CN114533036A - 可视化肺通气监测方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可视化肺通气监测方法、设备及存储介质，其方法包括：在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息，基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像，在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像。本发明能实现肺部功能性图像和呼吸机参数相互配合优化调节，实时监测患者的肺功能趋势，并在患者存在肺损伤或潜在恶化时提出预警，降低死亡率。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种可视化肺通气监测方法、设备及存储介质。
背景技术
疫情席卷全球下，新冠肺炎ARDS患者往往伴有双侧肺浸润和严重低氧血症，对此目前还未开发出特效治疗方案，只能依靠呼吸机进行肺保护性通气，通过呼吸机维持组织供氧，改善患者的通气情况与氧合，进而维持患者机体的基本生理功能，在患者肺部痊愈后撤走呼吸机。
目前针对新冠肺炎ARDS患者的治疗型呼吸机均不具备肺部可视化功能，撤机前的评估方法包括传统的呼吸浅快指数、自主呼吸试验等不能实时可视化监测患者肺部情况，呼吸力学参数需要依赖医生临床判断，导致呼吸机撤机失败增大死亡率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可视化肺通气监测方法、设备及存储介质，旨在可视化监测肺部通气情况，辅助医生预测患者的肺功能走向，降低死亡率。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种可视化肺通气监测方法，所述方法应用于呼吸机系统，所述呼吸机系统包括：电阻抗成像EIT模块，所述方法包括以下步骤：
在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息；
基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像；
在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像。
可选地，所述EIT模块包括：信号采集模块，所述信号采集模块包括：处理器、控制器以及电极束缚带，所述控制器分别与所述电极束缚带和所述处理器连接，所述在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息的步骤包括：
肺部在通气过程中，在所述信号采集模块启动后，通过所述电极束缚带采集所述患者的肺部模拟信号；
通过所述控制器和处理器对所述患者的肺部模拟信号进行放大、滤波和转换，获得所述患者的肺部数字信号；
通过所述处理器，使用相敏数字解调算法，将所述患者的肺部数字信号转换为所述患者的肺部阻抗信息。
可选地，所述EIT模块还包括：图像重建模块，所述呼吸机系统还包括：图像处理单元，所述基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像的步骤包括：
通过所述图像重建模块，对所述患者的肺部阻抗信息进行图像重建，获得矩阵式肺部功能性图像；
通过所述图像处理单元，对所述矩阵式肺部功能性图像进行图像处理，获得肺部功能性图像。
可选地，所述图像重建模块包括：正向模型和噪音模型，所述通过所述图像重建模块，对所述患者的肺部阻抗信息进行图像重建，获得矩阵式肺部功能性图像的步骤包括：
通过所述正向模型对所述患者的肺部阻抗信息进行吉洪诺夫正则化，获得雅各布矩阵；
通过所述噪音模型对所述患者的肺部阻抗信息进行噪音消除，获得噪音消除后的信号信息；
将雅各布矩阵和噪音消除后的信号信息合成，重建图像获得矩阵式肺部功能性图像。
可选地，所述通过所述图像处理单元，对所述矩阵式肺部功能性图像进行图像处理，获得肺部功能性图像的步骤包括：
在所述图像处理单元接收到矩阵式肺部功能性图像后，通过边缘识别算法获取肺轮廓，根据所述肺轮廓估算肺扩张体积，基于所述肺扩张体积估算潮气量；
结合所述潮气量，选取相应的图像边缘阈值，根据所述图像边缘阈值对所述矩阵式肺部功能性图像上色，获得所述患者的肺部功能性图像。
可选地，所述在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像的步骤之前包括：
获取呼吸机系统的呼吸力学参数，所述呼吸力学参数包括：潮气量，从多个潮气量值中，记录所述潮气量最小值时所对应的所述患者的肺部阻抗信息，将所述潮气量最小值时所对应的所述患者的肺部阻抗信息作为参考帧，所述参考帧作为自动校准的基准。
可选地，所述在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像的步骤之后包括：
