CN111345780B - 一种高分辨率消化道测压数据分析方法及系统 - Google Patents
一种高分辨率消化道测压数据分析方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高分辨率消化道测压数据分析方法及系统,该方法包括:获取待分析的消化道测压数据并进行插值处理和颜色转换后以色谱图显示;在色谱图中选取至少一个待分析区域,并对待分析区域的压力数据进行分析处理,分析处理至少包括等压线中断最大距离分析处理、收缩幅度分析处理、压力大小的时间排序分析处理三者中的全部或部分;将分析处理结果显示于待分析区域或者与待分析区域相独立的区域内;或者按照分析处理结果对待分析区域进行标记。使用户可以通过色谱图直观地观察消化道压力变化的同时,通过处理结果能够定量观察,且处理结果能够实时跟随图片显示,利于辅助诊断和观察,使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及数据处理领域,特别是涉及一种高分辨率消化道测压数据分析方法及系统。
背景技术
消化道的压力是评估其运动能力的一项重要指标,能够为医生的正确诊断提供参考依据,但目前现有的数据采集系统,许多参数需要计算才能获得,并不能实时跟随图片显示,不利于辅助诊断和观察,使用不够方便。
以食道测压为例,食道是将食物和液体从咽喉运送至胃部的管状器官。食道压力测量已经用于对食道的运动功能和食道中食物团运输动力学的评估。典型的食道压力计包含一个细长的导管或探针,沿着其长度方向分布有压力传感器。导管或探针设计成插入食道,通常到达下食道括约肌并延伸进入患者的胃部。在典型的测试中,患者在压力计置于食道中时吞咽特定量的水,可以测量压力传感器处的食道压力,所述测试可以重复多次以获得一系列压力值,这些压力值的统计学分析可以用于辅助诊断。
高分辨率食道测压(high resolution manometry,HRM)在全世界应用已接近20年,对食道运动障碍和功能性疾病的认识、诊断和治疗起了巨大作用。其采用具有紧密排列的传感器的导管收集数据,这样的高分辨率数据能够实现收缩压力生理学的时空轮廓图成像,该时空轮廓图像虽然比较形象,但是对关注的参数需要计算才能获得,并不能实时跟随图片显示,不利于辅助诊断和观察,使用不够方便。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题,特别创新地提出了一种高分辨率消化道测压数据分析方法及系统。
为了实现本发明的上述目的,根据本发明的第一个方面,本发明提供了一种高分辨率消化道测压数据分析方法,包括:
步骤S1,获取待分析的消化道测压数据并进行插值处理和颜色转换后以色谱图显示,在所述色谱图中,横坐标表示时间,纵坐标表示测压导管中各点相对某固定位置的距离或者测压通道序号;
步骤S2,在所述色谱图中选取至少一个待分析区域,并对所述待分析区域的压力数据进行分析处理,所述分析处理至少包括等压线中断最大距离分析处理、收缩幅度分析处理、压力大小的时间排序分析处理三者中的全部或部分;
步骤S3,将分析处理结果显示于待分析区域或者与待分析区域相独立的区域内;或者按照分析处理结果对待分析区域进行标记。
上述技术方案的有益效果为:本发明使得用户在观察色谱图时,选取待分析区域后,能够对待分析区域的等压线中断最大距离、收缩幅度和压力大小的时间排序等进行处理,并标记处理结果,使得用户可以通过色谱图直观地观察消化道压力变化的同时,通过处理结果能够定量观察,且处理结果能够实时跟随图片显示,利于辅助诊断和观察,使用方便。
在本发明的一种优选实施方式中,所述等压线中断最大距离分析处理的过程包括:步骤A1,设置分析长度Δs和等压阈值P1;
步骤A2,在待分析区域中,沿纵轴方向以分析长度Δs为步进将所述待分析区域划分为与横轴平行的m个通道,通道之间的间距为Δs;
