一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法与流程

本发明涉及医疗诊断，特别涉及一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法。

背景技术：

1、机械通气，即mv是呼吸危重症患者重要的呼吸支持手段，能够有效降低患者病死率，mv患者由于上气道加温湿化功能的丧失，使用镇静镇痛药物或肌松剂、气道干燥导致气道纤毛运动减弱、咳嗽反射受到抑制、分泌物潴留，会造成大量黏稠分泌物在深部支气管内积聚，堵塞气道，引起肺通气和换气功能损害，导致mv效果差，患者预后不良甚至死亡，长期mv及痰液引流不畅会导致呼吸机相关性肺炎、肺不张、呼吸机依赖等并发症。

2、目前临床缺乏指导肺部物理治疗方案选择和评估治疗效果的手段。肺部物理治疗方案主要根据医嘱和经验选择，无法实时评估患者肺部情况和护理措施实施效果。肺部物理治疗效果评估的方法主要包括痰液状况、听诊、临床肺部感染评分、胸片/ct等，但均存在一定的局限性。痰液、临床肺部感染评分反映了肺的整体状况，缺少肺段的评价指标；胸部ct由于其费用高、辐射损伤、可重复性差、重症患者存在转运风险等诸多因素限制了其在危重症患者中的临床应用。

3、电阻抗断层成像，即eit具有无创性、无辐射性、灵活性、低成本、操作简单等突出优势，然而eit对单一气道廓清手段的监测，缺乏具体的评估流程和实施方案，缺少针对机械通气患者的动态目标导向性肺部物理治方案，利用eit评估了某种单一手段对肺通气的影响，未能实现肺部物理治疗过程中根据eit监测结果动态反馈与调整，因此根据患者肺部通气情况实施动态反馈调整目标导向性的肺部物理治疗方案对机械通气患者至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，根据eit监测结果对机械通气患者肺部通气障碍进行详细分类，根据分类探索制定目标导向性肺部物理治疗方案，根据eit监测结果动态调整治疗方案，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，包括以下步骤：

4、步骤一：数据收集与处理：选择因肺部基础疾病引起呼吸衰竭致机械通气的患者数据，并在患者数据中基于纳入、排除和剔除标准提取目标患者数据，基于目标患者数据对目标患者进行连续eit监测，记录肺通气量的动态变化，并识别患者的通气障碍模式；

5、步骤二：模型构建：对采集到的eit监测数据进行处理，提取eit监测图像中的目标数据特征，结合目标数据特征和临床治疗效果数据构建肺通气量与eit监测图像之间的关联模型；

6、步骤三：治疗方案制定：根据关联模型对机械通气患者的肺部通气障碍进行详细分类，基于分类结果制定对应的肺部物理治疗方案，并爬取对应领域的专业知识数据对肺部物理治疗方案进行论证和修改；

7、步骤四：方案优化：将修改后的治肺部物理治疗方案应用在实际患者的治疗过程中，并实时监测治疗效果，收集实际患者反馈和治疗效果数据，动态调整肺部物理治疗方案。

8、进一步的，步骤一中识别患者的通气障碍模式，其中，所述通气障碍模式包括右腹侧通气差、左腹侧通气差、右背侧通气差、左背侧通气差、右侧通气差、左侧通气差、腹侧通气差和背侧通气差。

9、进一步的，所述步骤二中模型构建提取eit监测图像中的目标数据特征，具体包括：

10、通气量变化特征提取：提取患者在机械通气过程中肺通气量的时间序列数据，计算肺通气量的变化率、峰值、谷值的参数数据，基于肺通气量的时间依赖性提取时间段内的肺通气量参数数据的平均值和标准差的动态特征；

11、通气量分布特征提取：获取eit图像数据，分析肺内通气量的空间分布特征，计算患者肺部各区域的通气量比例，提取各区域间的通气量差异和对称性特征；

12、辅助特征提取：获取患者的基本信息，提取与机械通气设置对应的特征结合患者的生理参数为辅助特征。

13、进一步的，所述步骤二中构建肺通气量与eit监测图像之间的关联模型，具体包括：

14、分析提取的通气量变化特征、通气量分布特征和辅助特征，提取包含所提取的各特征的数据集，确定与肺通气量相关性高的特征作为选定的特征；

15、基于选定的特征和对应的肺通气量数据集训练预设的关联模型，根据关联模型的性能评估结果优化所述关联模型的参数和结果，其中，肺通气量数据集分为训练集、验证集和测试集；