获取呼吸机系统的呼吸力学参数；
对所述患者的肺部功能性图像和呼吸力学参数进行分析处理，得到分析处理结果，所述呼吸力学参数包括：呼吸频率、潮气量、呼吸触发时机、呼气终末正压、呼吸比、氧浓度中的一种或多种；
在所述分析处理结果出现异常时，提出预警。
此外，为实现上述目的，本发明实施例还提供一种可视化肺通气呼吸机设备，所述可视化肺通气呼吸机设备包括：
信号采集模块，用于采集所述患者的肺部阻抗信息；
图像重建模块，用于将所述患者的肺部阻抗信息重建为所述患者的矩阵式肺部功能性图像；
图像处理单元，用于处理所述患者的矩阵式肺部功能性图像，转换为所述患者的肺部功能性图像；
呼吸机显示屏，用于显示所述患者的肺部功能性图像及相关呼吸力学参数。
此外，为实现上述目的，本发明实施例还提出一种终端设备，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的可视化肺通气监测程序，所述可视化肺通气监测程序被所述处理器执行时实现如上所述的可视化肺通气监测程序方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有可视化肺通气监测程序，所述可视化肺通气监测程序被处理器执行时实现如上所述的可视化肺通气监测方法的步骤。
本发明实施例提出的一种可视化肺通气监测方法、设备及存储介质，在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息；基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像；在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像。由此，通过上述方案，将EIT模块和呼吸机结合起来，对肺部图像和呼吸机参数设置进行分析，实时监测患者的肺功能走向，并在患者存在肺损伤或潜在恶化时提出预警，降低死亡率。
附图说明
图1为本发明可视化肺通气监测方法实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图；
图2为本发明可视化肺通气监测方法实施例方案涉及的EIT系统结构示意图；
图3为本发明可视化肺通气监测方法实施例方案涉及的呼吸机系统结构示意图；
图4为本发明可视化肺通气监测方法第一实施例的流程示意图；
图5为本发明可视化肺通气监测方法实施例方案涉及的图像重建算法的流程示意图；
图6为本发明可视化肺通气呼吸机设备第一实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例的主要解决方案是：在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息；基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像；在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像。由此，通过上述方案，将EIT模块和呼吸机结合起来，对肺部图像和呼吸机参数设置进行分析，实时监测患者的肺功能走向，并在患者存在肺损伤或潜在恶化时提出预警，降低死亡率。
本发明实施例考虑到，现有相关方案中，针对ARDS患者的呼吸机均不具备肺部可视化功能，呼吸力学参数调节依靠医生临床判断，不能准确评估患者气道和肺功能的实时状态，死亡率攀升。
因此，本发明实施例提出解决方案，可以实现呼吸机实时可视化监测患者肺部情况，在患者存在肺损伤或者恶化时进行预警，辅助医生进行呼吸力学参数调节，准确评估患者气道和肺功能的实时状态，降低死亡率。
具体地，参照图1，图1为本发明可视化肺通气监测方法实施例方案涉及的硬件运行环境的设备结构示意图。
本发明实施例设备可以是移动终端或服务器设备。
如图1所示，该设备可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的设备结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及可视化肺通气监测程序。
在图1所示的系统中，网络接口1004主要用于连接网络服务器，与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户交互，接收用户输入的指令；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的可视化肺通气监测程序，并执行以下操作：
在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息；
基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像；
在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像。
