CN117653072A - 基于电阻抗的数据处理方法、通气系统和通气设备 - Google Patents

Abstract

一种基于电阻抗的数据处理方法、通气系统和通气设备，该方法包括：在为通气对象提供机械通气的过程中，获取反映通气状态的通气压力数据，并在通气过程中获取所述通气对象的电阻抗数据；基于所述通气对象的肺部的多个子区域中每个子区域对应的所述电阻抗数据随时间的变化，确定每个子区域对应的肺泡开放时间；根据每个子区域对应的所述肺泡开放时间，以及所述肺泡开放时间对应的所述通气压力数据，确定每个子区域对应的开放压数据；显示多个所述子区域对应的所述开放压数据。本发明能够通过开放压数据呈现机械通气过程中的空间异质性和时间异质性。

Description

基于电阻抗的数据处理方法、通气系统和通气设备

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，更具体地涉及一种基于电阻抗的数据处理方法、通气系统和通气设备。

背景技术

在重力作用下，积水、水肿液等液体大多堆积在肺下部，称为重力依赖区，氧气、二氧化碳等气体更多分布在肺上部，称为非重力依赖区。气、液分布差异使得胸腔内压自上而下逐步增加。在机械通气过程，不同区域的气道压相同，不同区域跨肺压(气道压-胸腔内压)的差异造成肺通气呈现明显异质性，即重力依赖区跨肺压小，肺泡易塌陷；非重力依赖区跨肺压大，肺泡易过度膨胀。呼吸机监测波形及参数只能反映整个肺部整体通气情况，无法评价不同肺区域通气均一性。

肺部电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography，EIT)是一种无创、无放射性的临床成像工具，可在床旁实时监测肺部通气情况，其通过二维图像呈现肺局部通气分布，进而反映肺通气不均一性，弥补呼吸力学一维全局肺监测的不足。当前临床EIT使用中，可通过静态图、塌陷/膨胀视图以及GI指数、通气中心(Cov)等多种手段评价肺通气空间异质性，但对于肺通气时间异质性的评价还缺少有效的工具。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明实施例第一方面提供了一种基于电阻抗的数据处理方法，所述方法包括：

在为通气对象提供机械通气的过程中，获取反映通气状态的通气压力数据，并在通气过程中获取所述通气对象的电阻抗数据；基于所述通气对象的肺部的多个子区域中每个子区域对应的所述电阻抗数据随时间的变化，确定每个子区域对应的肺泡开放时间；

根据每个子区域对应的所述肺泡开放时间，以及所述肺泡开放时间对应的所述通气压力数据，确定每个子区域对应的开放压数据；

显示多个所述子区域对应的所述开放压数据。

在一些实施例中，所述子区域对应的肺泡开放时间在一个呼吸周期中得到；或

所述子区域对应的肺泡开放时间通过统计多个呼吸周期中分别对应的肺泡开放时间得到。

在一些实施例中，所述基于所述通气对象的肺部的多个子区域中每个子区域对应的所述电阻抗数据随时间的变化，确定每个所述子区域对应的肺泡开放时间，包括：

根据每个子区域对应的所述电阻抗数据在呼吸周期的吸气阶段达到预设电阻抗阈值的时间，确定每个子区域在所述呼吸周期对应的所述肺泡开放时间。

在一些实施例中，每个子区域对应的所述预设电阻抗阈值是根据每个子区域对应的所述电阻抗数据在所述呼吸周期中达到的峰值所确定的。

在一些实施例中，所述基于所述通气对象的肺部的多个子区域中每个子区域对应的所述电阻抗数据随时间的变化，确定每个子区域对应的肺泡开放时间，包括：

根据每个所述子区域对应的电阻抗数据在呼吸周期的吸气阶段达到拐点的时间，确定每个子区域在所述呼吸周期对应的所述肺泡开放时间。

在一些实施例中，所述显示多个所述子区域对应的所述开放压数据，包括：

根据多个所述子区域的所述开放压数据图形化显示对应多个所述子区域的开放压视图。

在一些实施例中，所述方法还包括：

根据所述电阻抗数据生成电阻抗图像，所述电阻抗图像包括多个像素点，每个所述像素点对应一个所述电阻抗数据，且每个所述子区域由一个或多个具有相同的所述肺泡开放状态的所述像素点组成；和

