一种肺栓塞筛查工具和疗效评估工具

1.本发明涉及一种肺栓塞筛查工具和疗效评估工具，用于更便捷、无创、无辐射、无需对比剂地辅助筛查肺栓塞和辅助评估肺栓塞治疗效果，属于医疗检测辅助设备技术领域。


背景技术：

2.肺栓塞是体循环的各种栓子脱落阻塞肺动脉及其分支引起肺循环障碍的临床病理综合征。肺栓塞作为仅次于恶性肿瘤及心肌梗死的人类第三大死亡原因，在美国每年有50万新发病例，其病死率高达10％。迄今为止，肺栓塞的诊断仍然是个非常棘手的问题，因为其临床表现缺乏特异性，而现有检查手段又均存在一定缺陷，其漏诊率及误诊率较高。
3.肺栓塞的症状多种多样，但均缺乏特异性。症状的严重程度亦有很大差别，可以从无症状、隐匿，到血流动力学不稳定，甚或发生碎死。常见症状有：
①
不明原因的呼吸困难及气促，尤以活动后明显，为肺栓塞最多见的症状；
②
胸痛，包括胸膜炎性胸痛或心绞痛样疼痛；
③
晕厥，可为肺栓塞的唯一或首发症状；
④
烦躁不安、惊恐甚至濒死感；
⑤
咯血，常为小量咯血，大咯血少见；
⑥
咳嗽、心悸等。各病例可出现以上症状的不同组合。临床上有时出现所谓“三联征”，即同时出现呼吸困难、胸痛及咯血，但仅见于约20％的患者。因此，肺栓塞的表现常常较为隐匿，不易被发现，而误诊导致的延误治疗将给患者带来巨大的潜在危害，包括慢性血栓栓塞性肺动脉高压等，对患者的生活质量造成重大影响。
4.目前肺栓塞的诊断方法主要有ct肺动脉造影、同位素肺通气灌注显像。这两种方法都需要注射造影剂或同位素作为示踪剂，有造影剂过敏的风险，对人体有一定辐射，并且无法做到实时监测。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：提供一种无创诊断、实时监测、无需注射对比剂的新型肺栓塞筛查工具和评估工具，可便捷地为临床医生所使用，造福广大肺栓塞患者。
6.为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种肺栓塞筛查工具，包括：
7.数据采集子系统，用于采集患者的电阻抗数据；
8.数据处理子系统，用于实时地对电阻抗数据进行处理，其特征在于：
9.所述数据处理子系统进一步包括：
10.模型生成模块，用于基于电阻抗数据实时生成三维通气立体模型iv和三维血流灌注立体模型iq；
11.区域分割模块，用于将三维通气立体模型iv或三维血流灌注立体模型iq中的左肺分割为m
l
个区域、右肺分割为mr个区域，m
l
≥1，mr≥1；
12.通气量百分比计算模块，用于计算通过区域分割模块得到的左肺m
l
个区域以及右肺mr个区域的通气量百分比；
13.血流灌注量百分比计算模块，用于计算通过区域分割模块得到的左肺m
l
个区域以
及右肺mr个区域的血流灌注量百分比；
14.血流与通气量比值计算模块，用于计算通过区域分割模块得到的左肺m
l
个区域的血流与通气量比值以及右肺mr个区域的血流与通气量比值，其中，任一区域的血流与通气量比值为同一区域的通气量百分比与血流灌注量百分比的比值；
15.肺栓塞可能性判断模块，用于根据血流与通气量比值计算模块获得的任意一个区域的血流与通气量比值判断患者患有肺栓塞的可能性，血流与通气量比值越低则患者患有肺栓塞的可能性越高。
16.优选地，所述数据采集子系统包括环绕固定于患者胸部上端和下端的两条电极带，根据患者的体型、胸围选择对应尺寸的电极带，以确保电极带稳妥地环绕固定于患者胸部上端和下端，并确保电极带上的电极与患者皮肤接触良好。
17.优选地，三维通气立体模型iv＝{vi}，i＝1,2,
…
,n，其中，vi为三维通气立体模型iv中第i个像素点的阻抗值，n为像素点的总个数，则：
18.通气量百分比计算模块采用下式计算左肺的第m
l
个区域lm
l
的通气量百分比
[0019][0020]
式中，m
l
＝1,
…
,m
l
；
[0021]
通气量百分比计算模块采用下式计算右肺的第mr个区域rmr的通气量百分比
[0022][0023]
式中，mr＝1,
…
,mr。
[0024]
优选地，三维血流灌注立体模型iq＝{qi}，i＝1,2,
…
,n，其中，qi为三维血流灌注立体模型iq中第i个像素点的阻抗值，n为像素点的总个数，则：
[0025]
