一种肺气肿手术前后评估系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种肺气肿手术前后评估系统及其方法，该系统包括数据采集子系统和数据处理子系统，数据处理子系统根据电阻抗数据实时生成肺通气三维立体模型和肺通气二维横截面图像、生成肺血流三维立体模型和肺血流二维横截面图像；对肺通气和肺血流三维立体模型进行分割处理，得到手术靶区与非手术靶区；计算手术靶区、非手术靶区以及全肺对应的每分钟肺泡通气量、每分钟肺循环血流量、通气血流比值；还用于判别输出是否推荐手术的评估结果以及手术疗效评估结果。与现有技术相比，本发明专利技术能够方便且有效地进行肺气肿手术适应症及术后疗效评估，确保手术治疗的成本获益比，能够无创、无辐射地进行重复操作，便于对术后进行短期及长期疗效评估。长期疗效评估。长期疗效评估。

【技术实现步骤摘要】
一种肺气肿手术前后评估系统及其方法


[0001]本专利技术涉及医疗器械
，尤其是涉及一种肺气肿手术前后评估系统及其方法。

技术介绍

[0002]肺气肿(emphysema)是肺内与终末细支气管相通的气腔持久性地异常扩大，伴有肺泡壁的破坏。形成呼吸气腔不均匀性扩大，肺泡及其结构成分排列紊乱、缺失。造成肺总量、残气量升高，血流量下降，形成气体交换死腔，临床表现为氧合下降、二氧化碳储留。肺气肿常见于慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)，被认为是COPD终末期表现，COPD因其高发病率、致残率、致死率，始终困扰着人类健康。
[0003]上世纪90年代以来，肺减容术(lung volume reduction surgery，LVRS)重新应用于临床，通过切除过度充气、无功能的靶区肺组织，使肺内通气、血流量重新分布，提高气体交换效率，改善氧合，进一步提高远期生存率与生活质量。但因其术后并发症较多、短期死亡率较高、手术获益人群与术后疗效评估尚存在争议，临床应用受限。一项荟萃分析显示以肺上叶为主的肺气肿，经康复训练体力较差的患者可通过手术获益，为最佳适应症。近年来，支气管镜下肺减容术(bronchoscopic lung volume reduction，BLVR)，如纤维支气管镜封堵减容、单向活瓣减容术的出现一定程度上弥补了LVRS短期死亡率高的缺陷，具有更高的安全性和微创特性。随着技术手段的成熟，可接受肺减容术治疗的肺气肿人群增长，然而目前针对肺气肿手术适应症以及术后疗效的评估，还缺乏一种方便且有效的方案，难以保证手术治疗的成本获益比。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种肺气肿手术前后评估系统及其方法，能够方便且有效地进行肺气肿手术适应症及术后疗效评估，从而确保手术治疗的成本获益比。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种肺气肿手术前后评估系统，包括用于采集患者电阻抗数据的数据采集子系统和用于实时地对电阻抗数据进行处理的数据处理子系统，所述数据处理子系统包括肺通气模型构建单元、肺血流模型构建单元、手术靶区分割单元、分钟肺泡通气量计算单元、分钟肺循环血流量计算单元、通气血流比值计算单元、手术适应症评估单元以及手术疗效评估单元；
[0006]所述肺通气模型构建单元用于根据电阻抗数据实时生成肺通气三维立体模型和肺通气二维横截面图像；
[0007]所述肺血流模型构建单元用于根据电阻抗数据实时生成肺血流三维立体模型和肺血流二维横截面图像；
[0008]所述手术靶区分割单元用于对肺通气三维立体模型和肺血流三维立体模型进行分割处理，得到手术靶区与非手术靶区；
[0009]所述分钟肺泡通气量计算单元用于计算手术靶区、非手术靶区以及全肺的每分钟肺泡通气量；
[0010]所述分钟肺循环血流量计算单元用于计算手术靶区、非手术靶区以及全肺的每分钟肺循环血流量；
[0011]所述通气血流比值计算单元用于计算手术靶区、非手术靶区以及全肺的通气血流比值；