16、基于测试集验证关联模型的性能，评估关联模型在预测肺通气量和识别通气障碍模式方面的准确性、可靠性和鲁棒性，根据验证结果对关联模型进行调整和优化。

17、进一步的，当进行特征选定以确定与肺通气量相关性高的特征时，包括：

18、特征分析：对每个特征进行描述性统计分析，包括每个特征的分布、范围、均值和标准差，基于分析结果绘制每个特征的直方图，描述各个特征与肺通气量之间的关联关系；

19、特征权重评估：基于描述性统计分析的参数类型，确定每个特征的标准参数范围，获取直方图中各参数类型的实际参数取值确定每个特征的权重值；

20、相关性分析：基于每个特征的权重值计算每个特征与肺通气量之间的相关性系数，基于相关性系数判断每个特征与肺通气量的相关性。

21、进一步的，所述步骤三中治疗方案制定，具体为：

22、肺部通气障碍分类：

23、基于关联模型分析新获取的患者eit图像数据，识别出eit图像数据中通气障碍数据和通气受限数据；

24、识别出同时存在的阻塞性和限制性通气功能障碍数据，基于识别结果对患者进行肺部通气障碍分类；

25、治疗方案制定：

26、基于获取到的肺部通气障碍分类结果匹配对应的物理治疗类型，设定物理治疗的频率和持续时间；

27、爬取与肺部物理治疗相关的专业知识数据，将指定的治疗方案与爬取到的专业知识数据进行对比和分析，根据专业知识数据进行修改和优化。

28、进一步的，所述治疗方案制定，还包括：

29、获取患者的辅助特征数据，评估患者的整体健康状况、年龄、性别、体重、基础疾病、药物使用情况，基于评估结果对物理治疗的频率和持续时间进行参数调整；

30、基于评估结果提取高风险患者，基于高风险患者的历史医疗数据制定相应的风险评估策略和预防措施。

31、进一步的，所述步骤四中方案优化，具体为：

32、方案应用：向实际患者及其家属详细解释治疗方案的目的、方法、预期效果以及可能出现的反应，实际患者充分理解并同意接受治疗后将肺部物理治疗方案应用于实际患者的治疗过程中；

33、实时监测：设定明确的监测指标，使用医疗设备对患者进行实时监测，记录治疗过程中患者的生理参数变化，以及任何不良反应以及异常情况，定期进行肺功能评估；

34、分析治疗效果：对收集到的监测数据进行统计分析，对比治疗前后的数据变化，结合患者的整体状况和临床表现确定治疗效果，分析治疗效果不佳以及出现不良反应的原因；

35、动态调整：对实际患者进行eit监测，获取实际患者的eit监测数据，将eit监测数据、患者反馈和治疗效果数据整合，建立反馈循环机制，动态调整肺部物理治疗方案。

36、进一步的，模型构建方法，还包括

37、将患者对应的肺部物理治疗方案以及调整后的肺部物理治疗方案发送至云存储平台；

38、实时监测用于进行肺部物理治疗方案以及调整后的肺部物理治疗方案数据传输的通信信道的运行参数，其中，所述运行参数包括通信信道剩余容量、通信延迟数据和带宽利用率；

39、利用所述通信信道剩余容量获取通信信道系数，其中，所述通信信道系数通过如下公式获取：

40、其中，x表示通信信道系数；n表示通信信道运行所经历的单位时间的个数，并且，所述单位时间为1s；cyb表示信道饱和时对应的通信信道剩余容量；cyi表示第i个单位时间对应的通信信道剩余容量；cymin表示通信信道当前运行过程中所出现的通信信道剩余容量最小值；λ表示第一调节系数，并且，所述第一调节系数通过如下公式获取：其中，λ表示第一调节系数；n表示通信信道运行所经历的单位时间的个数，并且，所述单位时间为1s；cyi表示第i个单位时间对应的通信信道剩余容量；cymin表示通信信道当前运行过程中所出现的通信信道剩余容量最小值；cyb表示信道饱和时对应的通信信道剩余容量；