步骤A3,计算每个通道的压力最大值Pmaxi,i为正整数,且1≤i≤m;
步骤A4,获取m个通道中压力最大值连续小于等压阈值P1的最大通道个数m′,将所述最大通道个数m′与分析长度Δs的乘积m′×Δs作为等压线中断最大距离。
上述技术方案的有益效果为:对待分析区域的等压线中断最大距离进行分析处理。
在本发明的一种优选实施方式中,所述收缩幅度分析处理的过程包括:
步骤B1,将待分析区域划分为二维网格;
步骤B2,在待分析区域中从左至右,以及从上到下依次判断所有方格是否有效,并累计有效方格数量,记为m1;
判断方格有效的方法包括:设置有效压力阈值和/或选择相对通道,若方格四个顶点的压力均值大于所述有效压力阈值,或者方格四个顶点的压力均值大于相对通道图像数据中与所述方格横坐标区间对应的区域的压力均值,则认为所述方格有效,否则,认为所述方格无效;
步骤B3,收缩幅度为有效方格所占据区域的幅度值对时间和距离长度的积分;
所述幅度值为有效方格四个顶点的压力均值减去有效压力阀值,或者为有效方格四个顶点的压力均值减去相对通道图像数据中与所述方格横坐标区间对应的区域的压力均值;
收缩幅度A计算公式为:
其中,j为整数,且1≤j≤m1;pj表示第j个有效方格的四个顶点的压力均值;pj′为有效压力阀值,或者为相对通道图像数据中与第j个有效方格横坐标区间对应的区域的压力均值;ΔLj表示第j个有效方格的纵向距离长度;ΔTj表示第j个有效方格的横向时间长度。
上述技术方案的有益效果为:对待分析区域的收缩幅度进行分析处理。
在本发明的一种优选实施方式中,所述方格至少包含一个像素点。
上述技术方案的有益效果为:使计算精度高。
在本发明的一种优选实施方式中,所述压力大小的时间排序的过程包括:
步骤C1,计算待分析区域中横坐标上各时刻对应的压力最大值;
步骤C2,对所有时刻的压力最大值按照从大到小或者从小到大的顺序排序,得到与压力最大值排序对应的时刻序列。
上述技术方案的有益效果为:对待压力大小的时间排序进行分析处理。
在本发明的一种优选实施方式中,按照分析处理结果对待分析区域进行标记包括:
利用纵向线段标记等压线中断最大距离对应的通道;
和/或利用高亮闭合曲线标记出所有有效方格所在区域的范围;
和/或利用带方向箭头的线段按照压力值从大到小或者从小到大的顺序依次连接各时刻的压力最大值。
上述技术方案的有益效果为:提供了多种便于识别的标记方式。
为了实现本发明的上述目的,根据本发明的第二个方面,本发明提供了一种高分辨率消化道测压数据分析系统,包括显示器、数据获取单元、处理器以及输入设备;
所述数据获取单元获取消化道测压数据并传输给处理器,处理器按照本发明所述的方法对消化道测压数据进行处理和显示,以及对输入设备在显示器显示界面上选取的待分析区域进行分析处理,并将分析处理结果显示于待分析区域或者与待分析区域相独立的区域内,或者按照分析处理结果对待分析区域进行标记。
上述技术方案的有益效果为:该系统使得用户在观察色谱图时,选取待分析区域后,能够对待分析区域的等压线中断最大距离、收缩幅度和压力大小的时间排序等进行处理,并标记处理结果,使得用户可以通过色谱图直观地观察消化道压力变化的同时,通过处理结果能够定量观察,且处理结果能够实时跟随图片显示,利于辅助诊断和观察,使用方便。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式中高分辨率消化道测压数据分析方法的流程示意图;
图2是本发明一具体实施方式中色谱图中选取待分析区域示意图;
图3是本发明一具体实施方式中收缩幅度分析处理原理图;
图4是本发明一具体实施方式中收缩幅度分析处理中相对通道示意图;