进一步地，所述可视化肺通气监测程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
肺部在通气过程中，在所述信号采集模块启动后，通过所述电极束缚带采集所述患者的肺部模拟信号；
通过所述控制器和处理器对所述患者的肺部模拟信号进行放大、滤波和转换，获得所述患者的肺部数字信号；
通过所述处理器，使用相敏数字解调算法，将所述患者的肺部数字信号转换为所述患者的肺部阻抗信息。
进一步地，所述可视化肺通气监测程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
通过所述图像重建模块，对所述患者的肺部阻抗信息进行图像重建，获得矩阵式肺部功能性图像；
通过所述图像处理单元，对所述矩阵式肺部功能性图像进行图像处理，获得肺部功能性图像。
进一步地，所述可视化肺通气监测程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
通过所述正向模型对所述患者的肺部阻抗信息进行吉洪诺夫正则化，获得雅各布矩阵；
通过所述噪音模型对所述患者的肺部阻抗信息进行噪音消除，获得噪音消除后的信号信息；
将雅各布矩阵和噪音消除后的信号信息合成，重建图像获得矩阵式肺部功能性图像。
进一步地，所述可视化肺通气监测程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
在所述图像处理单元接收到矩阵式肺部功能性图像后，通过边缘识别算法获取肺轮廓，根据所述肺轮廓估算肺扩张体积，基于所述肺扩张体积估算潮气量；
结合所述潮气量，选取相应的图像边缘阈值，根据所述图像边缘阈值对所述矩阵式肺部功能性图像上色，获得所述患者的肺部功能性图像。
进一步地，所述可视化肺通气监测程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
获取呼吸机系统的呼吸力学参数，所述呼吸力学参数包括：潮气量，从多个潮气量值中，记录所述潮气量最小值时所对应的所述患者的肺部阻抗信息，将所述潮气量最小值时所对应的所述患者的肺部阻抗信息作为参考帧，所述参考帧作为自动校准的基准。
进一步地，所述可视化肺通气监测程序被所述处理器运行时还实现如下操作：
获取呼吸机系统的呼吸力学参数；
对所述患者的肺部功能性图像和呼吸力学参数进行分析处理，得到分析处理结果，所述呼吸力学参数包括：呼吸频率、潮气量、呼吸触发时机、呼气终末正压、呼吸比、氧浓度中的一种或多种；
在所述分析处理结果出现异常时，提出预警。
参照图2，图2为本发明可视化肺通气监测方法实施例方案涉及的EIT系统结构示意图。
如图2所示，该EIT系统包括：电源模块、开关电极阵列、处理器、A/D转化器、D/A转换器、FPGA微控制器以及ARM处理器，其中：
所述电源模块，用于提供电源，控制EIT系统正常运行；
所述开关电极阵列，用于控制与人体表面接触的电极工作，采集患者的肺部模拟信号；
所述处理器包括：差分放大器、仪表放大器、滤波器和程控增益放大电路，用于对患者的肺部模拟信号进行差分放大、滤波等处理；
所述A/D转化器，用于将患者的肺部模拟信号转换为肺部数字信号；
所述D/A转化器，用于将数字信号转换为模拟信号；
所述FPGA微控制器包括：开关阵列控制逻辑、DDS数字信号合成信号发生器、相敏数字解调算法以及A/D信号采集控制逻辑，其中开关阵列控制逻辑用于控制开关阵列；DDS数字信号合成信号发生器用于合成并发出预设的数字信号；A/D信号采集控制逻辑和相敏数字解调算法用于处理和解调肺部数字信号，将肺部数字信号转换为肺部阻抗信息并且输入到ARM处理器。
所述ARM处理器，包括有限元正问题求解和反投影反问题求解，对患者的肺部阻抗信息进行图像重建，获得患者的矩阵式肺部功能性图像。
在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息；基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像；在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像。
参照图3，图3本发明可视化肺通气监测方法实施例方案涉及的呼吸机系统结构示意图。
如图3所示，该呼吸机系统包括：电源管理模块、EIT模块、图像处理单元MCU、应用处理MPU、模式控制DSP、LCD显示屏、RJ45/USB/串口、WiFi/Bluetooth、4G/5G通讯模组、电机控制MCU、协处理器MCU、涡轮电机、电磁阀控制系统、其他生命参数以及气路与呼吸参数，其中：
应用处理MPU，用于处理应用设备及模块，所述应用设备及模块包括：图像处理单元MCU、LCD显示屏、RJ45/USB/串口接口、WiFi/Bluetooth、4G/5G通讯模组；
电源管理模块，用于为应用处理MPU提供电源，控制呼吸机系统正常运行；
