CN113261944B - 气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备 - Google Patents

气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备 Download PDF

Info

Publication number
CN113261944B
CN113261944B CN202110728506.4A CN202110728506A CN113261944B CN 113261944 B CN113261944 B CN 113261944B CN 202110728506 A CN202110728506 A CN 202110728506A CN 113261944 B CN113261944 B CN 113261944B
Authority
CN
China
Prior art keywords
airway
resistance
obtaining
air passage
acquiring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110728506.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113261944A (zh
Inventor
范丽
刘士远
夏艺
管宇
张迪
周秀秀
涂文婷
蒲瑜
傅琪钲
路洋
房劬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Xingmai Information Technology Co ltd
Shanghai Changzheng Hospital
Original Assignee
Shanghai Xingmai Information Technology Co ltd
Shanghai Changzheng Hospital
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Xingmai Information Technology Co ltd, Shanghai Changzheng Hospital filed Critical Shanghai Xingmai Information Technology Co ltd
Priority to CN202110728506.4A priority Critical patent/CN113261944B/zh
Publication of CN113261944A publication Critical patent/CN113261944A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113261944B publication Critical patent/CN113261944B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/085—Measuring impedance of respiratory organs or lung elasticity
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/087—Measuring breath flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/28—Design optimisation, verification or simulation using fluid dynamics, e.g. using Navier-Stokes equations or computational fluid dynamics [CFD]
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/50—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Abstract

本发明提供一种气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备。所述气道阻力获取装置包括：医学影像获取模块，用于获取患者的肺部医学影像；检查结果获取模块，用于获取患者的肺部检查结果；气道模型获取模块，用于根据所述患者的肺部医学影像获取第一气道的模型；第一阻力获取模块，用于根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量获取所述第一气道的阻力；第二阻力获取模块，用于根据所述总气道阻力和所述第一气道的阻力获取第二气道的阻力。临床中可以基于所述第二气道的阻力对慢阻肺进行诊断，此种方式对于慢阻肺高危人群较为敏感，在疾病进程的早期阶段即可实现对慢阻肺的诊断。