图5是本发明一具体实施方式中高分辨率消化道测压数据分析系统的系统框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,除非另有规定和限定,需要说明的是,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明提供了一种高分辨率消化道测压数据分析方法,优选对食道或者胃、肠道的测压数据进行分析,在一种优选实施方式中,流程示意图如图1所示,包括:
步骤S1,获取待分析的消化道测压数据并进行插值处理和颜色转换后以色谱图显示,在色谱图中,横坐标表示时间,纵坐标表示测压导管中各点相对某固定位置的距离或者测压通道序号,如图2所示;
步骤S2,在色谱图中选取至少一个待分析区域,并对待分析区域的压力数据进行分析处理,分析处理至少包括等压线中断最大距离分析处理、收缩幅度分析处理、压力大小的时间排序分析处理三者中的全部或部分;
步骤S3,将分析处理结果显示于待分析区域或者与待分析区域相独立的区域内;或者按照分析处理结果对待分析区域进行标记。
在本实施方式中,由于测量压力的导管上的传感器呈一定间隔排列,每个传感器对应一个压力测量通道,进行色谱图显示时,需要首先进行插值处理,在两个压力测量通道插入多个微小通道。插值方法可采用分段插值、三次样条插值或者邻近值插值法,优选的,采用的插值方法如下:假设相邻两通道的生理数据分别为P1和P2,插值精度设置为n,即两相邻通道之间待插入点的个数为1/n,则插值后的两相邻通道之间第i点的数据值为P′(i)=P1+(P2-P1)*n*i,i为正整数。插值精度n的取值范围为0到0.5之间,如n为0.01或者0.1,原始数据中待插入两点之间的插入个数1/n分别为100或者10。插值精度越高,插值后的数据过度越缓慢。
在本实施方式中,步骤S1中某固定位置为测量导管上的任意固定点,优选但不限于为任一压力测量通道传感器所在位置。
在本发明一种更加优选的实施方式中,在进行食道测压的数据分析时,固定位置可以为上括约肌位置、鼻孔位置、下括约肌位置以及胃部入口位置等。
在本实施方式中,对插值处理后的数据值进行色彩转换,使数据值与RGB值一一对应,将色彩转换后的RGB值显示为色谱图。这里的颜色色谱采用了从紫、红、橙、黄、绿、青、蓝及其过渡色,也称为色谱带,按照预先设定的精度,将压力值根据预先设定的精度,一一对应到色谱带中唯一的RGB值,最后,以不同压力值对应到的RGB值以可视化的形式呈现给用户。在实际应用中,优选的,将低于某一阈值且高于另一阈值的压力值对应为同一颜色值,即色谱带对应一个上限压力值和下限压力值。
在本实施方式中,优选的,可通过鼠标、触摸屏等在显示色谱图的界面上选取待分析区域,待分析区域的形状优选但不限于为高亮标记的方框(如图2所示)、圆形框或者不规则形状的闭合曲线等。可选择一个或多个待分析区域(如图2所示),对于每个待分析区域的压力数据进行分析处理,分析处理至少包括等压线中断最大距离分析处理、收缩幅度分析处理、压力大小的时间排序分析处理三者中的全部或部分。
在本实施方式中,将分析处理结果优选但不限于通过数字形式显示于待分析区域或者与待分析区域相独立的区域内。数字颜色优选的选择可与色谱图的色彩明显区分的颜色,如黑色等。
在本实施方式中,优选的,按照分析处理结果对待分析区域进行标记包括:
在色谱图中利用纵向线段标记等压线中断最大距离对应的通道,该纵向线段依次穿过等压线中断最大距离对应的通道,纵向线段的颜色优选的选择可明显区别于待分析区域色彩的颜色。
和/或利用高亮闭合曲线标记出所有有效方格所在区域的范围;
和/或利用带方向箭头的线段按照压力值从大到小或者从小到大的顺序依次连接各时刻的压力最大值。
在一种优选实施方式中,等压线中断最大距离分析处理的过程包括:步骤A1,设置分析长度Δs和等压阈值P1;
步骤A2,在待分析区域中,沿纵轴方向以分析长度Δs为步进将待分析区域划分为与横轴平行的m个通道,通道之间的间距为Δs;
