[发明专利]一种基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统

说明书

本发明公开了一种基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统，包括：信息采集模块：用于采集受试者在结肠镜仿真操作过程中观察显示屏幕有效区域的眼动信息；特征构建模块：用于根据采集的眼动信息，针对结肠镜视野正常与视野丢失两种情况，构建具有显著特异性的眼动特征空间；特征增强模块：用于构建深度卷积生成式对抗网络，分别根据视野正常与视野丢失两种情况下的真实眼动特征进行生成扩展，得到增强眼动特征；困境鉴别模块：用于构建长短时记忆神经网络，利用视野正常与视野丢失两种情况下的真实眼动特征与增强眼动特征组成训练集，对长短时记忆神经网络进行训练，得到结肠镜操作困境智能鉴别模型。

技术领域

本发明涉及医工结合的人工智能与模式识别技术领域，特别涉及一种基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统。

背景技术

据世界卫生组织2018年全球癌症年报统计，我国结肠癌新增患者数约占全球的21%，发病率以年均1.3%的增速持续上升。结肠镜作为一种简单、直观、微创的临床医疗检测方法，在结直肠癌的筛查、早期诊治和综合预防中发挥着至关重要的作用。针对结直肠癌高危群体，普及推行定期的筛查与防治将有效降低我国结直肠癌的发病率和死亡率。目前，几乎所有国家、机构均将电子结肠镜检查列为结直肠癌和癌前病变的首选检测方法。作为结直肠癌检测的金标准，结肠镜已在我国肛肠外科的临床诊疗中得到广泛应用，很大程度上提升了我国肠道肿瘤的诊疗水平，对于结直肠癌的防治具有重要的实用意义。

随着我国经济社会的发展，人民生活水平不断提升，对于健康服务的需求日益增加，近年来，我国结肠镜的市场规模正持续保持稳定的增长态势，2020年已达到约28亿元，进而使得各级医疗机构对专业结肠镜诊疗操作医师的需求日益迫切，亟需探索建立规范化的结肠镜训练与评估模式。目前，我国已引入内镜虚拟现实模拟训练系统，来提升结肠镜医师培训与评估的规范性和统一性。然而，已有内镜仿真训练系统普遍存在“重视结果评价、忽视过程指导”的问题，即仅在训练结束时，对训练者此次仿真训练的用时、进镜深度、气体充盈量、视野丢失比例等总体参数进行统计，给出评估报告，而忽略针对训练者陷入操作困境的及时发现和有效介入指导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统，以解决现有结肠镜仿真训练中存在的训练者操作困境无法及时、准确发现的问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一种基于眼动特征的结肠镜操作困境智能鉴别系统，包括：

信息采集模块：用于采集受试者在结肠镜仿真操作过程中观察显示屏幕有效区域的眼动信息；

特征构建模块：用于根据采集的眼动信息，针对结肠镜视野正常与视野丢失两种情况，构建具有显著特异性的眼动特征空间；

特征增强模块：用于构建深度卷积生成式对抗网络，分别根据视野正常与视野丢失两种情况下的真实眼动特征进行生成扩展，得到增强眼动特征；

困境鉴别模块：用于构建长短时记忆神经网络，利用视野正常与视野丢失两种情况下的真实眼动特征与增强眼动特征组成训练集，对长短时记忆神经网络进行训练，得到结肠镜操作困境智能鉴别模型。

优选地，所述信息采集模块，具体用于建立覆盖时间标签、眼动事件类型、凝视点坐标、扫视角度、双眼瞳孔尺寸的眼动测量指标体系，其中，所述眼动事件类型包括凝视和扫视；基于所述眼动测量指标体系，通过眼动追踪系统采集训练者在内镜仿真模拟训练系统上进行结肠镜操作的眼动数据。

优选地，所述信息采集模块还包括：

预处理模块，用于对采集到的眼动数据进行预处理，获得结肠镜仿真操作过程中训练者的眼动信息；其中，