将所述电阻抗图像与所述开放压视图叠加显示或并列显示。

在一些实施例中，所述根据多个所述子区域的所述开放压数据图形化显示对应多个所述子区域的开放压视图，包括：

根据所述电阻抗数据确定所述多个子区域中的塌陷区域和/或过度膨胀区域；

根据所述塌陷区域和/或过度膨胀区域以外的所述子区域的所述开放压数据图形化显示所述开放压视图。

在一些实施例中，所述方法还包括：

根据所述电阻抗数据确定所述多个子区域中的塌陷区域和/或过度膨胀区域；

在所述开放压视图中差异化显示所述塌陷区域和/或所述过度膨胀区域。

在一些实施例中，所述方法还包括：

获取所述开放压数据的目标范围，并在所述开放压视图中将所述目标范围以外的所述开放压数据对应的子区域进行差异化显示。

在一些实施例中，所述获取所述开放压数据的目标范围，包括：

根据所述通气压力数据确定呼气末正压和平台压，将所述呼气末正压和所述平台压之间的范围确定为所述目标范围。

在一些实施例中，所述通气压力数据包括以下至少一种：气道压数据、食道压数据、跨肺压数据、肺内压数据。

本发明实施例第二方面提供一种通气系统，所述通气系统包括通气设备、电阻抗设备和处理器，其中，

所述通气设备包括传感器和呼吸回路，所述呼吸回路用于将气体输送给所述通气对象以进行机械通气；所述传感器用于在为通气对象提供机械通气的过程中，获取反映通气状态的通气压力数据；

所述电阻抗设备包括电阻抗数据采集单元和电阻抗数据处理单元，所述电阻抗数据采集单元用于采集电阻抗信号，所述电阻抗数据处理单元用于对所述电阻抗信号进行处理，以得到电阻抗数据；

所述处理器，用于执行如上所述的控制通气设备评估通气状态的方法。

本发明实施例第三方面提供一种通气设备，所述通气设备包括：

呼吸回路，所述呼吸回路用于将气体输送给所述通气对象以进行机械通气；

传感器，所述传感器用于在为通气对象提供机械通气的过程中，获取反映通气状态的通气压力数据；

通信模块，用于与电阻抗设备通信连接，所述电阻抗设备用于在为通气对象提供通气的过程中采集电阻抗数据；

处理器，用于执行如上所述的控制通气设备评估通气状态的方法。根据本发明实施例的基于电阻抗的数据处理方法、通气系统和通气设备根据电阻抗数据随时间的变化确定肺部多个子区域对应的肺泡开放时间，根据每个子区域对应的肺泡开放时间对应的通气压力数据确定每个子区域对应的开放压数据并显示，能够通过开放压数据呈现机械通气过程中的空间异质性和时间异质性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在附图中：

图1示出根据本发明实施例的基于电阻抗的数据处理方法的示意性流程图；

图2示出根据本发明一实施例的通气压力及不同像素点的电阻抗变化曲线示意图；

图3示出根据本发明一实施例的肺开放压视图生成过程的示意图；

图4示出根据本发明一实施例的标注有塌陷区域和过度膨胀区域的开放压视图；

图5示出根据本发明一实施例的通气系统的示意性框图；

图6示出根据本发明一实施例的通气设备的示意性框图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

下面首先参照图1描述本发明实施例的基于电阻抗的数据处理方法。本发明实施例的方法可以用于集成有EIT模块的通气设备，或者由同一处理器对通气设备与EIT设备协同控制的通气系统，其中，通气设备可以是呼吸机、麻醉机等。图1是本发明一实施例中的基于电阻抗的数据处理方法100的示意性流程图，具体包括如下步骤：

