一种基于纤支镜视频的实时气道数字孪生系统及其使用方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于纤支镜视频的实时气道数字孪生系统及其使用方法，包含：纤维支气管镜，其内置CMOS图像传感器和运动感知单元，以采集气道状况数据；工作站，与纤维支气管镜电连接，以处理采集到的气道状况数据，并构建三维气道模型；结构光扫描仪，与工作站电连接，以将扫描的头颈部体表数据与三维气道模型进行配准；运动监测单元，与工作站电连接，用于监测呼吸运动，并为三维气道模型提供呼吸相位补偿；信息交互单元，与工作站通信连接，用于捕获动态的头颈部及气道的真实视图，并对三维气道模型进行动态叠加配准，以在工作站中得到气道数字孪生模型。本发明专利技术可解决在困难气道管理中的三维可视化、动态建模、实时导航与风险评估性差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医学工程、医学图像处理与增强现实技术交叉领域，尤其是一种基于纤支镜视频的实时气道数字孪生系统及其使用方法。

技术介绍

1、在现代医学领域，尤其是麻醉科和呼吸科的临床操作中，气道评估与插管导航的精准性直接影响手术安全及抢救成功率。近年来，随着计算机视觉、增强现实(ar)和人工智能(ai)等技术的发展，虚拟气道重建与可视化导航系统逐渐成为研究热点。然而，在实际应用中仍存在多项关键技术瓶颈亟待突破。

2、首先，当前主流的虚拟气道三维重建方法普遍依赖于薄层ct(计算机断层扫描)图像作为数据源。这种成像方式不仅使患者暴露于较高的辐射剂量之下，而且数据采集与处理周期较长，难以满足急诊或资源受限环境下的即时诊疗需求。此外，静态ct影像无法反映术中可能发生的软组织塌陷、分泌物遮挡或声门水肿等动态变化，导致术前建模结果与实际可通气道状态之间存在显著差异，从而增加插管失败或黏膜损伤的风险。

3、其次，针对单目纤支镜视频流进行实时三维重建的技术尚不成熟。传统基于特征点匹配的slam(同步定位与地图构建)算法在气道内壁纹理单一、光照不均的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于纤支镜视频的实时气道数字孪生系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的气道数字孪生系统，其特征在于，所述CMOS图像传感器与工作站电连接，该CMOS图像传感器将采集的气道视频图像传输至工作站，并提取出初始视觉位姿信息。

3.如权利要求2所述的气道数字孪生系统，其特征在于，所述运动感知单元与工作站电连接，该运动感知单元测量并采集所述纤维支气管镜在气道内的运动状态数据，并传输至工作站。

4.如权利要求3所述的气道数字孪生系统，其特征在于，所述工作站包含嵌入式平台，该嵌入式平台包含：轻量化卷积网络模块、扩展卡尔曼滤波器、体素距离场融合模块和...

【技术特征摘要】

1.一种基于纤支镜视频的实时气道数字孪生系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的气道数字孪生系统，其特征在于，所述cmos图像传感器与工作站电连接，该cmos图像传感器将采集的气道视频图像传输至工作站，并提取出初始视觉位姿信息。

3.如权利要求2所述的气道数字孪生系统，其特征在于，所述运动感知单元与工作站电连接，该运动感知单元测量并采集所述纤维支气管镜在气道内的运动状态数据，并传输至工作站。

4.如权利要求3所述的气道数字孪生系统，其特征在于，所述工作站包含嵌入式平台，该嵌入式平台包含：轻量化卷积网络模块、扩展卡尔曼滤波器、体素距离场融合模块和风险分析模块；

5.如权利要求1所述的气道数字孪生系统，其特征在于，所述运动感知单元为惯性测量单元或磁惯导航模块；所述运动监...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜虹，严佳，周洋，孙宇，周韧，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：