通气与灌注电阻抗变化图像匹配指数的计算方法以及装置与流程

本发明涉及电阻抗成像，特别涉及一种通气与灌注电阻抗变化图像匹配指数的计算方法以及装置。

背景技术：

1、电阻抗成像(electrical impedance tomography,eit)是一种非侵入性的医学成像技术，它通过向人体施加安全电流，然后在体表测量响应的电压，重建人体内部组织的电阻抗分布，从而提供全新的生理信息。电阻抗成像具有成本低、无辐射和操作简单等优点，可实现床旁的可持续实时动态监测。因此，电阻抗成像在呼吸监测以及心血管疾病诊断等领域具有广泛的应用前景。

2、在正常情况下，人体应当同时具备适当的肺部通气量和肺部血流量，且通气和血流的空间分布应当相对均匀，以确保肺部的各个区域能够有效地进行气体交换。肺部通气和血流的匹配失调能反映出许多疾病，例如肺栓塞、急性呼吸窘迫综合症、慢性阻塞性肺疾病及肺水肿等。因此，在诊断和治疗肺部疾病方面，实现对肺部通气和血流的匹配性评估是至关重要的。

3、目前评估肺部通气和血流的匹配性可以通过核素肺通气灌注显像和电阻抗成像等方法。核素肺通气灌注显像是通过静脉注射或吸入方式将放射性核素标记的显像剂引入体内，参与机体的生理代谢过程，获得肺灌注显像和肺通气显像，但核素肺通气灌注显像存在辐射暴露的风险，同时还对患者的配合度要求较高，且在孕妇、高龄及重症患者中应用受限。

4、电阻抗成像采集到的人体胸腔内电阻抗变化具有通气相关与灌注相关成分，其中通气相关成分主要反映肺部通气状态，灌注相关成分主要反映肺部血流灌注状态，通过将这两种成分提取出来，可以实时反映肺内通气和血流的区域分布。但现有的肺部通气和血流的匹配性评价大多是基于经验主观判断，尚缺少简单易行、合理客观的量化指标。因此，有必要提出一种通气相关电阻抗变化图像与灌注相关电阻抗变化图像匹配指数的计算方法，对肺部通气和血流的匹配性进行准确量化。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种通气与灌注电阻抗变化图像匹配指数的计算方法以及装置。

2、一种通气与灌注电阻抗变化图像匹配指数的计算方法，包括：

3、通过电阻抗成像设备采集数据，获得人体胸腔的电阻抗信号；

4、从所述电阻抗信号中提取通气相关信号和灌注相关信号；

5、根据所述通气相关信号生成通气相关电阻抗变化图像，根据所述灌注相关信号生成灌注相关电阻抗变化图像；

6、根据所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像，计算所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像的匹配指数。

7、在其中一个实施例中，所述从所述电阻抗信号中提取通气相关信号和灌注相关信号的步骤包括：

8、基于信号提取算法，将所述电阻抗信号中用于反映呼吸信号的通气相关成分提取出来，得到所述通气相关信号；

9、基于信号提取算法，将所述电阻抗信号中用于反映血流信号的灌注相关成分提取出来，得到所述灌注相关信号。

10、在其中一个实施例中，所述信号提取算法包括高渗盐水造影法、频域滤波法、主成分分析法和基于神经网络的方法。

11、在其中一个实施例中，所述根据所述通气相关信号生成通气相关电阻抗变化图像，根据所述灌注相关信号生成灌注相关电阻抗变化图像的步骤包括：

12、基于图像重建算法，利用所述通气相关信号生成所述通气相关电阻抗变化图像；

13、基于图像重建算法，利用所述灌注相关信号生成所述灌注相关电阻抗变化图像。

14、在其中一个实施例中，所述图像重建算法包括线性差分成像算法和基于神经网络的图像重建算法。

15、在其中一个实施例中，所述计算所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像的匹配指数的步骤中，

16、所述通气相关电阻抗变化图像与灌注相关电阻抗变化图像匹配指数的计算式为：

17、

18、其中，lhi为所述通气相关电阻抗变化图像与所述灌注相关电阻抗变化图像的匹配指数；v(i)为所述通气相关电阻抗变化图像的第i个像素点；p(i)为所述灌注相关电阻抗变化图像的第i个像素点；n为电阻抗变化图像的像素点数。

19、在其中一个实施例中，所述根据所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像，计算所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像的匹配指数的步骤包括：

20、将所述通气相关电阻抗变化图像划分为ml个区域，将所述灌注相关电阻抗变化图像划分为mh个区域，所述mh的取值与所述ml的取值相等；

21、当ml＝mh＝1时，将整个所述通气相关电阻抗变化图像和整个所述灌注相关电阻抗变化图像进行计算，得到整个肺部的所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像的匹配指数；

22、当ml＝mh>1时，将划分出来的各个所述通气相关电阻抗变化图像和划分出来的各个所述灌注相关电阻抗变化图像分别对应进行计算，得到划分区域的局部肺部的所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像的匹配指数。

23、一种通气与灌注电阻抗变化图像匹配指数的计算装置，包括：

24、电阻抗信号采集模块，用于通过电阻抗成像设备采集数据，获得人体胸腔的电阻抗信号；

25、相关信号提取模块，用于从所述电阻抗信号中提取通气相关信号和灌注相关信号；

26、电阻抗信号成像模块，用于根据所述通气相关信号生成通气相关电阻抗变化图像，根据所述灌注相关信号生成灌注相关电阻抗变化图像；

27、匹配指数计算模块，用于根据所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像，计算所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像的匹配指数。

28、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

29、通过电阻抗成像设备采集数据，获得人体胸腔的电阻抗信号；

30、从所述电阻抗信号中提取通气相关信号和灌注相关信号；

31、根据所述通气相关信号生成通气相关电阻抗变化图像，根据所述灌注相关信号生成灌注相关电阻抗变化图像；

32、根据所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像，计算所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像的匹配指数。

33、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

34、通过电阻抗成像设备采集数据，获得人体胸腔的电阻抗信号；

35、从所述电阻抗信号中提取通气相关信号和灌注相关信号；

36、根据所述通气相关信号生成通气相关电阻抗变化图像，根据所述灌注相关信号生成灌注相关电阻抗变化图像；

37、根据所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像，计算所述通气相关电阻抗变化图像和所述灌注相关电阻抗变化图像的匹配指数。

38、上述通气与灌注电阻抗变化图像匹配指数的计算方法以及装置，在对比人体肺部的通气和血流匹配性上，利用通气相关电阻抗变化图像和灌注相关电阻抗变化图像根据上述计算式进行匹配计算。上述计算方法，包含了通气信号和灌注信号的空间关系和强度信息，具有简单易行、合理准确、量化程度高等优点，为肺部通气和血流的匹配性提供了一种可行性高的量化评定方案，有助于肺部通气与灌注异常的诊断、分级及治疗。