在步骤S110，在为通气对象提供机械通气的过程中，获取反映通气状态的通气压力数据，并在所述机械通气的过程中获取所述通气对象的电阻抗数据；

在步骤S120，基于所述通气对象的肺部的多个子区域中每个子区域对应的所述电阻抗数据随时间的变化，确定每个子区域对应的肺泡开放时间；

在步骤S130，根据每个子区域对应的所述肺泡开放时间，以及所述肺泡开放时间对应的所述通气压力数据，确定每个子区域对应的开放压数据；

在步骤S140，显示多个所述子区域对应的所述开放压数据。

本发明实施例的基于电阻抗的数据处理方法100根据电阻抗数据随时间的变化确定多个子区域对应的肺泡开放时间，根据其中每个子区域对应的肺泡开放时间对应的通气压力数据确定每个子区域对应的开放压数据。电阻抗数据能够用于确定肺泡开放时间的原因在于电阻抗的大小与肺泡内气体的多少正相关：在吸气阶段，气体进入肺泡，电阻抗逐步增加；在呼气阶段，肺泡内气体被排除，电阻抗逐步降低。因此，可以根据电阻抗数据确定肺泡已经打开、并进行有效通气的时间，即肺泡开放时间。肺泡开放时间对应的通气压力数据即为开放压数据，开放压数据能够反映肺泡开放的难易程度，开放压数据越大，说明肺泡开放越慢。通过显示不同子区域对应的开放压数据，能够体现肺通气的时间异质性。

基于电阻抗的数据处理方法100可以实现于通气设备。通气设备用于将气体输送给通气对象以进行通气。示例性地，通气设备与电阻抗设备通信连接，用于在通气过程中控制电阻抗设备采集电阻抗数据，并从电阻抗设备获取其采集的电阻抗数据。或者，通气设备集成有电阻抗设备，电阻抗设备可以作为通气设备的功能模块。本发明实施例的基于电阻抗成像的数据处理方法100也可以实现于电阻抗设备，或者与通气设备和电阻抗设备通信连接的第三方设备。

在步骤S110，在通过通气设备为通气对象提供机械通气的过程中，分别获取通气压力数据，以及电阻抗设备采集的电阻抗数据。其中，通气压力数据包括但不限于以下至少一种：气道压数据、食道压数据、跨肺压数据和肺内压数据。其中，肺内压(Plung)随肺泡开放时间的变化较为明显，能够更好地反映通气过程中的时间异质性。肺内压(Plung)可以由气道压(Paw)根据呼吸力学方程计算得出，二者对应关系式如下：

在公式1中，P_lung(t)表示实时肺内压、Peep是呼气末正压、V(t)为容积信号、P_aw(t)为实时气道压、τ代表病人时间常数，R是病人气道阻力，T_insp、T_total分别为吸气时间和整个呼吸时间。

在通气过程中，除了获取上述反映通气状态的通气压力数据以外，还需通过电阻抗设备获取通气对象的电阻抗数据，电阻抗的大小受肺部气体含量的影响，能够反映肺部通气情况。

示例性地，电阻抗设备包括多个电极，在电阻抗成像过程中，首先向一对电极供电，使该对电极释放电流，其余电极随即检测人体表面的电压变化，从而获得表面电位差，随后，第二对电极释放电流，其余电极再次检测电压变化，并不断重复该过程，最终获得组织的电导率分布，在一次电流循环中能够得到多张剖面图，结合所有的剖面图即可得到反映肺部阻抗发生改变的电阻抗数据，根据电阻抗数据可以生成电阻抗图像，电阻抗图像包括多个像素点，每个像素点对应一个电阻抗数据。