Description

气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备
技术领域
本发明涉及一种阻力获取装置，特别是涉及一种气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备。
背景技术
慢性阻塞性肺病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD)又称作慢阻肺，是一种以持续呼吸症状和气流受限为特征的疾病，通常是由于明显暴露于有毒颗粒或气体引起的气道和/或肺泡异常所导致。目前，肺功能检查(Pulmonary Function Testing，PFT)是慢阻肺诊断的主流标准。根据现行的诊疗指南，COPD定义为在肺功能检查上表现为第一秒呼气量与肺容积之比(FEV1/FVC)低于70％。然而，发明人在实际应用中发现，在病情发展为可以被肺功能检查结果确诊之前，许多患者已经存在活动受限、肺气肿、气道壁增厚等肺部症状，而具有这些症状的患者在将来有很高的概率发展成较为严重的慢阻肺，因此，肺功能检查在临床上对于慢阻肺高危人群的敏感性不足，其无法在早期阶段对慢阻肺进行诊断。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备，用于解决现有技术中肺功能检查无法在早期阶段对慢阻肺进行诊断的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面提供一种气道阻力获取装置，所述气道阻力获取装置包括：医学影像获取模块，用于获取患者的肺部医学影像；检查结果获取模块，用于获取患者的肺部检查结果，其中，所述肺部检查结果包括第一秒呼气量和总气道阻力；气道模型获取模块，用于根据所述患者的肺部医学影像获取第一气道的模型，其中，所述第一气道是指直径大于一直径阈值的气道；第一阻力获取模块，用于根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量获取所述第一气道的阻力；第二阻力获取模块，用于根据所述总气道阻力和所述第一气道的阻力获取第二气道的阻力，其中，所述第二气道是指直径小于或等于所述直径阈值的气道。
于所述第一方面的一实施例中，所述第一阻力获取模块用于根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量进行气流动力学分析，并通过仿真获取所述第一气道的阻力。
于所述第一方面的一实施例中，所述第一阻力获取模块包括：边界条件获取单元，用于根据所述第一气道中各级气道的横截面积和所述第一秒呼气量获取各级气道的末端入口流量作为边界条件；气流动力学仿真单元，用于根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量进行气流动力学仿真，以获取所述边界条件下的气流动力学仿真结果；气道阻力获取单元，用于根据所述气流动力学仿真结果获取所述第一气道的阻力。
于所述第一方面的一实施例中，对于所述第一气道中的末端气道，所述气道阻力获取单元用于根据其压降以及截面流速获取所述末端气道的阻力；和/或对于所述第一气道中的非末端气道，所述气道阻力获取单元用于根据其下级分支气道的阻力获取所述非末端气道的阻力。
于所述第一方面的一实施例中，所述第一阻力获取模块还包括后处理单元，所述后处理单元用于对所述第一气道的模型进行后处理。
于所述第一方面的一实施例中，所述第一阻力获取模块包括：3D打印单元，用于根据所述第一气道的模型进行3D打印以获取所述第一气道的实体模型；阻力获取单元，用于基于所述第一气道的实体模型和所述第一秒呼气量进行阻力测量，以获取所述第一气道的阻力。
本发明的第二方面提供一种诊断装置，所述诊断装置包括：本发明第一方面任一项所述的气道阻力获取装置；诊断装置，用于根据所述气道阻力获取装置所获取的气道阻力对患者进行诊断。
本发明的第三方面提供一种气道阻力获取方法，所述气道阻力获取方法包括：获取患者的肺部医学影像以及肺部检查结果，其中，所述肺部检查结果包括第一秒呼气量和总气道阻力；根据所述患者的肺部医学影像获取第一气道的模型，其中，所述第一气道是指直径大于一直径阈值的气道；根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量获取所述第一气道的阻力；根据所述总气道阻力和所述第一气道的阻力获取第二气道的阻力，其中，所述第二气道是指直径小于或等于所述直径阈值的气道。
本发明的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本发明第三方面所述的气道阻力获取方法。
