基于温压耦合损伤发展模型的关节镜组织损伤预警的方法与流程

本发明涉及医疗数据处理，尤其涉及基于温压耦合损伤发展模型的关节镜组织损伤预警的方法。

背景技术：

1、在关节镜手术过程中，镜鞘作为建立手术通道的重要器械，其工作状态直接影响关节腔环境及组织安全。手术过程中通常需要持续灌注生理盐水以维持关节腔扩张和清晰视野，同时可能配合射频消融、电极等能量器械进行组织处理。因此，关节腔压力变化以及组织局部温度变化是影响手术安全的重要因素。

2、现有关节镜系统中的压力监测通常通过灌注泵、液路管路或外部压力检测装置获取压力信息。由于压力检测位置通常距离镜鞘前端组织作用区域存在一定距离，检测结果容易受到管路阻力、灌注流量变化以及回流状态影响，难以完全反映组织实际承受的压力状态。

3、现有温度检测方案通常用于检测设备运行温度或局部温度状态。然而，在射频消融等能量器械工作过程中，电极表面温度、灌注液温度以及组织实际温度之间存在差异，单一位置的温度检测结果难以准确反映组织受到的热作用状态。

4、此外，现有技术中的风险判断方式通常采用固定阈值比较方法，例如：当压力超过预设压力阈值时进行报警；当温度超过预设温度阈值时进行报警。

5、然而，关节镜手术中的组织损伤风险不仅取决于当前压力或温度值，还与参数变化趋势以及持续作用时间相关。例如，压力快速升高可能提示关节腔回流异常；温度快速升高可能提示局部能量集中；温度超过安全范围后的持续时间可能导致累积性热损伤。

6、同时，压力异常和温度异常之间存在相互影响关系。当关节腔压力升高时，可能降低组织局部液体交换及散热能力，使相同能量作用条件下组织温度进一步升高。因此，仅分别对压力和温度进行独立判断，无法全面反映机械压力和热效应共同作用产生的组织损伤风险。

7、另外，组织损伤具有一定的累积和延迟特性。当压力或温度参数恢复至正常范围后，组织状态并不会立即恢复至安全状态。如果报警系统仅依据当前检测值进行判断，则可能在风险未解除时提前停止报警，导致潜在风险遗漏。

8、因此，需要一种基于压力、温度、变化趋势以及历史作用过程的综合风险评估方法，实现对关节镜手术过程中神经压迫风险和组织热损伤风险的提前识别和持续预警。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明通过在关节镜镜鞘前端实时采集压力与温度，综合其变化率、持续时间及热积累量等特征，引入热积累计算与风险记忆模型，使风险值按时间常数衰减，融合当前、历史及预测风险构建风险指数，采用多级报警机制，能够更真实地反映组织受力受热状态，评估累积热损伤并体现恢复延续影响，提前预测风险趋势，便于术者及时调整操作，从而降低损伤风险，提高手术安全性。