示例性地，获取电阻抗数据后，还可以对电阻抗数据进行预处理，例如对其进行信号滤波处理和图像滤波处理等去噪处理。示例性地，还可以获取电阻抗设备采集电阻抗数据时电极与病人的接触阻抗，判断接触阻抗是否超过预设的接触阻抗阈值，若超过接触阻抗阈值则说明电极与病人皮肤接触不良，故舍弃获取到的电阻抗数据。

在步骤S120，基于多个子区域中每个子区域对应的电阻抗数据随时间的变化，确定每个子区域对应的肺泡开放时间。由于肺部不同区域的跨肺压的差异，肺通气呈现空间异质性和时间异质性，即肺部不同区域的肺泡开放难易程度不同，肺泡开放时间不同。电阻抗的大小与肺泡中的气体含量有关，因此根据电阻抗数据能够确定不同子区域对应的肺泡开放时间。确定多个子区域对应的肺泡开放时间以后，执行步骤S130，根据每个子区域对应的肺泡开放时间，以及肺泡开放时间对应的通气压力数据，确定每个子区域对应的开放压数据。由于在机械通气的吸气阶段，通气压力数据逐步上升，最后维持稳定，因此，开放压数据的值越大，代表对应子区域的肺泡开放速度越慢。

在一些实施例中，每个子区域可以对应于电阻抗图像中的一个像素点，此时，可以基于每个像素点对应的电阻抗数据随时间的变化，得到该像素点对应的肺泡开放时间。在其他实施例中，每个子区域也可以对应于电阻抗图像中的由相邻的多个像素点构成的像素点集合，此时，可以基于每个像素点集合中多个像素点对应的电阻抗数据的统计值，确定该像素点集合对应的肺泡开放时间；其中，电阻抗数据的统计值包括多个像素点对应的电阻抗数据的平均值、最大值、最小值等。在一些实施例中，子区域中的每个像素点具有相同的肺泡开放状态，或者说，将具有相同的肺泡开放状态的多个像素点统计为一个子区域。

在确定多个子区域对应的肺泡开放时间时，可以确定多个子区域在同一个呼吸周期中的肺泡开放时间。具体地，可以根据每个子区域对应的电阻抗数据在同一个呼吸周期的吸气阶段达到电阻抗阈值的时间，确定每个子区域在该呼吸周期对应的肺泡开放时间，肺泡开放时间能够反映肺泡开放的难易程度。

参见图3，根据同一像素点的电阻抗数据随时间的变化，可以生成每个像素点对应的局部电阻抗描记图；全部像素点的电阻抗随时间的变化曲线可以称为全局阻抗描记图。图3中由上到下依次示出了通气压力数据的变化曲线，以及像素点A、像素点B和像素点C的局部电阻抗描记图。当电阻抗达到电阻抗阈值且持续上升时，说明该像素点对应的肺泡已经被打开。像素点A、像素点B和像素点C的肺泡开放时间依次延后，说明像素点A、像素点B和像素点C的肺泡开放困难程度依次上升。

在一些实施例中，每个子区域对应的电阻抗阈值是根据每个子区域对应的电阻抗数据在呼吸周期中达到的峰值所确定的。例如，电阻抗阈值可以是一个呼吸周期内的电阻抗峰值的40％。在该示例中，像素点N对应的开放压表达式为：

Popen_pixelN＝P,ΔZ＝40％MaxΔZ (公式2)

在公式2中，MaxΔZ为像素点N吸气阶段阻抗最大值，P为阻抗为像素N阻抗达到最大值40％时刻对应的肺内压。

参见图2，其中示出了气道压(Paw)和肺内压(Plung)的波形曲线以及像素点A和像素点B的电阻抗数据随时间变化的曲线。其中，像素点A的电阻抗数据到达峰值的时间早于像素点B的电阻抗数据到达峰值的时间，即像素点A对应的肺泡开放时间早于像素点B对应的肺泡开放时间。对应到肺内压的波形曲线上则表现为像素点A的开放压数据小于像素点B的开放压数据。