本发明的第五方面提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器，存储有一计算机程序；处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行本发明第三方面所述的气道阻力获取方法；显示器，与所述处理器和所述存储器通信相连，用于显示所述气道阻力获取方法的相关GUI交互界面。
如上所述，本发明所述气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备的一个技术方案具有以下有益效果：
所述气道阻力获取装置能够根据患者的肺部医学影像和肺部诊断结果获取患者第一气道的阻力，并根据所述第一气道的阻力和总气道阻力获取第二气道的阻力，临床中可以基于所述第二气道的阻力对慢阻肺进行诊断，此种方式对于慢阻肺高危人群较为敏感，在疾病进程的早期阶段即可实现对慢阻肺的诊断，有利于患者及时接受相关的治疗。
附图说明
图1显示为本发明所述气道阻力获取装置于一具体实施例中的结构示意图。
图2显示为本发明所述气道阻力获取装置于一具体实施例中第一阻力获取模块的结构示意图。
图3显示为本发明所述气道阻力获取装置于一具体实施例中对第一气道的模型进行后处理的流程图。
图4显示为本发明所述气道阻力获取装置于一具体实施例中第一阻力获取模块的结构示意图。
图5显示为本发明所述气道阻力获取方法于一具体实施例中的流程图。
图6显示为本发明所述电子设备于一具体实施例中的结构示意图。
元件标号说明
1 气道阻力获取装置
11 医学影像获取模块
12 检查结果获取模块
13 气道模型获取模块
14 第一阻力获取模块
141 边界条件获取单元
142 气流动力学仿真单元
143 气道阻力获取单元
144 3D打印单元
145 阻力获取单元
15 第二阻力获取模块
600 电子设备
610 存储器
620 处理器
630 显示器
S31～S33 步骤
S51～S54 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。此外，在本文中，诸如“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
目前，肺功能检查(Pulmonary Function Testing，PFT)是慢阻肺诊断的主流标准。根据现行的诊疗指南，COPD定义为在肺功能检查上表现为第一秒呼气量与肺容积之比(FEV1/FVC)低于70％。然而，发明人在实际应用中发现，在病情发展为可以被肺功能检查结果确诊之前，许多患者已经存在活动受限、肺气肿、气道壁增厚等肺部症状，而具有这些症状的患者在将来有很高的概率发展成较为严重的慢阻肺，因此，肺功能检查在临床上对于慢阻肺高危人群的敏感性不足，其无法在早期阶段对慢阻肺进行诊断。针对这一问题，发明人进行了大量的研究和实践，并最终确认在慢阻肺疾病进行的早期阶段，直径较小的末端小气道即会发生萎缩病变，基于此，本发明提供了一种气道阻力获取装置，所述气道阻力获取装置能够获取第二气道的阻力，所述第二气道即为直径小于或等于一直径阈值的末端小气道，根据所述第二气道的阻力可以对慢阻肺进行早期诊断，有利于患者及时接受相关的治疗。
请参阅图1，于本发明的一实施例中，所述气道阻力获取装置1包括医学影像获取模块11、检查结果获取模块12、气道模型获取模块13、第一阻力获取模块14和第二阻力获取模块15。
所述医学影像获取模块11用于获取患者的肺部医学影像，其中，所述肺部医学影像例如为患者的肺部CT影像，所述肺部医学影像的分辨率至少应当能够识别出直径大于一直径阈值的气道，所述直径阈值可以根据经验设置，例如为2mm。
所述检查结果获取模块12用于获取患者的肺部检查结果，其中，所述肺部检查结果可以通过肺功能仪对患者进行肺功能检查得到，且所述肺部检查结果至少应当包含第一秒呼气量和总气道压力。
所述气道模型获取模块13与所述医学影像获取模块11相连，用于根据所述患者的肺部医学影像获取第一气道的模型，其中，所述第一气道是指直径大于所述直径阈值的气道。
所述第一阻力获取模块14与所述气道模型获取模块13和所述检查结果获取模块12相连，用于根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量获取所述第一气道的阻力。
所述第二阻力获取模块15与所述第一阻力获取模块14和所述气道模型获取模块13相连，用于根据所述总气道阻力和所述第一气道的阻力获取第二气道的阻力，其中，所述第二气道是指直径小于或等于所述直径阈值的气道，其包括患者的末端小气道。具体地，所述第二气道的阻力与所述总气道阻力和所述第一气道的阻力之间的差值相关，因此，所述第二阻力获取模块15根据所述总气道阻力和所述第一气道的阻力能够获取所述第二气道的阻力，例如，所述第二阻力获取模块15可以通过将所述总气道阻力和所述第一气道的阻力相减得到所述第二气道的阻力。
