人工肝数据采集智能分析系统及方法

1.本发明涉及计算机辅助诊疗和信息处理技术领域，具体是人工肝数据采集智能分析系统及方法。


背景技术：

2.医疗设备运行时会产生大量的医疗生理参数，这些参数往往体量巨大，并表现出种类繁多和无结构化的特点，是反应病人生理特征的一大重要数据来源。因此，对这些数据合理地采集以及运用先进技术进行实时处理与分析将显得极其重要。目前，大多传统的医疗数据采集技术对于医疗数据的采集处理多处于一种单一的数据采集与离线分析模式，对于多源异构的数据汇聚融合与实时分析处理相关的技术或系统的研究还尚缺乏。由于医疗数据具有体量大、种类多、无结构化等特点，传统的离线分析模式逐渐无法处理现阶段医疗数据的采集与处理需求，并突出表现为人工成本高、处理耗时长等严重等缺点。因此目前，如何对不同种类、时间、结构的医疗数据进行融合采集，并运用特定的人工智能算法分析，实现边缘化数据的实时处理，并为医护人员提供个体病人多元化的分析结果，对临床医疗数据采集与病情实时监控分析具有重要的意义。
3.因此，需要对现有临床医疗数据采集技术进行改进。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种人工肝数据采集智能分析系统及方法，用以实现实时地为医护人员集中展示个体病人全部的生理参数以及生理参数的多元化分析结果。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供人工肝数据采集智能分析系统，包括：数据采集汇聚融合装置、边缘融合数据分析预警装置、多元化展示装置、控制装置、电源模块和云端；
6.所述数据采集汇聚融合装置包括数据汇聚针化模块，数据汇聚针化模块的输入端分别与人工肝参数采集模块的输出端、图像采集模块的输出端、监护仪数据采集模块的输出端信号相连接，数据汇聚针化模块的输出端分别与第一针点的输入端和数据融合针化模块的输入端信号相连；数据融合针化模块的输出端与和第二针点的输入端信号相连；
7.所述边缘融合数据分析预警装置包括探针模块，探针模块的输入端分别与第一针点的输出端、第二针点的输出端信号相连，探针模块的输出端分别与智能预警模块的输入端、边缘智能算法分析模块的输入端、网络通信模块的输入端信号相连；智能预警模块的输出端、边缘智能算法分析模块的输出端与网络通讯模块的输入端信号相连，网络通讯模块的输出端分别与多元化展示装置的输入端、云端的输入端信号相连；
8.所述电源模块分别与数据采集汇集融合装置、边缘融合数据分析预警装置电相连；所述控制装置分别与与数据采集汇集融合装置、边缘融合数据分析预警装置信号相连。
9.作为本发明的人工肝数据采集智能分析系统的改进：
10.所述智能预警模块包括预警信息配置接口：人工肝设备预警信息配置接口、监护仪预警信息配置接口和图像采集设备预警信息配置接口。
11.作为本发明的人工肝数据采集智能分析系统的进一步改进：
12.所述数据采集汇集融合装置、边缘融合数据分析预警装置中均设有风扇装置。
13.本发明还同时提供了利用所述的人工肝数据采集智能分析系统的使用方法：
14.1)、单源针化数据采集：
15.与个体病人相连的外部人工肝设备将人工肝参数信息通过人工肝参数采集模块实时发送给数据汇聚针化模块；外部图像采集设备将个体病人相关的图像信息通过图像采集模块实时发送给数据汇聚针化模块；与个体病人相连的外界监护仪器将监护数据信息通过监护仪数据采集模块实时发送给数据汇聚针化模块；
16.数据汇聚针化模块将人工肝参数信息、图像信息和监护数据信息进行数据汇聚针化并生成单源针化数据；
17.2)、生成融合针化数据
18.2.1)、数据融合针化模块发送融合空闲信号给控制中心模块，数据汇聚针化模块发送单次汇聚完成信号给控制中心模块，控制中心模块根据单次汇聚完成信号和融合空闲信号产生融合针化启动信号并发送给数据汇聚针化模块；
19.2.2)、数据汇聚针化模块根据融合针化启动信号将本次汇聚得到的单源针化数据传递给数据融合针化模块，并通过第一针点向探针模块输出单源针化数据；
20.数据融合针化模块对单源针化数据运算处理得到融合针化数据，并通过第二针点向探针模块输出融合针化数据；
21.2.3)、探针模块在收到单源针化数据或融合针化数据时，将单源针化数据或融合针化数据发送给网络通讯模块；
22.回到步骤2.1)，如此循环；即，重复进行上述步骤2.1)～步骤2.3)；