[0012]所述手术适应症评估单元根据手术靶区通气血流比值和非手术靶区通气血流比值，用于判别输出是否推荐手术的评估结果；
[0013]所述手术疗效评估单元根据术后的全肺通气血流比值以及术后的手术靶区通气血流比值，用于判别输出手术疗效评估结果。
[0014]进一步地，所述数据采集子系统包括环绕固定于用户胸部上端和下端的两条电极带，所述电极带用于采集电阻抗数据，并通过导线及连接头传输至数据处理子系统。
[0015]进一步地，所述数据处理子系统设置有主机，所述主机连接有触屏显示器以及电源线，所述主机通过连接头与电极带相连接，所述触屏显示器用于展示操作界面以及显示肺通气二维横截面图像、肺血流二维横截面图像、肺通气三维立体模型、肺血流三维立体模型。
[0016]进一步地，所述主机设置有中央控制器、数据存储器、集成芯片、散热器、信号传输线，所述中央控制器分别与数据存储器、集成芯片相连接，所述集成芯片与信号传输线相连接，所述信号传输线通过连接头与电极带相连接。
[0017]进一步地，所述电极带包括松紧弹力带，所述松紧弹力带上均匀分布有多个电极片，所述松紧弹力带的两端之间通过魔术贴固定连接，所述电极片上均匀涂抹有导电糊。
[0018]一种肺气肿手术前评估方法，应用于手术前，包括以下步骤：
[0019]A1、数据采集子系统实时采集用户的电阻抗数据，并传输至数据处理子系统；
[0020]A2、根据接收的电阻抗数据，数据处理子系统分别构建肺通气三维立体模型和肺通气二维横截面图像、构建肺血流三维立体模型和肺血流二维横截面图像；
[0021]A3、将肺通气三维立体模型和肺血流三维立体模型分割为手术靶区和非手术靶区，分别计算手术靶区和非手术靶区的每分钟肺泡通气量、手术靶区和非手术靶区的每分钟肺循环血流量，并进一步计算得到手术靶区和非手术靶区的通气血流比；
[0022]A4、根据手术靶区和非手术靶区的通气血流比，通过判断分析，输出得到是否推荐手术的评估结果。
[0023]进一步地，所述步骤A3具体包括以下步骤：
[0024]A31、将肺通气三维立体模型和肺血流三维立体模型分割为手术靶区和非手术靶区；
[0025]A32、取时长为60s的肺通气三维模型序列，从该模型序列中筛选出吸气末对应模型，由此计算出手术靶区和非手术靶区的每分钟肺泡通气量；
[0026]A33、取时长为60s的肺血流三维模型序列，从该模型序列中筛选出心脏收缩末对应模型，由此计算出手术靶区和非手术靶区的每分钟肺循环血流量；
[0027]A34、根据步骤A32和A33的计算结果，进一步计算出手术靶区和非手术靶区的通气血流比。
[0028]进一步地，所述步骤A32中吸气末对应模型具体为：
[0029][0030]其中，N为吸气末对应模型的个数，即呼吸频率为N次/分钟；
[0031]手术靶区的每分钟肺泡通气量具体为：
[0032][0033]其中，Ω
s
为手术靶区，为手术靶区的分钟肺泡通气量；
[0034]非手术靶区的每分钟肺泡通气量具体为：
[0035][0036]其中，Ω
ns
为非手术靶区，为非手术靶区的分钟肺泡通气量。
[0037]进一步地，所述步骤A33中心脏收缩末对应模型具体为：
[0038][0039]其中，P为心脏收缩末对应模型的个数，即心率为P次/分钟；
[0040]手术靶区的每分钟肺循环血流量具体为：
[0041][0042]其中，为手术靶区的分钟肺循环血流量；
[0043]非手术靶区的每分钟肺循环血流量具体为：
[0044][0045]其中，为非手术靶区的分钟肺循环血流量。