本实施例是建立在发明人的研究基础上提出的，具体地，发明人通过研究发现，患者的肺部医学影像较肺功能仪更为敏感，对于许多患者来说，在依据肺功能检查结果被确诊为慢阻肺之前，根据患者的肺部医学影像就已经能够发现患者存在气道炎症和/或肺部损伤等问题。此外，发明人还发现，在慢阻肺疾病进行的早期阶段，直径较小的末端小气道即会发生萎缩病变。基于以上两点，本实施例所述气道阻力获取装置1根据患者的肺部医学影像和肺部诊断结果获取患者第一气道的阻力，并根据所述第一气道的阻力和总气道阻力获取第二气道的阻力，临床中可以基于所述第二气道的阻力对慢阻肺进行诊断，此种方式对于慢阻肺高危人群较为敏感，在疾病进程的早期阶段即可实现对慢阻肺的诊断，有利于患者及时接受相关的治疗。
此外，由于第二气道的直径通常较小，实际应用中很难根据患者的肺部医学影像直接对其进行分析来得到所述第二气道的阻力，针对这一问题，本实施例分别根据患者的肺部检查结果和肺部医学影像获取总气道阻力和直径较大的第一气道的阻力，并根据所述总气道阻力和所述第一气道的阻力来获取所述第二气道的阻力。因此，所述气道阻力获取装置1能够获取到直径较小的第二气道的阻力。
于本发明的一实施例中，所述气道模型获取模块13通过对患者的肺部医学影像进行分割来提取所述第一气道的几何形状及其对应的区域范围作为所述第一气道的模型。例如，所述气道模型获取模块13可以获取医务人员对肺部医学影像的手动分割结果作为所述第一气道的模型。又例如，所述气道模型获取模块13也可以利用相关的计算机分割算法自动分割出所述第一气道及其对应的区域范围，所述计算机分割算法例如为U-Net、V-Net等。
于本发明的一实施例中，所述第一阻力获取模块14用于根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量进行气流动力学分析，并通过仿真获取所述第一气道的阻力。具体地，所述第一气道的模型包括所述第一气道的几何形状及其对应的区域范围，而所述第一气道的几何形状及其对应的区域范围是决定气体在气道中流通路径以及流量的主要因素，因此，根据所述第一秒呼气量和所述第一气道的模型进行仿真即可获取所述第一气道不同位置的压强，进而能够获取到所述第一气道的阻力。
请参阅图2，于本发明的一实施例中，所述第一阻力模块14包括边界条件获取单元141、气流动力学仿真单元142和气道阻力获取单元143。
所述边界条件获取单元141用于根据各级气道的横截面积和所述第一秒呼气量获取各级气道的末端入口流量作为边界条件。
可选地，所述边界条件获取单元141通过获取各级第一气道的中心线，并将第一秒呼气量根据每一级气道的横截面积之比逐级分配至每个气道末端入口，进而计算得出呼气瞬间每个气道末端入口流量作为所述边界条件。例如，若某一级气道A的流量为Q，该级气道A对应的两个支气道a1和a2的横截面积分别为S1和S2，则根据二者的横截面积之比可以得出呼气瞬间气道a1末端的入口流量为Q×S1/(S1+S2)，气道a2末端的入口流量为Q×S2/(S1+S2)。
所述气流动力学仿真单元142与所述边界条件获取单元141相连，用于根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量进行气流动力学仿真，以获取所述边界条件下的气流动力学仿真结果。其中，所述气流动力学仿真例如可以通过仿真软件AnsysCFD实现，所述气流动力学仿真结果可以包含所述边界条件下所述第一气道各点的气流动力学参数，所述气流动力学参数例如为流速、压强、壁面切应力、涡量等。
所述气道阻力获取单元143与所述气流动力学仿真单元142相连，用于根据所述气流动力学仿真结果获取所述第一气道的阻力。
可选地，对于所述第一气道中的末端气道，所述气道阻力获取单元143用于根据其压降以及截面流速获取所述末端气道的阻力。具体地，对于任一末端气道B，所述气道阻力获取单元143可以根据所述气流动力学参数获取该末端气道B的截面流率、分岔点压强及末端压强，并根据
Figure BDA0003139384500000071
这一公式来获取该末端气道B的阻力，其中，R代表阻力，ΔP为该末端气道B的压降(即该末端气道B的分岔点压强与末端压强之差)，MF为该末端气道B的截面流率。
可选地，对于所述第一气道中的非末端气道，所述气道阻力获取单元143用于根据其下级分支气道的阻力来获取所述非末端气道的阻力。具体地，对于任一非末端气道C，其阻力例如为
Figure BDA0003139384500000072
其中，N为该末端气道C的下级分支气道的数量，Ri_C为该末端气道C的第i条下级分支气道的阻力。
在具体应用中，所述气道阻力获取单元143可以先获取各所述末端气道的阻力，然后根据各所述末端气道的阻力获取所述末端气道的上一级气道的阻力，并根据所述末端气道的上一级气道的阻力获取所述末端气道上上一级气道的阻力，重复此过程，直到所述气道阻力获取单元143获取到所有第一气道的阻力。