步骤A3,计算每个通道的压力最大值Pmaxi,i为正整数,且1≤i≤m;
步骤A4,获取m个通道中压力最大值连续小于等压阈值P1的最大通道个数m′,将最大通道个数m′与分析长度Δs的乘积m′×Δs作为等压线中断最大距离。
在本实施方式中,等压阈值P1优选但不限于为20mmHg,分析长度Δs优选但不限于为1cm。
在本实施方式的一种应用场景中,等压阈值P1为20mmHg,分析长度Δs为1cm。需要进行等压线中断最大距离分析处理的待分析区域包含第5到第20压力测量通道(传感器通道),分别计算出5到20通道处最大值Pmaxi,假设只有通道7,8,9,13,14通道处的Pmaxi值小于等压阈值P1,则连续小于等压阈值P1的通道个数m′为3,则等压线中断最大距离为3cm。m′和m均为正整数。
在一种优选实施方式中,如图3所示,收缩幅度分析处理的过程包括:
步骤B1,将待分析区域划分为二维网格;
步骤B2,在待分析区域中从左至右,以及从上到下依次判断所有方格是否有效,并累计有效方格数量,记为m1,m1为正整数;
判断方格有效的方法包括:设置有效压力阈值和/或选择相对通道,若方格四个顶点的压力均值大于有效压力阈值,或者方格四个顶点的压力均值大于相对通道图像数据中与方格横坐标区间对应的区域的压力均值,则认为方格有效,否则,认为方格无效;
步骤B3,收缩幅度为有效方格所占据区域的幅度值对时间和距离长度的积分;
幅度值为有效方格四个顶点的压力均值减去有效压力阀值,或者为有效方格四个顶点的压力均值减去相对通道图像数据中与该方格横坐标区间对应的区域的压力均值;
收缩幅度A计算公式为:
其中,j为整数,且1≤j≤m1;pj表示第j个有效方格的四个顶点的压力均值;pj′为有效压力阀值,或者为相对通道图像数据中与第j个有效方格横坐标区间对应的区域的压力均值;ΔLj表示第j个有效方格的纵向距离长度;ΔTj表示第j个有效方格的横向时间长度。
在本实施方式中,有效压力阀值优选但不限于为20mmHg。相对通道可为从压力测试的多个通道中任意选择的一个通道,可手动选择。在优选的实施方式中,相对通道也可默认选择用于测量胃内压的通道,如图4所示,坐标系中位于下端的与时间横轴平行的直线为测量胃内压的通道,此时选择其为相对通道。
在本实施方式中,如图4所示,大方框为选择的待分析区域,小方框为一个有效方格,那么相对通道图像数据中与该方格横坐标区间对应的区域的压力均值的求解过程为:从有效方格四个顶点向下做平行于距离纵轴的平行线(图4中的虚线),虚线与相对通道相交两点,计算两个交点的压力均值或者方格在相对通道上投影线段的压力均值并作为求解值。
在本实施方式中,进行收缩幅度分析处理的待分析区域可为能够完整表征一个吞咽过程的区域,即一个吞咽框数据,也可为没有吞咽时的数据区域。在一种优选实施方式中,方格至少包含一个像素点。
在一种优选实施方式中,压力大小的时间排序的过程包括:
步骤C1,计算待分析区域中横坐标上各时刻对应的压力最大值;
步骤C2,对所有时刻的压力最大值按照从大到小或者从小到大的顺序排序,得到与压力最大值排序对应的时刻序列。
本发明还提供了一种高分辨率消化道测压数据分析系统,在一种优选实施方式中,如图5所示,该系统包括显示器、数据获取单元、处理器以及输入设备;
数据获取单元获取消化道测压数据并传输给处理器,处理器按照上述方法对消化道测压数据进行处理和显示,以及对输入设备在显示器显示界面上选取的待分析区域进行分析处理,并将分析处理结果显示于待分析区域或者与待分析区域相独立的区域内,或者按照分析处理结果对待分析区域进行标记。
在本实施方式中,处理器优选但不限于为计算机主机或微处理器等。数据获取单元优选但不限于为无线或有线通信模块,如WIFI通信模块、以太网通信模块等。输入设备优选但不选于为鼠标、键盘或触摸屏等,其通过串口或并口与处理器连接通信。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种高分辨率消化道测压数据分析方法,其特征在于,包括:
