基于OCT成像的人体小气道顺应性评估方法及系统

本发明涉及人体小气道顺应性评估领域，具体涉及的是一种基于oct成像的人体小气道顺应性评估方法及系统。

背景技术：

1、气道不仅是气体流通所需要的导管，也是随着气体流通而变形的结构，这种变形的特性称之为气道顺应性。气道顺应性对气流的作用为气道弹性阻力，是呼吸运动中所受阻力的重要部分，因此评估气道顺应性在呼吸生理研究方面具有重要价值。同时气道顺应性受气道自身结构及周围组织的影响，故评估气道顺应性能够较好的评估其组织病理生理改变，因此在哮喘、慢性阻塞性肺疾病等慢性气道疾病的气道重塑研究，气管支气管软化的严重程度评估等方面具有重要价值。而小气道是气道弹性阻力的重要来源，也是慢性阻塞性肺疾病、哮喘和间质性肺疾病等多种呼吸系统疾病中气道病变的起始和敏感部位，因此评估小气道顺应性对呼吸生理研究和各类呼吸系统疾病中的气道病变机制研究或更有帮助。

2、人体气道顺应性评估较为困难，既往仅有一些研究进行探索。通过呼吸力学：可机械通气状态下评估解剖无效腔与气道压变化关系，进而评估气道整体顺应性；亦可使用强迫震荡技术或脉冲震荡技术在自主呼吸状态下评估局部肺顺应性；通过影像学：可使用ct、mr等设备在自主呼吸状态下评估管腔面积变化比，或联用食道压监测设备评估管腔面积和跨肺压变化之比以评估气道顺应性，多用于评估气管及支气管顺应性；通过介入呼吸病学：可使用气管镜直接观察气道管腔面积在压力变化下的改变程度，可用于评估气管及支气管顺应性。

3、williamson等人使用aoct设备将气道顺应性评估拓展至第5级气道。具体方案如下：1.受试者处于自主呼吸、跨肺压监测、喉罩通气、bipap模式状态；2.通过气管镜置入aoct探头；3.调整压力，在不同压力梯度下，在不同级气道选取不同级气道的多个点进行环形扫描；4.完成各压力梯度下在第0-5级气道的扫描后撤机；5.通过压力与面积之比计算气道顺应性。上述方法将人体气道顺应性的评估首次拓展至第5级气道。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对以上问题和要求，提供一种基于oct成像的人体小气道顺应性评估方法及系统。

2、为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、人体小气道顺应性评估方法及系统，包括以下步骤：

4、步骤1、受试者进行全麻气管插管通气，使用呼吸机调节气道压力在不同梯度点，使用powerlab设备监测及计算不同压力梯度下气道压值；

5、步骤2、每个气道压力梯度下使用lightlab c7xr oct设备采集各级气道管腔图像集合，每级气道图像集合包含本级气道近远两端分叉间所有的气道图像；

6、步骤3、导出采集的若干气道管腔图像集合，并使用oct图像ai自动分析系统，计算不同梯度下各级气道的管腔面积，每个压力梯度下各级气道所包含的所有气道图像管腔面积平均值即为每级气道的最终管腔面积；

7、步骤4、将不同梯度下的气道压值与管腔面积匹配，拟合确定回归系数得到各级气道顺应性；

8、步骤5、将上一步得到的各级气道顺应性除以0cm h2o时所对应气道管腔面积，得到各级气道比顺应性；

9、步骤6、根据测量所得各级气道比顺应性，进行气道弹性成像图渲染，构建气道弹性成像图。

10、进一步的，所述步骤1中的使用气管插管机械通气并将气道压力保持在0-20cmh2o范围内。

11、进一步的，所述步骤2中，使用支气管镜导航系统引导，经气管镜送入指定支气管，并通过固定支架固定气管镜以稳定停留在气道内，使用pullback回抽扫描模式进行扫描。

12、进一步的，所述步骤6包括以下步骤：

13、步骤6.1、使用lightlab c7xr oct设备内置的图像工作站导出图像，并使用oct图像ai自动分析系统分割气道管腔及气道管壁；

14、步骤6.2、使用maya软件提取、合成气道管腔及管壁特征，构建3维气道图；

15、步骤6.3、根据测量所得各级气道比顺应性，使用maya软件对3维气道进行不同颜色渲染：以计算所得最小气道比顺应性为基线并渲染为深蓝色，其余气道按照比顺应性大小与光谱波长一一对应渲染，构建气道弹性成像图。

16、人体小气道顺应性评估系统，包括oct设备、导管、获取模块、oct图像ai自动分析系统、计算模块以及气道比顺应性渲染成像模块，所述oct设备所述导管连接，所述导管上安装有图像采集设备，所述获取模块与所述oct设备连接，所述获取模块与所述计算模块连接，所述计算模块与所述气道比顺应性渲染成像模块连接，

17、所述oct设备用于通过呼吸机阀门逐步调节气道压力在0-20cm h2o之间的不同梯度，不同梯度下采用pullback扫描方式，所述导管上的图像采集设备采集不同级气道在不同压力条件下的所有气道图像，得到与不同待测气道对应的若干气道图像集合，每级气道图像集合包含本级气道近远两端气道分叉间所有的气道图像；

18、所述oct图像ai自动分析系统用于根据不同梯度下每个所述气道图像计算对应的气道面积，得到若干含有所述气道面积集合，待测气道面积为每个所述气道面积集合平均值；

19、所述计算模块用于将不同梯度下的气道压值与气道管腔面积匹配，拟合确定回归系数得到各级气道顺应性，将各级气道顺应性除以0cm h2o时所对应气道管腔面积，得到各级气道比顺应性；

20、所述气道比顺应性渲染成像模块用于将所述气道比顺应性集合中的每个气道比顺应性均关联到对应的待测气道位置上，得到气道弹性系数分布图。

21、本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

22、1.使用气管插管机械通气，相较于自主呼吸状态下检测，压力更加可控、成像更加稳定；

23、2.使用lightlab c7xr oct设备，在支气管镜导航设备辅助下可精准置入小气道，相较于既往第5级气道，可深入至第9级气道，拓展成像范围；

24、3.使用pullback扫描模式，可获取待测气道两端分叉内所有图像，相较于定点环扫待测气道内数个平面图像，可更完整评估气道整体变化；

25、4.使用oct图像ai自动分析系统处理图像以生成数据，测量更为客观；根据所得数据渲染弹性成像图，展示更为直观。

技术特征：

1.基于oct成像的人体小气道顺应性评估方法及系统，其特征在于,包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的人体小气道顺应性评估方法及系统，其特征在于，所述步骤1中的使用气管插管机械通气并将气道压力保持在0-20cm h2o范围内。

3.根据权利要求1所述的人体小气道顺应性评估方法及系统，其特征在于，所述步骤2中，使用支气管镜导航系统引导，经气管镜送入指定支气管，并通过固定支架固定气管镜以稳定停留在气道内，使用pullback回抽扫描模式进行扫描。

4.根据权利要求1所述的基于oct成像的人体小气道顺应性评估方法及系统，其特征在于，所述步骤6包括以下步骤：

5.人体小气道顺应性评估系统，其特征在于：包括oct设备、导管、获取模块、oct图像ai自动分析系统、计算模块以及气道比顺应性渲染成像模块，所述oct设备所述导管连接，所述导管上安装有图像采集设备，所述获取模块与所述oct设备连接，所述获取模块与所述计算模块连接，所述计算模块与所述气道比顺应性渲染成像模块连接；

技术总结本发明涉及一种基于OCT成像的人体小气道顺应性评估方法及系统，本发明通过在不同压力梯度下使用Lightlab C7XR OCT设备采集不同级气道管腔图像集合，测量不同梯度下各级气道的管腔面积，各级气道在每个梯度下的管腔面积平均值即为最终气道管腔面积；计算不同压力梯度下气道压值，并与气道管腔面积匹配，拟合确定回归系数得到各级气道顺应性，之后除以基线气道管腔面积，得到各级气道比顺应性。本发明基于Lightlab C7XR OCT设备，在气管插管机械通气状态下，使用pullback模式检测不同压力梯度下气道管腔面积变化，从而实现人体小气道顺应性的检测。技术研发人员：陈愉,许航,牛建一,卢丽雅,李时悦受保护的技术使用者：广州医科大学附属第一医院（广州呼吸中心）技术研发日：技术公布日：2024/6/11