根据以上描述可知，本实施例提供了一种获取第一气道的阻力的方法，该方法基于第一秒呼气量、通过每一级气道分岔横截面积比值逐级分配流量以得到呼气时每个气道末端入口的气体流量，并基于此进行气流动力学仿真以得到气流动力学仿真结果，其后，该方法根据所述气流动力学仿真结果获取末端气道的阻力，且根据末端气道的阻力逐级向上计算得出所述第一气道中各级气道的阻力。通过该方法获取到的第一气道的阻力具有较高的准确性。
于本发明的一实施例中，所述第一阻力获取模块14还可以包含后处理单元，所述后处理单元用于对所述第一气道的模型进行后处理。
可选地，所述后处理单元对所述第一气道的模型进行的后处理包括：将所述第一气道对应的区域范围数据统一转换为便于后续处理的.stl网格文件格式，此处理例如可以通过MeshLab等现有软件实现。
可选地，所述后处理单元对所述第一气道的模型进行的后处理包括：在所述第一气道模型中删除断掉的气道、对各级气道进行平滑处理(例如，去除额外的凸起与凹陷)和/或在各级气道的出入口切割平面，此处理例如可以通过Geomagic Wrap软件实现。
可选地，所述后处理单元对所述第一气道的模型进行的后处理包括：分离所述第一气道模型的管壁与出入口，此处理例如可以通过ICEM CFD后处理软件实现。
可选地，请参阅图3，本实施例中所述后处理单元对所述第一气道的模型进行后处理的实现方法包括：
S31，将所述第一气道模型对应的区域范围数据统一转换为.stl网格文件格式，此步骤例如可以通过MeshLab等现有软件进行。
S32，将所述.stl网格文件导入Geomagic Wrap软件进行后处理，以删除断掉的气道、对各级气道进行平滑处理(即，去除额外的凸起与凹陷)、简化网格数量并在气道的每个出入口切割平面。
S33，将步骤S32处理以后得到的所述.stl网格文件导入ICEM CFD后处理软件，分离气道的管壁与出入口，并导出.cfx5网格文件。
此外，所述边界条件获取单元141可以将步骤S32处理以后得到的所述.stl文件导入VMTK软件计算气道中心线，并将第一秒呼气量根据每一级气道的横截面积之比逐级分配至每个气道末端入口，进而计算得到呼气瞬间每个气道末端入口流量作为气流动力学仿真计算的边界条件。所述气流动力学仿真单元142可以将步骤S33得到的.cfx网格文件和所述边界条件导入AnsysCFD气流动力学仿真软件，从而得到所述边界条件下的第一气道每个点的气流动力学参数。
请参阅图4，于本发明的一实施例中，所述第一阻力获取模块14包括3D打印单元144和阻力获取单元145。
所述3D打印单元144用于根据所述第一气道的模型进行3D打印以获取所述第一气道的实体模型，其中，3D打印可以采用现有技术实现，此处不做赘述。
所述阻力获取单元145用于基于所述第一气道的实体模型和所述第一秒呼气量进行阻力测量，以获取所述第一气道的阻力。具体地，可以根据所述第一秒呼气量在所述第一气道的实体模型的输入端输入等量的气体，并通过在所述第一气道的相应位置设置阻力测量设备来获取所述第一气道的阻力，其中，所述阻力测量设备例如为压力传感器。
基于以上对所述气道阻力获取装置的描述，本发明还提供一种诊断装置，所述诊断装置包括图1所示的气道阻力获取装置1以及诊断装置。其中，所述诊断装置与所述气道阻力获取装置1相连，用于根据所述气道阻力获取装置1获取到的气道阻力对患者进行诊断，所述气道阻力获取装置1获取到的气道阻力包括所述第二气道的阻力以及所述第一气道的阻力。
具体地，所述诊断装置可以将所述第二气道的阻力与一阻力阈值进行比较：若所述第二气道的阻力大于所述阻力阈值，则说明患者的末端小气道存在萎缩病变，此时，患者可以诊断为慢阻肺的高风险人员；若所述第二气道的阻力小于或等于所述阻力阈值，则说明患者的末端小气道基本不存在萎缩病变，此时，患者可以诊断为慢阻肺的低风险人员。其中，所述阻力阈值可以根据经验设置。
基于以上对所述气道阻力获取装置的描述，本发明还提供一种气道阻力获取方法。具体地，请参阅图5，于本发明的一实施例中，所述气道阻力获取方法包括：
S51，获取患者的肺部医学影像以及肺部检查结果，其中，所述肺部检查结果包括第一秒呼气量和总气道阻力。
S52，根据所述患者的肺部医学影像获取第一气道的模型，其中，所述第一气道是指直径大于一直径阈值的气道。
S53，根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量获取所述第一气道的阻力。
S54，根据所述总气道阻力和所述第一气道的阻力获取第二气道的阻力，其中，所述第二气道是指直径小于或等于所述直径阈值的气道。
上述步骤S51～S54与图1所示气道阻力获取装置1中的医学影像获取模块11、检查结果获取模块12、气道模型获取模块13、第一阻力获取模块14和第二阻力获取模块15相对应，具体实现方式此处不作过多赘述。