除了可以根据电阻抗阈值确定肺泡开放时间以外，由于在肺泡开放时刻电阻抗数据会呈现出拐点，因此，也可以根据每个子区域对应的电阻抗数据在呼吸周期的吸气阶段达到拐点的时间，确定每个子区域在所述呼吸周期对应的肺泡开放时间。其中，可以根据电阻抗数据的导数确定电阻抗数据到达拐点的时间。

在一些实施例中，也可以通过统计待评估的子区域在多个呼吸周期中分别对应的肺泡开放时间，得到该待评估的子区域的肺泡开放时间。具体地，可以根据多个呼吸周期的肺泡开放时间的统计数据得到待评估的子区域的肺泡开放时间，并根据多个呼吸周期的通气压力数据得到通气压力数据的统计数据，之后，根据统计多个呼吸周期得到的肺泡开放时间对应的通气压力数据的统计数据确定待评估的子区域对应的开放压数据。

在步骤S140，显示多个子区域对应的开放压数据。在一些实施例中，可以根据多个子区域的开放压数据，图形化显示对应多个子区域的开放压视图。具体地，可以将不同子区域的开放压数据的大小映射到开放压视图中对应区域的图像参数，例如，可以根据每个子区域的开放压数据的大小确定该子区域的颜色值，以得到开放压视图，用于呈现不同子区域的肺泡开放难易度，同时呈现肺通气的时间异质性和空间异质性。在开放压视图中，不同区域之间的色差越明显，说明肺通气过程的时间异质性越突出，不同肺泡的呼吸力学差异越大。反之，如果开放压视图中不同区域之间的色差较小，整个开放压视图的颜色均匀，则表明肺通气过程的时间异质性不明显。

在生成开放压视图时，可以根据每个子区域在一个呼吸周期中对应的肺泡开放时间确定开放压数据，用于生成开放压视图。或者，可以确定待评估的子区域在多个呼吸周期分别对应的肺泡开放时间，得到待评估的子区域在多个呼吸周期分别对应的开放压数据，对多个呼吸周期分别对应的开放压数据进行求平均等统计运算，得到开放压数据的统计值，根据多个评估的子区域对应的开放压数据的统计值生成开放压视图，以减少可能存在的误差。

继续参见图3，当每个子区域对应电阻抗图像中的一个像素点时，可以根据电阻抗图像中每个像素点的电阻抗随时间变化的曲线生成一条局部电阻抗描记图，根据每个像素点的局部电阻抗描迹图确定该像素点的肺泡开放时间，进而确定该像素点的开放压数据。之后，将所有像素点对应的开放压数据通过不同的颜色标记在同一图像中即可生成开放压视图。在显示开放压视图的同时，还可以显示颜色与开放压数据的对应关系图。

进一步地，在生成开放压视图时，还可以根据电阻抗数据确定多个子区域中的异常区域，根据异常区域以外的子区域的开放压数据图形化显示开放压视图，同时可以在开放压视图中标记出异常区域，例如，异常区域以外的子区域可以显示为彩色，异常区域可以显示为灰色或白色。根据异常区域以外的子区域的开放压数据图形化显示开放压视图能够避免异常区域的异常开放压数据对用户产生误导。

其中，异常区域可以是开放压数据在目标范围以外的区域。具体地，可以获取开放压数据的目标范围，并在开放压视图中将目标范围以外的开放压数据对应的子区域进行差异化显示。其中，获取开放压数据的目标范围，包括：根据通气压力数据确定呼气末正压和平台压，将呼气末正压(PEEP)和平台压(Pplat)之间的范围确定为目标范围。呼气末正压是在机械通气时，通气设备于呼气末期给予气道的外源性压力，用于避免肺泡在呼气末期塌陷。平台压是指吸气末暂停时的气道压力。由于开放压为吸气阶段肺泡开放时刻的压力，理论上开放压应介于呼气末正压和平台压之间，小于呼气末正压或大于平台压均代表存在异常，因此开放压视图中可以只正常显示呼气末正压和平台压之间的开放压数据，小于呼气末正压或大于平台压的开放压数据对应的区域可以采用其他方式突出显示，例如，正常区域的开放压视图所呈现的是从黄色到橙色之间的颜色，异常区域的颜色可以采用与正常区域反差较大的颜色，例如黑色或蓝色等。