步骤S1,获取待分析的消化道测压数据并进行插值处理和颜色转换后以色谱图显示,在所述色谱图中,横坐标表示时间,纵坐标表示测压导管中各点相对某固定位置的距离或者测压通道序号;
步骤S2,在所述色谱图中选取至少一个待分析区域,并对所述待分析区域的压力数据进行分析处理,所述分析处理包括等压线中断最大距离分析处理、收缩幅度分析处理、压力大小的时间排序分析处理三者中的全部或部分;
所述等压线中断最大距离分析处理的过程包括:
步骤A1,设置分析长度Δs和等压阈值P1;
步骤A2,在待分析区域中,沿纵轴方向以分析长度Δs为步进将所述待分析区域划分为与横轴平行的m个通道,通道之间的间距为Δs;
步骤A3,计算每个通道的压力最大值P maxi,i为正整数,且1≤i≤m;
步骤A4,获取m个通道中压力最大值连续小于等压阈值P1的最大通道个数m',将所述最大通道个数m'与分析长度Δs的乘积m'×Δs作为等压线中断最大距离;
所述收缩幅度分析处理的过程包括:
步骤B1,将待分析区域划分为二维网格;
步骤B2,在待分析区域中依次判断所有方格是否有效,并累计有效方格数量,记为m1;
判断方格有效的方法包括:设置有效压力阈值和/或选择相对通道,若方格四个顶点的压力均值大于所述有效压力阈值,或者方格四个顶点的压力均值大于相对通道图像数据中与所述方格横坐标区间对应的区域的压力均值,则认为所述方格有效,否则,认为所述方格无效;
步骤B3,收缩幅度为有效方格所占据区域的幅度值对时间和距离长度的积分;
所述幅度值为有效方格四个顶点的压力均值减去有效压力阈值,或者为有效方格四个顶点的压力均值减去相对通道图像数据中与所述方格横坐标区间对应的区域的压力均值;
收缩幅度A计算公式为:
其中,j为整数,且1≤j≤m1;pj表示第j个有效方格的四个顶点的压力均值;pj'为有效压力阈值,或者为相对通道图像数据中与第j个有效方格横坐标区间对应的区域的压力均值;ΔLj表示第j个有效方格的纵向距离长度;ΔTj表示第j个有效方格的横向时间长度;
步骤S3,将分析处理结果显示于待分析区域或者与待分析区域相独立的区域内;或者按照分析处理结果对待分析区域进行标记。
2.如权利要求1所述高分辨率消化道测压数据分析方法,其特征在于,所述方格至少包含一个像素点。
3.如权利要求1所述高分辨率消化道测压数据分析方法,其特征在于,所述压力大小的时间排序的过程包括:
步骤C1,计算待分析区域中横坐标上各时刻对应的压力最大值;
步骤C2,对所有时刻的压力最大值按照从大到小或者从小到大的顺序排序,得到与压力最大值排序对应的时刻序列。
4.如权利要求2所述高分辨率消化道测压数据分析方法,其特征在于,按照分析处理结果对待分析区域进行标记包括:
利用纵向线段标记等压线中断最大距离对应的通道;
和/或利用高亮闭合曲线标记出所有有效方格所在区域的范围;
和/或利用带方向箭头的线段按照压力值从大到小或者从小到大的顺序依次连接各时刻的压力最大值。
5.一种高分辨率消化道测压数据分析系统,其特征在于,包括显示器、数据获取单元、处理器以及输入设备;
所述数据获取单元获取消化道测压数据并传输给处理器,处理器按照权利要求1-4之一所述的方法对消化道测压数据进行处理和显示,以及对输入设备在显示器显示界面上选取的待分析区域进行分析处理,并将分析处理结果显示于待分析区域或者与待分析区域相独立的区域内,或者按照分析处理结果对待分析区域进行标记。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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