基于以上对所述气道阻力获取方法的描述，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现图5所示的气道阻力获取方法。
基于以上对所述气道阻力获取方法的描述，本发明还提供一种电子设备。具体地，请参阅图6，所述电子设备600包括存储器610、处理器620和显示器630。所述存储器610存储有一计算机程序。所述处理器620与所述存储器610通信相连，调用所述计算机程序时执行图5所示的气道阻力获取方法。所述显示器与所述存储器610和所述处理器620通信相连，用于显示所述气道阻力获取方法的相关GUI交互界面。
本发明所述的气道阻力获取方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
本发明还提供一种气道阻力获取装置，所述气道阻力获取装置可以实现本发明所述的气道阻力获取方法，但本发明所述的气道阻力获取方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的气道阻力获取装置的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。
本发明所述气道阻力获取装置能够根据患者的肺部医学影像和肺部诊断结果获取患者第一气道的阻力，并根据所述第一气道的阻力和总气道阻力获取第二气道的阻力，临床中可以基于所述第二气道的阻力对慢阻肺进行诊断，此种方式对于慢阻肺高危人群较为敏感，在疾病进程的早期阶段即可实现对慢阻肺的诊断，有利于患者及时接受相关的治疗。
本发明所述气道阻力获取装置分别根据患者的肺部检查结果和肺部医学影像获取总气道阻力和直径较大的第一气道的阻力，并根据所述总气道阻力和所述第一气道的阻力来获取所述第二气道的阻力。因此，所述气道阻力获取装置能够获取到直径较小的第二气道的阻力。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种气道阻力获取装置，其特征在于，所述气道阻力获取装置包括：
医学影像获取模块，用于获取患者的肺部医学影像；
检查结果获取模块，用于获取患者的肺部检查结果，其中，所述肺部检查结果包括第一秒呼气量和总气道阻力；
气道模型获取模块，用于根据所述患者的肺部医学影像获取第一气道的模型，其中，所述第一气道是指直径大于一直径阈值的气道；
第一阻力获取模块，用于根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量获取所述第一气道的阻力；
第二阻力获取模块，用于根据所述总气道阻力和所述第一气道的阻力获取第二气道的阻力，其中，所述第二气道是指直径小于或等于所述直径阈值的气道；
所述第一阻力获取模块包括边界条件获取单元、气流动力学仿真单元和气道阻力获取单元；
所述边界条件获取单元用于根据所述第一气道中各级气道的横截面积和所述第一秒呼气量获取各级气道的末端入口流量作为边界条件；
所述气流动力学仿真单元用于根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量进行气流动力学仿真，以获取所述边界条件下的气流动力学仿真结果；
所述气道阻力获取单元用于根据所述气流动力学仿真结果获取所述第一气道的阻力，包括：对于所述第一气道中的末端气道，所述气道阻力获取单元用于根据其压降以及截面流速获取所述末端气道的阻力；和/或，对于所述第一气道中的非末端气道，所述气道阻力获取单元用于根据其下级分支气道的阻力获取所述非末端气道的阻力。
2.根据权利要求1所述的气道阻力获取装置，其特征在于：所述第一阻力获取模块还包括后处理单元，所述后处理单元用于对所述第一气道的模型进行后处理。
3.根据权利要求1所述的气道阻力获取装置，其特征在于，所述第一阻力获取模块还包括：
3D打印单元，用于根据所述第一气道的模型进行3D打印以获取所述第一气道的实体模型。
4.一种诊断装置，其特征在于，所述诊断装置包括：
权利要求1-3任一项所述的气道阻力获取装置；
诊断装置，用于根据所述气道阻力获取装置所获取的气道阻力对患者进行诊断。
5.一种气道阻力获取方法，其特征在于，所述气道阻力获取方法包括：
获取患者的肺部医学影像以及肺部检查结果，其中，所述肺部检查结果包括第一秒呼气量和总气道阻力；
根据所述患者的肺部医学影像获取第一气道的模型，其中，所述第一气道是指直径大于一直径阈值的气道；
根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量获取所述第一气道的阻力；
根据所述总气道阻力和所述第一气道的阻力获取第二气道的阻力，其中，所述第二气道是指直径小于或等于所述直径阈值的气道；
其中，获取所述第一气道的阻力包括：
根据所述第一气道中各级气道的横截面积和所述第一秒呼气量获取各级气道的末端入口流量作为边界条件；
根据所述第一气道的模型和所述第一秒呼气量进行气流动力学仿真，以获取所述边界条件下的气流动力学仿真结果；