或者，异常区域可以包括塌陷区域和过度膨胀区域中的至少一个。塌陷区域即肺泡始终处于关闭状态的区域，塌陷区域的特征是呼吸周期内通气量小，且呼气末肺容积小，因此在呼吸周期内电阻抗变化较小。过度膨胀区域即肺泡始终处于打开状态，过度膨胀区域的特征是呼吸周期内通气量小，且吸气末肺容积大，因此在呼吸周期内电阻抗变化同样较小。对于肺泡过度膨胀或肺泡塌陷的区域，肺泡一直处于开放或关闭状态，呼吸过程中电阻抗的变化很小，此时根据电阻抗数据达到的电阻抗阈值的时间对应的通气压力数据视为开放压容易对用户造成误导。因此，在生成开放压视图时剔除塌陷及过度膨胀区域能够提高开放压视图的准确性。

除了可以剔除塌陷区域和/或过度膨胀区域的异常开放压数据以外，也可以在根据全部子区域的开放压数据生成开放压视图后，确定塌陷区域和/或过度膨胀区域，并在开放压视图中差异化显示塌陷区域和/或过度膨胀区域，从而也能够避免塌陷区域和/或过度膨胀区域的异常开放压数据对用户产生误导。

具体地，如图4所示，可以根据如上所述的塌陷区域和过度膨胀区域生成塌陷/过度膨胀视图，通过塌陷/过度膨胀视图呈现塌陷区域和过度膨胀区域；同时，可以将除了塌陷区域和过度膨胀区域以外的正常区域作为开放压视图的成像范围，在其中通过不同的颜色或图案表示开放压数据的大小。

在一些实施例中，还可以将电阻抗图像与开放压视图叠加显示或并列显示。其中，并列显示即分别显示开放压视图和电阻抗图像，以便于用户分别查看开放压视图和电阻抗图像，一方面通过电阻抗图像了解通气过程中的空间异质性，另一方面通过开放压视图了解通气过程中的时间异质性。叠加显示可以包括将开放压视图以一定的透明度叠加到电阻抗图像上；将二者叠加显示有利于对二者进行对照分析。

基于以上描述，本发明实施例的基于电阻抗的数据处理方法100根据电阻抗数据随时间的变化确定不同子区域对应的肺泡开放时间，根据不同子区域对应的肺泡开放时间对应的通气压力数据确定每个子区域对应的开放压数据，并通过开放压数据呈现机械通气过程中肺部不同区域的空间异质性和时间异质性。

本发明实施例另一方面提供一种通气系统，参见图5，通气系统500包括通气设备510、电阻抗设备520和处理器530，通气设备510包括传感器和呼吸回路，呼吸回路用于将气体输送给通气对象以进行机械通气；传感器用于在为通气对象提供机械通气的过程中，获取反映通气状态的通气压力数据；电阻抗设备520包括电阻抗数据采集单元和电阻抗数据处理单元，电阻抗数据采集单元用于采集电阻抗信号，电阻抗数据处理单元用于对电阻抗信号进行处理，以得到电阻抗数据；处理器530用于执行如上所述的基于电阻抗的数据处理方法100的步骤。

示例性地，通气设备510可以实现为呼吸机、麻醉机、氧疗机等具有机械通气功能的医疗设备。通气设备510的呼吸回路与气源接口和通气控制单元连接，用于在通气控制单元的控制下将气源接口提供的气体输送给通气对象。气源接口向通气对象提供的气体可以是氧气，也可以是空气与氧气的混合气体。