41、当所述通信信道系数超过预设的系数阈值时，则利用所述通信延迟数据和带宽利用率判定通信信道的运行是否处于良好状态；

42、当所述通信信道系数未超过预设的系数阈值时，则判定所述通信信道的运行处于良好状态。

43、进一步的，当所述通信信道系数超过预设的系数阈值时，则利用所述通信延迟数据和带宽利用率判定通信信道的运行是否处于良好状态，包括：

44、当所述通信信道系数超过预设的系数阈值时，提取通信延迟数据和带宽利用率；

45、利用所述通信延迟数据和带宽利用率获取运行质量评价参数，其中，所述运行质量评价参数通过如下公式获取：其中，q表示运行质量评价参数；n表示通信信道运行所经历的单位时间的个数，并且，所述单位时间为1s；pci表示第i个单位时间对应的通信信道对应的数据传输延迟率；pdi表示第i个单位时间对应的通信信道对应的带宽利用率；pe表示预设的带宽利用率参考值；λ表示第一调节系数；p表示第二调节系数，并且，所述第二调节系数通过如下用哪个是获取：其中，p表示第二调节系数；n表示通信信道运行所经历的单位时间的个数，并且，所述单位时间为1s；pci表示第i个单位时间对应的通信信道对应的数据传输延迟率；pdi表示第i个单位时间对应的通信信道对应的带宽利用率；

46、将所述运行质量评价参数与预设的评价参数阈值进行比较，获得比较结果；

47、当所述比较结果表明所述运行质量评价参数低于预设的评价参数阈值，则判定所述通信信道处于非良好状态；

48、当所述比较结果表明所述运行质量评价参数不低于预设的评价参数阈值，则判定所述通信信道处于良好状态；

49、当所述通信信道处于非良好状态时，则启动备选通信信道进行肺部物理治疗方案以及调整后的肺部物理治疗方案数据传输。

50、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

51、基于eit监测和关联模型，能够实现对患者肺部通气障碍的个性化评估和分类，为制定个性化的治疗方案提供了依据，通过建立有效的肺部物理治疗方案，能够提升气道分泌物廓清率，减少机械通气肺部相关并发症，从而提高机械通气疗效，促进患者康复，降低病死率，能够降低医疗成本，节约医疗资源，通过评估肺部物理治疗方案的eit监测，能够及时发现问题并进行调整，提高了治疗的针对性和有效性，为机械通气患者及其他肺部疾病患者实施肺部物理治疗提供了科学依据和指导，对于提高机械通气患者的治疗效果和降低医疗成本具有重要意义。

技术特征：

1.一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，其特征在于：步骤一中识别患者的通气障碍模式，其中，所述通气障碍模式包括右腹侧通气差、左腹侧通气差、右背侧通气差、左背侧通气差、右侧通气差、左侧通气差、腹侧通气差和背侧通气差。

3.如权利要求2所述的一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，其特征在于：所述步骤二中模型构建提取eit监测图像中的目标数据特征，具体包括：

4.如权利要求3所述的一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，其特征在于：所述步骤二中构建肺通气量与eit监测图像之间的关联模型，具体包括：

5.如权利要求4所述的一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，其特征在于：当进行特征选定以确定与肺通气量相关性高的特征时，包括：

6.如权利要求5所述的一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，其特征在于：所述步骤三中治疗方案制定，具体为：

7.如权利要求6所述的一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，其特征在于：所述治疗方案制定，还包括：

8.如权利要求7所述的一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，其特征在于：所述步骤四中方案优化，具体为：

9.如权利要求1所述的一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，其特征在于：模型构建方法，还包括

10.如权利要求9所述的一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，其特征在于：当所述通信信道系数超过预设的系数阈值时，则利用所述通信延迟数据和带宽利用率判定通信信道的运行是否处于良好状态，包括：

技术总结
本发明公开了一种肺通气量与电阻抗断层成像的模型构建方法，涉及医疗诊断技术领域。为了解决EIT对单一气道廓清手段的监测，缺乏具体的评估流程和实施方案，缺少针对机械通气患者的动态目标导向性肺部物理治方案的问题；本发明包括以下步骤：数据收集与处理、模型构建、治疗方案制定和方案优化；基于EIT监测和关联模型，能够实现对患者肺部通气障碍的个性化评估和分类，为制定个性化的治疗方案提供了依据，通过建立有效的肺部物理治疗方案，能够提升气道分泌物廓清率，减少机械通气肺部相关并发症，提高机械通气疗效，促进患者康复，通过评估肺部物理治疗方案的EIT监测，能够及时发现问题并进行调整，提高了治疗的针对性和有效性。

技术研发人员：谷红俊,马燕兰,谢菲,解立新,刘于红,胡兴硕,杨庆云,赵瑛,温若譞
受保护的技术使用者：中国人民解放军总医院第八医学中心
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23