根据所述气流动力学仿真结果获取所述第一气道的阻力，包括：对于所述第一气道中的末端气道，根据其压降以及截面流速获取所述末端气道的阻力；和/或，对于所述第一气道中的非末端气道，根据其下级分支气道的阻力获取所述非末端气道的阻力。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：该计算机程序被处理器执行时实现权利要求5所述的气道阻力获取方法。
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
存储器，存储有一计算机程序；
处理器，与所述存储器通信相连，调用所述计算机程序时执行权利要求5所述的气道阻力获取方法；
显示器，与所述处理器和所述存储器通信相连，用于显示所述气道阻力获取方法的相关GUI交互界面。
CN202110728506.4A 2021-06-29 2021-06-29 气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备 Active CN113261944B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110728506.4A CN113261944B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110728506.4A CN113261944B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113261944A CN113261944A (zh) 2021-08-17
CN113261944B true CN113261944B (zh) 2022-12-27

Family

ID=77236269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110728506.4A Active CN113261944B (zh) 2021-06-29 2021-06-29 气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113261944B (zh)

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7992572B2 (en) * 1998-06-10 2011-08-09 Asthmatx, Inc. Methods of evaluating individuals having reversible obstructive pulmonary disease
US8251070B2 (en) * 2000-03-27 2012-08-28 Asthmatx, Inc. Methods for treating airways
EP1625562A1 (de) * 2003-05-16 2006-02-15 Boehringer Ingelheim International GmbH Vorrichtung zur darstellung der lunge, des lungenvolumens und der atmungscharakteristika sowie deren verwendung
WO2005007023A2 (en) * 2003-07-09 2005-01-27 Emphasys Medical, Inc. Treatment planning with implantable bronchial isolation devices
US7346203B2 (en) * 2003-11-19 2008-03-18 General Electric Company Methods and apparatus for processing image data to aid in detecting disease
EP2252214A4 (en) * 2008-02-13 2013-05-29 Kitware Inc METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING TISSUE INJURY AND PATHOLOGICAL RISK
EP2381844A4 (en) * 2009-01-28 2015-06-03 Pulmone Advanced Medical Devices Ltd METHODS AND DEVICES FOR DETERMINING PULMONARY MEASUREMENTS
WO2014125059A1 (en) * 2013-02-14 2014-08-21 Fluidda Respi Method for determining a respiratory condition based on functional respiratory imaging