电阻抗设备520包括电阻抗数据采集单元和电阻抗数据处理单元，电阻抗数据采集单元用于采集电阻抗信号，电阻抗数据处理单元用于对电阻抗信号进行处理，以得到电阻抗数据。电阻抗数据采集单元连接多个电极，在电阻抗成像过程中，首先向一对电极供电，使该对电极释放电流，其余电极随即检测人体表面的电压变化，从而获得表面电位差，随后，第二对电极释放电流，其余电极再次检测电压变化，并不断重复该过程，最终获得组织的电导率分布，在一次电流循环中能够得到多张剖面图，电阻抗数据处理单元结合所有的剖面图即可得到反映肺部阻抗发生改变的电阻抗数据。在一些实施例中，电阻抗设备520可以作为通气设备510的插件是模块、外挂式模块或内置式模块，即通气系统500可以是集成有电阻抗成像模块的通气设备。在其他实施例中，电阻抗设备520可以是独立的设备。

处理器530可以是通气设备510的处理器，电阻抗设备520的处理器，或与通气设备510和电阻抗设备520通信连接的第三方设备的处理器。处理器530可以通过软件、硬件、固件或其任意组合来实现，可以使用电路、单个或多个专用集成电路、单个或多个通用集成电路、单个或多个微处理器、单个或多个可编程逻辑器件、或者前述电路和/或器件的任意组合、或者其他适合的电路或器件。并且处理器530可以控制通气设备510、电阻抗设备520或第三方设备中的其它组件以执行期望的功能。

在一个实施例中，通气系统500还包括通信模块，用于在通气设备510与处理器530之间、或在处理器530与电阻抗设备520之间建立通信连接，处理器530通过通信连接控制电阻抗设备和/或通气设备。例如，当处理器530为通气设备510的处理器时，通信模块510用于在处理器530与电阻抗设备520之间建立通信连接，处理器530通过该通信连接控制电阻抗设备520。

本发明实施例的通气系统500用于实现上文所述的基于电阻抗的数据处理方法100，该方法的具体细节可以参照上文，在此不做赘述。本发明实施例的通气系统500能够通过开放压数据呈现机械通气过程中肺部不同区域的空间异质性和时间异质性。

本发明实施例另一方面提供一种通气设备，该通气设备可以实现上述的基于电阻抗的数据处理方法100。参见图6，本发明实施例的通气设备600包括：呼吸回路610，用于将气体输送给通气对象以进行机械通气；传感器620，用于在为通气对象提供机械通气的过程中，获取反映通气状态的通气压力数据；通信模块630，用于与电阻抗设备通信连接，所述电阻抗设备用于在为通气对象提供通气的过程中采集电阻抗数据；处理器640，用于执行基于电阻抗的数据处理方法100的步骤。

其中，通气设备600可以实现为呼吸机、麻醉机、氧疗机等具有机械通气功能的医疗设备。通信模块630提供的通信连接可以是有线连接或无线连接。传感器620至少包括压力传感器，用于采集通气过程中的通气压力数据。处理器640通过通信模块630提供的通信连接接收电阻抗设备700获取的电阻抗数据，并执行基于电阻抗的数据处理方法100的步骤。该方法的具体细节可以参照上文，在此不做赘述。本发明的通气设备600能够通过开放压数据呈现机械通气过程中肺部不同区域的空间异质性和时间异质性。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种基于电阻抗的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括：

在为通气对象提供机械通气的过程中，获取反映通气状态的通气压力数据，并在所述机械通气的过程中获取所述通气对象的电阻抗数据；基于所述通气对象的肺部的多个子区域中每个子区域对应的所述电阻抗数据随时间的变化，确定每个子区域对应的肺泡开放时间；