RJ45/USB/串口接口，用于与外部设备连接和通讯；
WiFi/Bluetooth，用于数据传输和通讯；
4G/5G通讯模组，用于互联网数据连接和传输；
图像处理单元MCU，用于处理图像，将所述患者的矩阵式肺部功能性图像转换成所述患者的肺部功能性图像；
LCD显示屏，用于显示所述患者的肺部功能性图像和呼吸力学参数；
EIT模块，用于重建人体内组织图像；
模式控制DSP，用于数字信号处理；
其他生命参数以及气路与呼吸参数，用于调节呼吸机系统的参数，维持患者机体的基本生理功能；
电机控制MCU，用于控制涡轮电机的正常运行；
协处理器MCU，用于控制电磁阀控制系统；
涡轮电机：用于将流动工质能量转换为机械功的旋转式动力机械；
电磁阀控制系统：用于调整介质的方向、流量、速度和其他参数。
为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
基于上述终端设备及系统架构但不限于上述架构，提出本发明可视化肺通气监测方法实施例。
参照图4，图4为本发明可视化肺通气监测方法第一实施例的流程示意图。如图4所示，本发明第一实施例提出一种可视化肺通气监测方法，所述呼吸机系统包括：电阻抗成像EIT模块，本实施例方案涉及实时监测患者肺部通气情况，降低死亡率的解决方案。
具体地，本实施例可视化肺通气监测方法包括：
步骤S101，在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息。
其中，所述EIT模块包括：信号采集模块，所述信号采集模块包括：处理器、控制器以及电极束缚带，所述控制器分别与所述电极束缚带和所述处理器连接。
更为具体地，所述在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息的步骤包括：
肺部在通气过程中，在所述信号采集模块启动后，通过所述电极束缚带采集所述患者的肺部模拟信号；通过所述控制器和处理器对所述患者的肺部模拟信号进行放大、滤波和转换，获得所述患者的肺部数字信号；通过所述处理器，使用相敏数字解调算法，将所述患者的肺部数字信号转换为所述患者的肺部阻抗信息。
其中，具体实现时，作为一种实现方式，使用DDS数字信号合成信号发生器合成预设的数字信号信息，将其通过D/A转换器转换为模拟信号，通过低通滤波器进行滤波后输入压控恒流电源，最后将已知的电流输入到患者体内，开关阵列控制逻辑控制开关阵列，就可以通过人体表面的电极束缚带采集所述患者的肺部模拟信号。
进一步地，在电极束缚带采集到所述患者的肺部模拟信号后，将其通过差分放大器、仪表放大器和滤波器进行差分、放大和滤波预处理，获得预处理后的所述患者的肺部模拟信号。其中差分放大器将两个输入端电压的差值以一固定值增益放大，同样是将信号放大，仪表放大器可以精准测量，滤波器对特定频率或者特定频率以外的频率进行消除，得到消除后的信号。将其通过程控增益放大电路进行信号放大，后通过多路A/D转换器，将所述患者的肺部模拟信号转换为所述患者的肺部数字信号。通过A/D信号采集控制逻辑和相敏数字解调算法，将所述患者的肺部数字信号转换为所述患者的肺部阻抗信息。
其中不同肺部区域状态不一致，导致所述患者的肺部数字信号强弱不一，所以弱一点的信号需要再次通过程控增益放大电路进行信号放大。
步骤S102，基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像。
其中，所述EIT模块还包括：图像重建模块，所述呼吸机系统还包括：图像处理单元。
更为具体地，基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像的步骤包括：
通过所述图像重建模块，对所述患者的肺部阻抗信息进行图像重建，获得矩阵式肺部功能性图像；通过所述图像处理单元，对所述矩阵式肺部功能性图像进行图像处理，获得肺部功能性图像。
其中，所述图像重建模块包括：正向模型和噪音模型，需要消除的信息包括：电极测量噪音和电极移动伪影。
具体地，作为一种实现方式，参照图5，图5为本发明可视化肺通气监测方法实施例方案涉及的图像重建算法的流程示意图。如图5所示，将所述患者的肺部阻抗信息通过正向模型进行吉洪诺夫正则化，获得雅各布矩阵。同时将所述患者的肺部阻抗信息通过噪音模型使用图像重建算法，进行噪音消除，得到噪音消除后的信号信息，将雅各布矩阵和噪音消除后的信号信息合成，重建图像获得矩阵式肺部功能性图像。
进一步地，可将雅各布矩阵通过目标性能矩阵，实现成像优化后再进行逆问题求解，重建图像，获得更加清晰精准的矩阵式肺部功能性图像。
在所述图像处理单元接收到矩阵式肺部功能性图像后，通过边缘识别算法获取肺轮廓。因为不同肺部区域状态不一致，根据肺轮廓大小估算出肺扩张体积，基于肺扩张体积估算潮气量；结合所述潮气量，合理选取相应的图像边缘阈值、关键帧等，实现更加精准的上色，以提升EIT成像效率与效果，获得所述患者的肺部功能性图像。
步骤S103，在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像。
其中，作为一种实现方式，所述在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像的步骤之前包括：
获取呼吸机系统的呼吸力学参数，所述呼吸力学参数包括：潮气量，从多个潮气量值中，记录所述潮气量最小值时所对应的所述患者的肺部阻抗信息，将所述潮气量最小值时所对应的所述患者的肺部阻抗信息作为参考帧，所述参考帧作为自动校准的基准。
更为具体地，呼吸机系统对呼吸频率、潮气量、呼吸触发时机、呼气终末正压、呼吸比、氧浓度等呼吸力学参数的监测和控制，并反馈于EIT系统，在潮气量最小的时候记录所述患者的肺部阻抗信息，作为参考帧，实现成像系统自动校准，以提升成像效率与效果。
作为另外一种实现方式，所述在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像的步骤之后包括：
获取呼吸机系统的呼吸力学参数；对所述患者的肺部功能性图像和呼吸力学参数进行分析处理，得到分析处理结果，所述呼吸力学参数包括：呼吸频率、潮气量、呼吸触发时机、呼气终末正压、呼吸比、氧浓度中的一种或多种；在所述分析处理结果出现异常时，提出预警。
更为具体地，可以通过对所述患者的肺部功能性图像和呼吸力学参数进行分析处理，获得所述患者肺部区域的通气状态，在实施保护性通气时保持合适的潮气量，避免因潮气量过大导致的肺泡过度膨胀或潮气量太小导致的肺泡塌陷。同时通过对肺部可视化图像的展示，给予医生临床建议，辅助医生进行呼吸力学参数调节，在所述患者存在肺部损伤或潜在恶化时提出预警，降低死亡率。
本实施例通过上述方案，在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息；基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像；在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像，由此，通过上述方案，将EIT模块和呼吸机结合起来，可以实现呼吸机实时可视化监测患者肺部情况，在患者存在肺损伤或者恶化时进行预警，辅助医生进行呼吸力学参数调节，准确评估患者气道和肺功能的实时状态，降低死亡率。
此外，本发明实施例还提出一种可视化肺通气呼吸机设备，参照图6，图6为本发明可视化肺通气呼吸机设备第一实施例的功能模块示意图。如图6所示，所述可视化肺通气呼吸机设备包括：
信号采集模块10，用于采集所述患者的肺部阻抗信息；
图像重建模块20，用于将所述患者的肺部阻抗信息重建为所述患者的矩阵式肺部功能性图像；
图像处理单元30，用于处理所述患者的矩阵式肺部功能性图像，转换为所述患者的肺部功能性图像；
呼吸机显示屏40，用于显示所述患者的肺部功能性图像及相关呼吸力学参数。
本实施例实现可视化肺通气监测的原理及实施过程，请参照上述各实施例，在此不再赘述。
此外，本发明实施例还提出一种终端设备，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的可视化肺通气监测程序，所述可视化肺通气监测程序被所述处理器执行时实现如上述实施例所述的可视化肺通气监测方法的步骤。
由于本可视化肺通气监测程序被处理器执行时，采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有可视化肺通气监测程序，所述可视化肺通气监测程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的可视化肺通气监测方法的步骤。
由于本可视化肺通气监测程序被处理器执行时，采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
相比现有技术，本发明实施例提出的可视化肺通气监测方法、设备及存储介质，在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息；基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像；在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像。本方案将EIT模块引入呼吸机系统，形成一套基于电阻抗成像的肺保护通气可视化呼吸机系统，拥有基于EIT的完整肺部界面成像功能，包括图像展示、数据可视化交互、图像储存、图像回放功能，实现肺保护性通气中，肺损伤的实时监测评估干预与预警，辅助医生进行呼吸力学参数调节，准确评估患者气道和肺功能的实时状态，降低死亡率。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，被控终端，或者网络设备等)执行本发明每个实施例的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种可视化肺通气监测方法，其特征在于，所述方法应用于呼吸机系统，所述呼吸机系统包括：电阻抗成像EIT模块，所述方法包括以下步骤：
在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息；
基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像；
在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像。
2.如权利要求1所述的可视化肺通气监测方法，其特征在于，所述EIT模块包括：信号采集模块，所述信号采集模块包括：处理器、控制器以及电极束缚带，所述控制器分别与所述电极束缚带和所述处理器连接，所述在患者使用呼吸机进行机械通气过程中，通过所述EIT模块采集患者的肺部阻抗信息的步骤包括：
肺部在通气过程中，在所述信号采集模块启动后，通过所述电极束缚带采集所述患者的肺部模拟信号；
通过所述控制器和处理器对所述患者的肺部模拟信号进行放大、滤波和转换，获得所述患者的肺部数字信号；
通过所述处理器，使用相敏数字解调算法，将所述患者的肺部数字信号转换为所述患者的肺部阻抗信息。
3.如权利要求2所述的可视化肺通气监测方法，其特征在于，所述EIT模块还包括：图像重建模块，所述呼吸机系统还包括：图像处理单元，所述基于所述患者的肺部阻抗信息，使用图像重建算法进行图像重建，获得肺部功能性图像的步骤包括：
通过所述图像重建模块，对所述患者的肺部阻抗信息进行图像重建，获得矩阵式肺部功能性图像；
通过所述图像处理单元，对所述矩阵式肺部功能性图像进行图像处理，获得肺部功能性图像。
4.如权利要求3所述的可视化肺通气监测方法，其特征在于，所述图像重建模块包括：正向模型和噪音模型，所述通过所述图像重建模块，对所述患者的肺部阻抗信息进行图像重建，获得矩阵式肺部功能性图像的步骤包括：
通过所述正向模型对所述患者的肺部阻抗信息进行吉洪诺夫正则化，获得雅各布矩阵；
通过所述噪音模型对所述患者的肺部阻抗信息进行噪音消除，获得噪音消除后的信号信息；
将雅各布矩阵和噪音消除后的信号信息合成，重建图像获得矩阵式肺部功能性图像。
5.如权利要求3所述的可视化肺通气监测方法，其特征在于，所述通过所述图像处理单元，对所述矩阵式肺部功能性图像进行图像处理，获得肺部功能性图像的步骤包括：
在所述图像处理单元接收到矩阵式肺部功能性图像后，通过边缘识别算法获取肺轮廓，根据所述肺轮廓估算肺扩张体积，基于所述肺扩张体积估算潮气量；
结合所述潮气量，选取相应的图像边缘阈值，根据所述图像边缘阈值对所述矩阵式肺部功能性图像上色，获得所述患者的肺部功能性图像。
6.如权利要求1所述的可视化肺通气监测方法，其特征在于，所述在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像的步骤之前包括：
获取呼吸机系统的呼吸力学参数，所述呼吸力学参数包括：潮气量，从多个潮气量值中，记录所述潮气量最小值时所对应的所述患者的肺部阻抗信息，将所述潮气量最小值时所对应的所述患者的肺部阻抗信息作为参考帧，所述参考帧作为自动校准的基准。
7.如权利要求1所述的可视化肺通气监测方法，其特征在于，所述在呼吸机显示屏上显示所述患者的肺部功能性图像的步骤之后包括：
获取呼吸机系统的呼吸力学参数；
对所述患者的肺部功能性图像和呼吸力学参数进行分析处理，得到分析处理结果，所述呼吸力学参数包括：呼吸频率、潮气量、呼吸触发时机、呼气终末正压、呼吸比、氧浓度中的一种或多种；
在所述分析处理结果出现异常时，提出预警。
8.一种可视化肺通气呼吸机设备，其特征在于，所述可视化肺通气呼吸机设备包括：
信号采集模块，用于采集所述患者的肺部阻抗信息；
图像重建模块，用于将所述患者的肺部阻抗信息重建为所述患者的矩阵式肺部功能性图像；
图像处理单元，用于处理所述患者的矩阵式肺部功能性图像，转换为所述患者的肺部功能性图像；
呼吸机显示屏，用于显示所述患者的肺部功能性图像及相关呼吸力学参数。
9.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的可视化肺通气监测程序，所述可视化肺通气监测控制被所述处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的可视化肺通气监测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有可视化肺通气监测程序，所述可视化肺通气监测程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的可视化肺通气监测方法的步骤。
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