2、根据本发明的实施例，提供了基于温压耦合损伤发展模型的关节镜组织损伤预警的方法。

3、在本发明的第一方面，提供了基于温压耦合损伤发展模型的关节镜组织损伤预警的方法。该方法包括：

4、步骤s01：获取关节镜镜鞘前端的压力数据及温度数据并进行预处理，提取压力特征参数及温度特征参数；

5、步骤s02：根据压力特征参数及温度特征参数分别计算机械损伤风险值及热损伤风险值；

6、步骤s03：根据机械损伤风险值及热损伤风险值计算组织当前风险值，根据组织当前风险值建立风险记忆模型，并计算组织历史风险值；

7、步骤s04：根据组织当前风险值及组织历史风险值预测组织未来风险状态，并计算最终风险指数，基于最终风险指数进行风险等级判定，输出对应报警信息。

8、进一步地，所述的压力特征参数包括压力峰值、瞬时压力变化值、持续受压时间；所述的温度特征参数包括最高温度、瞬时温度变化值及温度持续时间。

9、进一步地，步骤s02中所述的机械损伤风险值的计算公式为：

10、，其中，、、为权重系数，且；

11、为压力强度；为压力变化率；为压力持续时间评分。

12、进一步地，步骤s02中所述的热损伤风险值的计算公式为：，其中，、、为权重系数，且；为温度风险评分，为温度变化率，为热积累暴露量风险评分，为热累积量。

13、进一步地，所述的步骤s03的具体步骤为：

14、采用互补概率融合方式计算组织当前风险值：；

15、组织风险恢复过程的连续时间模型表示为：

16、，

17、对上述连续时间模型进行离散化处理，得到：

18、，

19、令：

20、，

21、则：

22、，

23、其中，表示当前时刻组织历史风险值；表示上一采样时刻组织历史风险值；表示当前时刻组织当前风险值；表示风险记忆衰减系数。

24、进一步地，步骤s04中所述的最终风险指数的计算公式为：，其中，、、为权重系数，，且；表示未来预测风险；表示当前风险值；表示预测提前时间；表示风险增长率。

25、进一步地，步骤s04中所述的基于最终风险指数进行风险等级判定，具体为：则判定为正常状态，则判定为一级报警，则判定为二级报警，则判定为三级高风险报警，、、由最终风险指数与实际组织状态之间的对应关系确定。

26、在本发明的第二方面，提供了基于温压耦合损伤发展模型的关节镜组织损伤预警的装置。该装置包括：

27、特征参数提取模块：用于获取关节镜镜鞘前端的压力数据及温度数据并进行预处理，提取压力特征参数及温度特征参数；

28、损伤风险值计算模块：用于根据压力特征参数及温度特征参数分别计算机械损伤风险值及热损伤风险值；

29、历史风险值计算模块：用于根据机械损伤风险值及热损伤风险值计算组织当前风险值，根据组织当前风险值建立风险记忆模型，并计算组织历史风险值；

30、风险指数计算模块：用于根据组织当前风险值及组织历史风险值预测组织未来风险状态，并计算最终风险指数，基于最终风险指数进行风险等级判定，输出对应报警信息。

31、在本发明的第三方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括：存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如根据本发明的第一方面的方法。

32、在本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如根据本发明的第一方面的方法。

33、本发明通过在关节镜镜鞘前端实时采集压力与温度，综合其变化率、持续时间及热积累量等特征，引入热积累计算与风险记忆模型，使风险值按时间常数衰减，融合当前、历史及预测风险构建风险指数，采用多级报警机制，能够更真实地反映组织受力受热状态，评估累积热损伤并体现恢复延续影响，提前预测风险趋势，便于术者及时调整操作，从而降低损伤风险，提高手术安全性。

34、应当理解， 技术实现要素： 部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

35、本发明的有益效果：

36、1、通过在关节镜镜鞘前端实时采集压力数据和温度数据，并结合压力变化率、压力持续时间、温度变化率以及热积累量等多维特征进行综合分析，相较于仅依据单一压力阈值或温度阈值进行报警的方式，能够更加真实地反映组织受力及受热状态，提高风险识别的准确性；

37、2、引入热积累量计算，将温度持续作用时间纳入风险评估过程，即使瞬时温度未达到最高风险温度，当组织长期处于较高温度环境时，仍能够提高热损伤风险值，从而实现对组织累积热损伤的评估，提高热损伤预警能力；

38、3、建立风险记忆模型，在压力或温度恢复正常后，风险值按照恢复时间常数逐渐衰减，而非立即清零，使风险评估能够反映组织恢复过程中的延续影响，提高风险判断结果与组织真实状态的一致性；

39、4、进一步融合当前风险、历史风险及风险预测结果构建最终风险指数，不仅能够反映组织当前状态，还能够提前预测风险变化趋势，实现关节镜术中的提前预警；

40、5、采用多级风险报警机制，根据最终风险指数输出不同等级预警信息，便于术者及时调整灌注压力、热源功率或操作方式，从而降低组织机械损伤及热损伤风险，提高关节镜手术安全性。