[0046]进一步地，所述步骤A34中手本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种肺气肿手术前后评估系统，其特征在于，包括用于采集患者电阻抗数据的数据采集子系统(1)和用于实时地对电阻抗数据进行处理的数据处理子系统(2)，所述数据处理子系统(2)包括肺通气模型构建单元(201)、肺血流模型构建单元(202)、手术靶区分割单元(203)、分钟肺泡通气量计算单元(204)、分钟肺循环血流量计算单元(205)、通气血流比值计算单元(206)、手术适应症评估单元(207)以及手术疗效评估单元(208)；所述肺通气模型构建单元(201)用于根据电阻抗数据实时生成肺通气三维立体模型和肺通气二维横截面图像；所述肺血流模型构建单元(202)用于根据电阻抗数据实时生成肺血流三维立体模型和肺血流二维横截面图像；所述手术靶区分割单元(203)用于对肺通气三维立体模型和肺血流三维立体模型进行分割处理，得到手术靶区与非手术靶区；所述分钟肺泡通气量计算单元(204)用于计算手术靶区、非手术靶区以及全肺的每分钟肺泡通气量；所述分钟肺循环血流量计算单元(205)用于计算手术靶区、非手术靶区以及全肺的每分钟肺循环血流量；所述通气血流比值计算单元(206)用于计算手术靶区、非手术靶区以及全肺的通气血流比值；所述手术适应症评估单元(207)根据手术靶区通气血流比值和非手术靶区通气血流比值，用于判别输出是否推荐手术的评估结果；所述手术疗效评估单元(208)根据术后的全肺通气血流比值以及术后的手术靶区通气血流比值，用于判别输出手术疗效评估结果。2.根据权利要求1所述的一种肺气肿手术前后评估系统，其特征在于，所述数据采集子系统(1)包括环绕固定于用户胸部上端和下端的两条电极带，所述电极带用于采集电阻抗数据，并通过导线及连接头传输至数据处理子系统(2)。3.根据权利要求2所述的一种肺气肿手术前后评估系统，其特征在于，所述数据处理子系统(2)设置有主机，所述主机连接有触屏显示器以及电源线，所述主机通过连接头与电极带相连接，所述触屏显示器用于展示操作界面以及显示肺通气二维横截面图像、肺血流二维横截面图像、肺通气三维立体模型、肺血流三维立体模型。4.根据权利要求3所述的一种肺气肿手术前后评估系统，其特征在于，所述主机设置有中央控制器、数据存储器、集成芯片、散热器、信号传输线，所述中央控制器分别与数据存储器、集成芯片相连接，所述集成芯片与信号传输线相连接，所述信号传输线通过连接头与电极带相连接。5.根据权利要求2所述的一种肺气肿手术前后评估系统，其特征在于，所述电极带包括松紧弹力带，所述松紧弹力带上均匀分布有多个电极片，所述松紧弹力带的两端之间通过魔术贴固定连接，所述电极片上均匀涂抹有导电糊。6.一种肺气肿手术前评估方法，应用于手术前，其特征在于，包括以下步骤：A1、数据采集子系统实时采集用户的电阻抗数据，并传输至数据处理子系统；A2、根据接收的电阻抗数据，数据处理子系统分别构建肺通气三维立体模型和肺通气二维横截面图像、构建肺血流三维立体模型和肺血流二维横截面图像；
A3、将肺通气三维立体模型和肺血流三维立体模型分割为手术靶区和非手术靶区，分别计算手术靶区和非手术靶区的每分钟肺泡通气量、手术靶区和非手术靶区的每分钟肺循环血流量，并进一步计算得到手术靶区和非手术靶区的通气血流比；A4、根据手术靶区和非手术靶区的通气血流比，通过判断分析，输出得到是否推荐手术的评估结果。7.根据权利要求6所述的一种肺气肿手术前评估方法，其特征在于，所述步骤A3具体包括以下步骤：A31、将肺通气三维立体模型和肺血流三维立体模型分割为手术靶区和非手术靶区；A32、取时长为60s的肺通气三维模型序列，从该模型序列中筛选出吸气末对应模型，由此计算出手术靶区和非手术靶区的每分钟肺泡通气量；A33、取时长为60s的肺血流三维模型序列，从该模型序列中筛选出心脏收缩末对应模型，由此计算出手术靶区和非手术靶区的每分钟肺循环血流量；A34、根据步骤A32和A33的计算结果，进一步计算出手术靶区和非手术靶区的通气血流比。8.根据权利要求7所述的一种肺气肿手术前评估方法，其特征在于，所述步骤A32中吸气末对应模型具体为：其中，N为吸气末对应模型的个数，即呼吸频率为N次/分钟；手术靶区的每分钟肺泡通气量具体为：其中，Ω
s
...

【专利技术属性】
技术研发人员：童琳，宋元林，闫宇，王璐，刘锦铭，王岚，王谊冰，
申请(专利权)人：复旦大学附属中山医院，
类型：发明
国别省市：