血流灌注量百分比计算模块采用下式计算左肺的第m
l
个区域lm
l
的血流灌注量百分比
[0026][0027]
式中，m
l
＝1,
…
,m
l
；
[0028]
通气量百分比计算模块采用下式计算右肺的第mr个区域rmr的血流灌注量百分比
[0029][0030]
式中，mr＝1,
…
,mr。
[0031]
优选地，所述血流与通气量比值计算模块采用下式计算左肺的第m
l
个区域lm
l
的血流与通气量比值
[0032][0033]
式中，m
l
＝1,
…
,m
l
；
[0034]
所述血流与通气量比值计算模块采用下式计算右肺的第mr个区域rmr的血流与通气量比值
[0035][0036]
式中，mr＝1,
…
,mr。
[0037]
优选地，若任一区域的血流与通气量比值∈(0.5,1]，则所述肺栓塞可能性判断模块判断患者患有肺栓塞的可能性较小；若任一区域的血流与通气量比值∈(0.25,0.5]，则所述肺栓塞可能性判断模块判断患者患有肺栓塞的可能性较高；若任一区域的血流与通气量比值∈[0.25,0]，则所述肺栓塞可能性判断模块判断患者患有肺栓塞的可能性极高；
[0038]
所述肺栓塞筛查工具还包括干预提示模块，若所述肺栓塞可能性判断模块判断患者患有肺栓塞的可能性极高，则由干预提示模块进一步获取患者血液中d-二聚体的水平值，若d-二聚体的水平高于1.0mg/dl，则干预提示模块提示临床需要积极干预。
[0039]
优选地，所述肺栓塞筛查工具还包括血流灌注异常地形图绘制模块，该血流灌注异常地形图绘制模块汇总左肺m
l
个区域以及右肺mr个区域中血流与通气量比值不大于预先设定的阈值的所有区域，将这些区域定义为异常区域，依据异常区域绘制血流灌注异常地形图。
[0040]
优选地，所述肺栓塞筛查工具还包括显示子系统，用于实现以下功能中的至少一项：
[0041]
第一、单独实时显示所述三维通气立体模型iv或所述三维血流灌注立体模型iq的二维图，或者同时实时显示所述三维通气立体模型iv以及所述三维血流灌注立体模型iq的二维图；
[0042]
第二、单独实时显示所述三维通气立体模型iv或所述三维血流灌注立体模型iq的三维立体图，或者同时实时显示所述三维通气立体模型iv以及所述三维血流灌注立体模型iq的三维立体图；
[0043]
第三、显示通气量百分比计算模块、血流灌注量百分比计算模块和/或血流与通气量比值计算模块的计算结果；
[0044]
第四、显示肺栓塞可能性判断模块的判断结论；
[0045]
第五、显示血流灌注异常地形图绘制模块输出的血流灌注异常地形图。
[0046]
优选地，所述三维通气立体模型iv的二维图以及三维立体图显示为蓝色；所述三维血流灌注立体模型iq的二维图以及三维立体图显示为红色。
[0047]
本发明的另一个技术方案是提供了一种肺栓塞疗效评估工具，包括：
[0048]
数据采集子系统，用于采集患者的电阻抗数据；
[0049]
数据处理子系统，用于实时地对电阻抗数据进行处理，其特征在于：
[0050]
所述数据处理子系统进一步包括：
[0051]
模型生成模块，用于基于电阻抗数据实时生成三维通气立体模型iv和三维血流灌注立体模型iq；
[0052]
区域分割模块，用于将三维通气立体模型iv或三维血流灌注立体模型iq中的左肺分割为m
l
个区域、右肺分割为mr个区域，m
l
≥1，mr≥1；
[0053]
通气量百分比计算模块，用于计算通过区域分割模块得到的左肺m
l
个区域以及右肺mr个区域的通气量百分比；
[0054]
血流灌注量百分比计算模块，用于计算通过区域分割模块得到的左肺m
l
个区域以及右肺mr个区域的血流灌注量百分比；
[0055]
血流与通气量比值计算模块，用于计算通过区域分割模块得到的左肺m
l
个区域的血流与通气量比值以及右肺mr个区域的血流与通气量比值，其中，任一区域的血流与通气量比值为同一区域的通气量百分比与血流灌注量百分比的比值；
[0056]
栓塞疗效评估模块：患者治疗前，栓塞疗效评估模块获取左肺m
l
个区域以及右肺mr个区域的血流与通气量比值；患者治疗后，栓塞疗效评估模块再获得治疗后的左肺m
l
个区域以及右肺mr个区域的血流与通气量比值；栓塞疗效评估模块将同一区域的治疗前的血流与通气量比值与治疗后的血流与通气量比值进行比较，若比值升高，则判断血流灌注改善，否则，判断血流灌注未改善。
[0057]
本发明的工具使用操作便捷，在医疗相关工作人员在场时，通过本发明的工具，能够实现无创操作使用，无需对比剂，无放射线辐射，辅助医疗相关工作人员完成肺栓塞的筛查和评估。本发明的工具还有随访的功能，对于肺栓塞确诊患者，在经过治疗后进行疗效的评估，实时无创地了解疾病进展或缓解情况。
附图说明
[0058]
图1为实施例公开的一种肺栓塞筛查和评估工具的结构示意图；
[0059]
图2为实施例公开的一种肺栓塞筛查和评估工具的使用示意图；
[0060]
图3为使用实施例公开的一种肺栓塞筛查和评估工具的流程图；
[0061]
图4a以及图4b为肺器官区域分割模式图。
具体实施方式
[0062]
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
[0063]
本发明公开了一种肺栓塞筛查工具和疗效评估工具，本实施例以将这两种工具集中在同一工具内为例对本发明进行详细说明，定义为肺栓塞筛查和疗效评估工具。如图1所示，本实施例公开的一种肺栓塞筛查和疗效评估工具包括显示器1、与显示器1相连的主机2、与主机2的供电端相连的电源线3以及与主机2的信号采集端通过导线4以及连接头5相连的两条电极带6。
[0064]
本实施例中，显示器1上设置有操作按钮，包括总开关按钮、模式调节按钮、上调按钮、下调按钮、字符输入按钮，并且在显示器1上还设置有usb接口。
[0065]
主机2内有中央控制器、数据存储器、集成芯片、散热器、信号输入线和信号输出线，其中，主机2通过散热器实现散热，中央控制器连接数据存储器以及集成芯片，集成芯片连接信号输入线和信号输出线，信号输出线与显示器1相连，信号输入线经由导线4以及连接头5连接两条电极带6。信号输出线以及信号输入线还连接显示器1上的usb接口，u盘接入usb接口后，可以将存储在主机2数据存储器内的数据拷贝至u盘进行备份。信号输入线还连接显示器1上的操作按钮。
[0066]
结合图2，每条电极带6包括电极带本体6-1，两条电极带6的电极带本体6-1分别用于环绕固定在患者胸部上端和下端。电极带本体6-1上均布有电极6-2，所有电极6-2均通过导线4以及连接头5与主机2的信号采集端相连。电极带本体6-1环绕固定于患者胸部后，所有电极6-2均与患者皮肤相接触，且在每个电极6-2与患者皮肤相接触的一面上均匀涂抹有导电糊。主机2通过电极带6采集电阻抗数据，并将采集到的电阻抗数据存储在数据存储器内。本领域技术人员也可以通过显示器1上的usb接口接入u盘，将存储在数据存储器内的包括电阻抗数据在内的数据导入u盘中备份。
[0067]
电极带本体6-1具有不同的尺寸，可根据患者的体型、胸围进行选择，确保电极带本体6-1稳妥地环绕固定于患者胸部上端和下端，并确保电极6-2与患者皮肤接触良好，保证采集到的电阻抗数据稳定可靠。
[0068]
使用本发明时，将连接主机2的电源线3插入插座，随后打开显示器1上的总开关按钮，主机2以及显示器1开机。测量患者胸围，选择两条具有合适尺寸的电极带本体6-1的电极带6，将导电糊均匀涂抹于电极带本体6-1上的每一个电极6-2与患者皮肤相接触的面，随后将两条电极带本体6-1稳妥地环绕固定于患者胸部上端和下端，并确保电极6-2与患者皮肤接触良好，所获得的电阻抗数据稳定可靠。其中，固定于患者胸部上端的电极带6位于患者腋窝水平，固定于患者胸部下端的电极带6位于患者剑突水平。通过连接头5将电极带6与导线4连接，随后将导线4与主机2连接。
[0069]
在主机2上运行有肺栓塞筛查和疗效评估软件系统，肺栓塞筛查和疗效评估软件系统利用通过电极带6获得的电阻抗数据分别实时建立三维通气立体模型iv以及三维血流灌注立体模型iq。
[0070]
通过显示器1上的模式调节按钮可以调节肺栓塞筛查和疗效评估软件系统的工作模式：
[0071]
当将肺栓塞筛查和疗效评估软件系统的工作模式设置为开始模式时，可以通过显示器1上的字符输入按钮，输入患者姓名、住院号等患者信息；
[0072]
当将肺栓塞筛查和疗效评估软件系统的工作模式设置为设置模式时，可设置数据采集时长、采集形式、三维通气立体模型iv和/或三维血流灌注立体模型iq的象限分割模式；