根据每个子区域对应的所述肺泡开放时间，以及所述肺泡开放时间对应的所述通气压力数据，确定每个子区域对应的开放压数据；

显示多个所述子区域对应的所述开放压数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子区域对应的肺泡开放时间在一个呼吸周期中得到；或

所述子区域对应的肺泡开放时间通过统计多个呼吸周期中分别对应的肺泡开放时间得到。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述通气对象的肺部的多个子区域中每个子区域对应的所述电阻抗数据随时间的变化，确定每个子区域对应的肺泡开放时间，包括：

根据每个子区域对应的所述电阻抗数据在呼吸周期的吸气阶段达到预设电阻抗阈值的时间，确定每个子区域在所述呼吸周期对应的所述肺泡开放时间。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每个子区域对应的所述预设电阻抗阈值是根据每个子区域对应的所述电阻抗数据在所述呼吸周期中达到的峰值所确定的。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述通气对象的肺部的多个子区域中每个子区域对应的所述电阻抗数据随时间的变化，确定每个子区域对应的肺泡开放时间，包括：

根据每个子区域对应的所述电阻抗数据在呼吸周期的吸气阶段达到拐点的时间，确定每个子区域在所述呼吸周期对应的所述肺泡开放时间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述显示多个所述子区域对应的所述开放压数据，包括：

根据多个所述子区域的所述开放压数据图形化显示对应多个所述子区域的开放压视图。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述电阻抗数据生成电阻抗图像，所述电阻抗图像包括多个像素点，每个所述像素点对应一个所述电阻抗数据，且每个所述子区域由一个或多个具有相同的第一肺泡开放状态的所述像素点组成；和

将所述电阻抗图像与所述开放压视图叠加显示或并列显示。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据多个所述子区域的所述开放压数据图形化显示对应多个所述子区域的开放压视图，包括：

根据所述电阻抗数据确定所述多个子区域中的塌陷区域和/或过度膨胀区域；

根据所述塌陷区域和/或过度膨胀区域以外的所述子区域的所述开放压数据图形化显示所述开放压视图。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述电阻抗数据确定所述多个子区域中的塌陷区域和/或过度膨胀区域；

在所述开放压视图中差异化显示所述塌陷区域和/或所述过度膨胀区域。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

获取所述开放压数据的目标范围，并在所述开放压视图中将所述目标范围以外的所述开放压数据对应的子区域进行差异化显示。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述获取所述开放压数据的目标范围，包括：

根据所述通气压力数据确定呼气末正压和平台压，将所述呼气末正压和所述平台压之间的范围确定为所述目标范围。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其特征在于，所述通气压力数据包括以下至少一种：气道压数据、食道压数据、跨肺压数据、肺内压数据。

13.一种通气系统，其特征在于，所述通气系统包括通气设备、电阻抗设备和处理器，其中，

所述通气设备包括传感器和呼吸回路，所述呼吸回路用于将气体输送给所述通气对象以进行机械通气；所述传感器用于在为通气对象提供机械通气的过程中，获取反映通气状态的通气压力数据；

所述电阻抗设备包括电阻抗数据采集单元和电阻抗数据处理单元，所述电阻抗数据采集单元用于采集电阻抗信号，所述电阻抗数据处理单元用于对所述电阻抗信号进行处理，以得到电阻抗数据；

所述处理器，用于执行权利要求1-12中任一项所述的基于电阻抗的数据处理方法。

14.一种通气设备，其特征在于，所述通气设备包括：

呼吸回路，所述呼吸回路用于将气体输送给所述通气对象以进行机械通气；

传感器，所述传感器用于在为通气对象提供机械通气的过程中，获取反映通气状态的通气压力数据；

通信模块，用于与电阻抗设备通信连接，所述电阻抗设备用于在为通气对象提供通气的过程中采集电阻抗数据；

处理器，用于执行权利要求1-12中任一项所述的基于电阻抗的数据处理方法。