WO2015005958A1 (en) * 2013-07-09 2015-01-15 Pulmone Advanced Medical Devices, Ltd. Determining respiratory parameters
CN108685575B (zh) * 2017-04-10 2023-06-02 中国人民解放军总医院 呼吸***功能测试方法和装置
JP2021506543A (ja) * 2017-12-14 2021-02-22 フル−イドディーエー レスピ エン ヴェー 肺疾患患者のスクリーニングツール
US10918309B2 (en) * 2019-04-11 2021-02-16 Siemens Healthcare Gmbh Artificial intelligence-based COPD assessment

Also Published As

Publication number Publication date
CN113261944A (zh) 2021-08-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102208105B (zh) 医学图像处理技术
US20110190626A1 (en) Medical image diagnosis assisting apparatus and method, and computer readable recording medium on which is recorded program for the same
TWI413511B (zh) The method of forming the visualization map of the pressure distribution of the flow field of the sleep apnea and the computer
US20080009683A1 (en) System and Method For Automatic Detection and Measurement of Malacia In The Airways
WO2021073120A1 (zh) 医学影像的肺部区域阴影标记方法、装置、服务器及存储介质
US20110066058A1 (en) System and Method for Three-Dimensional Airway Reconstruction, Assessment and Analysis
WO2021184949A1 (zh) 肺炎征象的分割方法、装置、介质及电子设备
JP2008237747A (ja) 関心領域決定装置
KR100998630B1 (ko) 폐질환 자동 분류 방법
CN108245161A (zh) 肺部常见疾病的辅助诊断***
JP5732015B2 (ja) グラフ作成装置およびグラフ作成方法並びにグラフ作成プログラム
CN112950614A (zh) 一种基于多尺度空洞卷积的乳腺癌检测方法
Loo et al. A machine learning approach to assess magnitude of asynchrony breathing
CN111260669A (zh) 基于ct图像的肺叶分割方法和装置
CN113261944B (zh) 气道阻力获取装置、方法、诊断装置、介质及电子设备
CN113516639B (zh) 基于全景x光片的口腔异常检测模型的训练方法及装置
Yang et al. A method of abstracting single pulmonary lobe from computed tomography pulmonary images for locating COPD
CN109065165B (zh) 一种基于重建气道树图像的慢性阻塞性肺病预测方法
CN114010215A (zh) 用于医学影像辅助诊断支气管扩张的方法及装置
JP7275961B2 (ja) 教師画像生成プログラム、教師画像生成方法、および教師画像生成システム
CN112784924A (zh) 基于分组聚合深度学习模型的肋骨骨折ct图像分类方法
CN114203297B (zh) 用于医学影像的呼吸道疾病随诊辅助方法及装置
CN110458246A (zh) 一种基于深度学习的胆道结石分类方法
CN103202696A (zh) 基于气溶胶呼出气检测肺部疾病的建模方法
CN113261986A (zh) 一种肺功能参数获取装置、方法、介质及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant