(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211135102.5 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 复旦大学附属中山医院 地址 200032 上海市徐汇区医学院路13 6号 (72)发明人 宋元林　王璐　童琳　蒋维芃　 毕晶　张可　王谊冰　 (74)专利代理 机构 上海申汇 专利代理有限公司 31001 专利代理师 翁若莹　柏子雵 (51)Int.Cl. A61B 5/0536(2021.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于电阻抗层析成像的胸腔积液诊断 工具和评估工具 (57)摘要 本发明的一个技术方案是提供了一种基于 电阻抗层析成像的胸腔积液诊断工具， 其特征在 于， 包括电阻抗测量单元； 数据重构单元； 胸腔积 液诊断单元。 本发明的另一个技术方案是提供了 一种基于电阻抗层析成像的胸腔积液评估工具， 其特征在于， 包括： 电阻抗测量单元； 数据重构单 元； 胸腔积液诊断单元， 用于根据重构的三维电 导率分布图像判断胸腔积液区域； 胸腔积液体积 评估单元。 与现有技术方案相比， 本发明具有如 下优点： (1)可以实现胸腔积液的无创诊断与评 估； (2)可以在患者床旁进行胸腔积液的诊断与 评估； (3)采用本发明提供的系统可以实现对胸 腔积液的连续 监测， 以明确 胸腔积液含量变化。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115486827 A 2022.12.20 CN 115486827 A 1.一种基于电阻抗层析成像的胸腔 积液诊断工具， 其特 征在于， 包括： 电阻抗测量单元， 利用分布在人体胸腔表面的 电极阵列进行电阻抗测量， 获得电阻抗 测量数据； 数据重构单 元， 用于利用电阻抗测量数据重构胸腔内的三维电导 率分布图像； 胸腔积液诊断单 元， 用于根据重构的三维电导 率分布图像判断胸腔 积液区域。 2.如权利要求1所述的一种基于电阻抗层析成像的胸腔积液诊断工具， 其特征在于， 所 述电阻抗测量单 元包括电极阵列、 恒流激励以及电压测量模块， 其中： 电极阵列在胸腔表面进行三维排布； 恒流激励用于对电极阵列中的一些电极施加恒流激励， 并且在电阻抗测量过程中不断 改变激励的位置； 电压测量模块用于测量电极阵列中未施加恒流激励的电极上的电压， 并用激励电流对 测量电压归一 化后得到电阻抗测量数据。 3.如权利要求1所述的一种基于电阻抗层析成像的胸腔积液诊断工具， 其特征在于， 所 述数据重构单 元采用图像重构算法进行三维电导 率分布图像的重构。 4.如权利要求1所述的一种基于电阻抗层析成像的胸腔积液诊断工具， 其特征在于， 所 述胸腔积液诊断单 元利用图像分割算法确定胸腔 积液引起的电导 率异常升高区域。 5.如权利要求4所述的一种基于电阻抗层析成像的胸腔积液诊断工具， 其特征在于， 所 述图像分割算法为基于阈值T的图像分割算法， 则 设通过数据重构单元获得 的三维电导率 分布图像 为σ*＝[σ1, σ2,…, σM]， σi为三维电导率分布图像中的第i个体素值， M为图像中的体 素总个数， 对于任意第i个体素有： 如果σi>T， 则第i个体素属于胸腔积液区域； 否则， 第i个 体素不属于胸腔积液区域； 所述胸腔积液诊断单元基于所有属于胸腔积液区域的体素获得 了胸腔积液区域， 记为RPF。 6.一种基于电阻抗层析成像的胸腔 积液评估工具， 其特 征在于， 包括： 电阻抗测量单元， 利用分布在人体胸腔表面的 电极阵列进行电阻抗测量， 获得电阻抗 测量数据； 数据重构单 元， 用于利用电阻抗测量数据重构胸腔内的三维电导 率分布图像； 胸腔积液诊断单 元， 用于根据重构的三维电导 率分布图像判断胸腔 积液区域， 记为RPF； 胸腔积液体积评估单 元， 用于根据胸腔 积液区域RPF估计胸腔 积液体积。 7.如权利要求6所述的一种基于电阻抗层析成像的胸腔积液评估工具， 其特征在于， 所 述胸腔积液体积评估单元获得胸腔积液区域RPF所包含的体素的总数， 将总数乘以单位体素 体积得到所述胸腔 积液体积。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115486827 A 2一种基于电阻抗层析 成像的胸腔积液诊断工具和评估工具 技术领域 [0001]本发明涉及 一种胸腔积 液诊断工具以及胸腔积液评估工具， 利用三维电阻抗层析 成像诊断和 测量胸腔 积液， 属于生物医学电阻抗层析成像领域。 背景技术 [0002]胸腔积液是胸膜腔内液体的异常聚积， 是一种常见的临床表现。 脏层胸膜与壁层 胸膜及淋巴结解剖上的一些孔道形成了胸膜腔液体的正常循环。 若其中任何一个环节障碍 都可能打破维持胸膜腔液体进出平衡， 从而引起胸膜腔液体的异常聚积。 引起胸腔积液原 因很多， 包括胸膜疾病、 肺部疾病、 系统性疾病脏器功能异常等。 胸腔积液量的多少影响着 临床医生的诊疗方案， 因此辅助检查至关重要， 但目前尚无准确定量胸腔 积液量的方法。 [0003]传统的辅助检查只是根据经验估计， 偏差大， 存在临床表现与实际病变不符的问 题， 胸腔积液的定量只能以传统X线和超声进行大体估量， 对于包裹性积液和胸膜肿瘤鉴别 都存在困难， 准确计算更 是难以实现。 传统的辅助检查 通常采用以下 方式： [0004](1)胸片： 少量胸腔积液在常规胸片上不易发现， 只有胸腔积液量大于 175ml， 直立 正位片上患侧肋膈角显示变钝， 才能显示有胸腔积液。 出现正位片的半月征象则要大于 200ml， 而要引起半侧膈肌模糊至少 要达到500ml以上， 种种研究证明用胸片检测少量胸腔 积液以侧卧体位 最为敏感， 但也仅是 大体估计， 不能精确计算。 [0005](2)胸部CT： 胸部CT对胸腔积液鉴别诊断上有很重要作用， 能检出常规胸片分辨困 难的病变， 显示肿块、 结节、 胸膜斑块、 钙化和包裹性胸腔积液的程度和范围。 但是胸部CT 所 能提供的信息也极为有限， 一般仅 凭目测估计为大量、 中等量、 少量。 也可根据胸腔积液深 度进行划分的， 但基本没有统一标准。 积液深度小于3cm、 3 ‑5cm、 大于5cm分别为少、 中、 大 量。 [0006](3)超声： 超声比胸片更能准确胸腔积液的容量， 尤其用于诊断少量胸腔积液及引 导胸腔穿刺。 但是 由于胸腔积液 的液体流动性和不定形 的特点， 超声对于胸腔积液只是估 测， 达不到精准测量。 [0007]在临床治疗过程中， 上述几种方法往往有一定误差。 如何准确测量胸腔积液量以 及给临床医生 提供客观 依据显得 尤为重要。 [0008]电阻抗层析成像(Electr ical Impedance  Tomograph y， EIT)是一种利用被测生物 体电阻抗特性进 行成像的技术， 具有 无创、 床旁、 可持续监测等优点。 胸腔成像是EIT最有 前 景的应用之一， 其利用分布在胸腔周围的电极阵列进行电阻抗测 量， 对测量数据进行图像 重构， 得到胸腔内的电导率图像。 当人体发生胸腔积液时， 相应部位的电导率会升高(胸腔 积液的电导率要高于周围组织)， 从而反映在EIT图像中。 因此， 可以利用EIT图像来估计胸 腔积液的体积。 发明内容 [0009]本发明的目的是： 利用EIT技术实现胸腔积液的判断。 本发明的另一个目的是： 利说　明　书 1/4 页 3 CN 115486827 A 3