通道激光多普勒监测仪选用英国Moor公司的双通道激光多普勒监测仪VMS或英国Oxford Optronix公司OxyFlo Pro激光多普勒血流仪。
[0014]进一步的，所述肺组织微循环功能参数包括肺组织微循环氧参数和血流动力学参数。
[0015]进一步的，所述肺组织微循环氧参数包括肺微循环组织氧分压，所述肺组织血流动力学参数包括肺微循环血流灌注水平和血流灌注速度。
[0016]进一步的，步骤2中处理离群的肺组织微循环功能参数时，定义Q1为25%最大值，Q3为75%最大值，Q3与Q1之间的差值为四分位距IQR，并设定（Q1ꢀ–ꢀ
1.5
ꢀ×ꢀ
IQR）和（Q
3 +1.5
ꢀ×ꢀ
IQR）为微循环功能参数边界值，超过边界值微循环功能数据视为离群值，并调整为正常范围边界值。
[0017]进一步的，步骤3还包括使用小波变换对肺组织微循环血流信号进行进一步分析和可视化展示：步骤3.3，小波变换频谱分析：导入步骤2清洗处理后的肺组织微循环功能参数数据，根据微循环血流灌注信号频率可划分为n种频段来源信号幅值，通过上述n种频段来源信号幅值，生成肺微血管血流灌注、血流速度及红细胞密度信号在特征频段的二维分布图；通过时间（sec）、频率（Hz）和微循环特征来源幅值（AU）三个维度指标绘制肺微循环血流灌注信号三维时频图；通过雷达图展示肺组织微循环功能相关幅值的分布模式。
[0018]进一步的，所述肺组织微循环功能包括心源幅值、呼吸源幅值、肌源幅值、神经源幅值、一氧化氮依赖性内皮细胞源幅值和一氧化氮非依赖性内皮细胞源幅值。
[0019]本专利技术相比现有技术的有益效果为：1、本专利技术所述肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法，完整的呈现了肺组织微循环功能，包括了肺组织微循环血流动力学（含肺微循环血流灌注和血流速度）和微循环氧（肺微循环氧分压）两个层面，与现有技术中的单一微循环功能指标相比，可更为全面和完整地评价肺组织整体微循环功能；2、本专利技术所述肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法，提高了肺组织整体微循环功能的科学性，具体来说，现有技术不包含微循环功能数据自动化处理内容，而本专利技术中所述微循环功能数据清洗模块，对获取的肺组织微循环功能数据进行处理，剔除了来自仪器固件和光学部件的空值数据和异常数据，提高了肺组织微循环功能数据的科学性；此外，现有技术对于肺组织微循环的相关研究不包含可视化呈现，本专利技术通过通用微循环框架和小波分析方法，对肺组织微循环功能数据进行可视化呈现，有助于深度分析和挖掘肺组织微循环功能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，肺组织微循环氧参数和微循环血流动力学参数的捕获：将微循环氧分压监测仪和双通道激光多普勒监测仪两台设备的光探针集成至微米立体定位仪上，利用微米立体定位仪将两台设备的光探针通过肋间肌间隙引导至胸膜和肺组织上方，用白光和激光两种光源，同时采集肺组织微循环功能参数，将采集到的数据分别保存为无损数据格式，备解析；步骤2，肺组织微循环功能数据清洗：将步骤1捕获到的肺组织微循环功能参数数据导入数据清洗模块，通过计算机脚本执行箱线图算法，处理离群的肺组织微循环功能参数数据；步骤3，肺组织整体微循环功能可视化呈现：步骤3.1，三维可视化模型构建：导入步骤2处理后的肺组织微循环功能参数数据，并将上述肺组织微循环功能参数进行无量纲化处理，将肺组织微循环功能参数数据统一投射在[0, 1]区间内；导入上述无量纲化处理后的肺组织微循环功能参数数据，使用Python和Apache许可下的ECharts生成肺组织微循环功能三维可视化模块，其中，将时间、微循环功能参数变量及微循环功能参数变量值分别定义为模块X轴、Y轴和Z轴；步骤3.2，肺组织微循环功能气泡图：导入步骤2清洗处理后的肺组织微循环功能参数数据，使用Apache许可下的ECharts生成肺组织微循环功能单轴气泡图，实现肺组织微循环功能参数分布和权重关联分析。2. 根据权利要求1所述的肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法，其特征在于，所述微循环氧分压监测仪包括德国PreSens公司的微循环氧分压监测仪Microx TX3和Microx 4 Trace。3. 根据权利要求1所述的肺组织整体微循环功能测评及可视化呈现方法，其特征在于，所述双通道激光多普勒监测仪选用英国Moor公司的双通道激光多普勒监测仪VMS或英国Oxford Optroni...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明明，李媛，宋晓红，佟训靓，
申请(专利权)人：刘明明，
类型：发明
国别省市：