[0073]
当将肺栓塞筛查和疗效评估软件系统的工作模式设置为主视图模式时，通过显示器1显示三维通气立体模型iv和/或三维血流灌注立体模型iq的主视图，其中，三维通气立体模型iv的主视图显示为蓝色，三维血流灌注立体模型iq的主视图显示为红色；
[0074]
当将肺栓塞筛查和疗效评估软件系统的工作模式设置为三维视图模式时，显示器1显示三维通气立体模型iv和/或三维血流灌注立体模型iq的三维立体图，其中，三维通气立体模型iv的三维立体图显示为蓝色，三维血流灌注立体模型iq的三维立体图显示为红色。
[0075]
肺栓塞筛查和疗效评估软件系统基于所获得的三维通气立体模型iv以及三维血
流灌注立体模型iq可以判断患者患有肺栓塞的可能性，结合图3，具体包括以下步骤：
[0076]
步骤1、按照12分割法分别将三维通气立体模型iv以及三维血流灌注立体模型iq划分为12个区域。
[0077]
如图4a以及图4b所示，将三维通气立体模型iv或者三维血流灌注立体模型iq中的左肺以及右肺以肺门冠状平面分割为前部和后部，同时，将左肺以及右肺从肺尖至肺底以横断面平均分为三部分，分别为上部、中部、下部。由此，在三维通气立体模型iv或者三维血流灌注立体模型iq中，通过12分割法：左肺被分割为6个区域，分别为左肺前上部l1、前中部l2、前下部l3、后上部l4、后中部l5、后下部l6；右肺被分割为6部分，分别为右肺前上部r1、前中部r2、前下部r3、后上部r4、后中部r5、后下部r6。
[0078]
步骤2、基于三维通气立体模型iv计算步骤1得到的各个区域的通气量百分比。设三维通气立体模型iv＝{vi}，i＝1,2,
…
,n，其中，vi为三维通气立体模型iv中第i个像素点的阻抗值，n为像素点的总个数，则左肺的第m个区域的通气量百分比由下式计算：
[0079][0080]
右肺的第m个区域的通气量百分比由下式计算：
[0081][0082]
基于三维血流灌注立体模型iq计算步骤1得到的各个区域的血流灌注量百分比。设三维血流灌注立体模型iq＝{qi}，i＝1,2,
…
,n，其中，qi为三维血流灌注立体模型iq中第i个像素点的阻抗值，则左肺的第m个区域的血流灌注量百分比由下式计算：
[0083][0084]
右肺的第m个区域的血流灌注量百分比由下式计算：
[0085][0086]
步骤3、计算步骤1得到的各个区域的血流与通气量比值，其中：
[0087]
左肺的第m个区域的血流与通气量比值表示为(q/v)
lm
，则有：
[0088][0089]
右肺的第m个区域的血流与通气量比值表示为(q/v)
rm
，则有：
[0090][0091]
步骤4、依据任一区域的血流与通气量比值判断患者患有肺栓塞的可能性，其中：若任一区域的血流与通气量比值∈(0.5,1]，则判断患者患有肺栓塞的可能性较小；若任一区域的血流与通气量比值∈(0.25,0.5]，则判断患者患有肺栓塞的可能性较高；若任一区域的血流与通气量比值∈[0.25,0]，则判断患者患有肺栓塞的可能性极高。
[0092]
本步骤中，一个优选的方案是：若依据任一区域的血流与通气量比值判断患者患有肺栓塞的可能性极高，则进一步结合患者血液中d-二聚体的水平，若d-二聚体的水平高于1.0mg/dl，则肺栓塞筛查和疗效评估软件系统提示临床需要积极干预。
[0093]
在本发明中，肺栓塞筛查和疗效评估软件系统还可以绘制血流灌注异常地形图，具体而言：肺栓塞筛查和疗效评估软件系统汇总12个区域中血流与通气量比值不大于0.5的所有区域，将这些区域定义为异常区域，肺栓塞筛查和疗效评估软件系统依据异常区域绘制血流灌注异常地形图，并出具报告，供临床医师参考。
[0094]
在本发明中，肺栓塞筛查和疗效评估软件系统还提供随访功能，具体而言：肺栓塞筛查和疗效评估软件系统存储治疗前的12个区域的血流与通气量比值，患者经过治疗后，肺栓塞筛查和疗效评估软件系统再获得治疗后的12个区域的血流与通气量比值，并将同一区域的治疗前的血流与通气量比值与治疗后的血流与通气量比值进行比较，若比值升高，则判断血流灌注改善，否则，判断血流灌注未改善，以此帮助临床医师了解治疗后血流再通情况。