23.3)、在线边缘化分析
24.3.1)、探针模块发送单次融合针化数据接收完成信号给控制中心模块，边缘智能算法分析模块发送边缘空闲信号给控制中心模块，控制中心模块根据单次融合针化数据接收完成信号和边缘空闲信号生成边缘算法启动信号并发送给探针模块；
25.3.2)、探针模块根据边缘算法启动信号将融合针化数据发送给边缘智能算法分析模块，边缘智能算法分析模块进行分析处理获得边缘算法处理结果；
26.3.3)、边缘智能算法分析模块将边缘算法处理结果输出到网络通讯模块；
27.回到步骤3.1)，如此循环；即，重复进行上述步骤3.1)～步骤3.3)；
28.4)、智能预警
29.4.1)、通过智能预警模块的预警信息配置接口对外部人工肝设备、外部图像采集设备和外界监护仪器的预警信息进行配置，包括预警项目、预警阈值及预警方式的配置；
30.4.2)、智能预警模块发送预警空闲信号给控制中心模块，探针模块发送单次单源针化数据接收完成信号给控制中心模块，控制中心模块根据单次单源针化数据接收完成信号和预警空闲信号生成预警启动信号并发送给探针模块；
31.4.3)、探针模块根据预警启动信号将单源针化数据发送给智能预警模块，智能预警模块对单源针化数据进行异常分析，进行预警阈值判断，当单源针化数据的数值超出正
常阈值范围时生成对应的单源预警信息；
32.4.4)、智能预警模块将单源预警信息输出到网络通讯模块；
33.回到步骤4.2)，如此循环；即，重复进行上述步骤4.1)～步骤4.4)；
34.5)、网络通讯模块将单源针化数据、融合针化数据、边缘算法处理结果和单源预警信息发送到多元化展示装置显示，并上发到云端存储。
35.本发明的有益效果主要体现在：
36.1、本发明不仅提供了人工肝设备运行参数的采集方式，同时还提供了能够对人工肝治疗现场其他多种医疗仪器进行采集的系统及方法，具备多源化采集能力以及较强扩展能力，能对各种医疗数据格式包括医学图像在内的多种医疗数据进行融合采集；
37.2.本发明可以为医护人员提供关于个体病人生理特征的各项数据和多元化分析结果，如人工肝设备生理参数、图像数据、监护仪数据、预警信息和边缘算法运算结果等，并将各项数据和多元化分析结果传送至云端存储起来，可以有效改进离线式中心化数据处理技术在资源利用低、处理耗时长等方面的不足，降低人工干预成本，并辅助医疗诊断。
附图说明
38.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
39.图1为本发明人工肝数据采集智能分析系统的结构示意图。
具体实施方式
40.下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
41.实施例1、人工肝数据采集智能分析系统及方法，如图1所示，包括据数据采集汇聚融合装置10、边缘融合数据分析预警装置20、多元化展示装置30、控制装置108、电源模块110、风扇装置109和云端40。
42.数据采集汇聚融合装置10包括：人工肝参数采集模块101、图像采集模块102、监护仪数据采集模块103、数据汇聚针化模块104、数据融合针化模块105、第一针点106和第二针点107；人工肝参数采集模块101的输入端与外部人工肝设备信号相连接，人工肝参数采集模块101的输出端与数据汇聚针化模块104的输入端信号相连接，用于采集外部人工肝设备上的人工肝参数信息并传递给数据汇聚针化模块104；图像采集模块102的输入端与外部图像采集设备信号相连接，图像采集模块102的输出端与数据汇聚针化模块104的输入端信号相连接，用于采集个体病人相关的图像信息并传递给数据汇聚针化模块104；监护仪数据采集模块103的输入端与外界监护仪器信号信号相连接，监护仪数据采集模块103的输出端与数据汇聚针化模块104的输入端信号相连接，用于采集与个体病人相连的外界监护仪器的监护数据信息并传递给数据汇聚针化模块104；
43.数据汇聚针化模块104的输出端分别与第一针点106的输入端和数据融合针化模块105的输入端信号相连，数据汇聚针化模块104将收到的人工肝参数信息、图像信息和监护数据信息进行数据汇聚针化以生成对应的单源针化数据(sspd)：人工肝参数信息针化数据、图像信息针化数据和监护数据信息针化数据，然后数据汇聚针化模块104将单源针化数据(sspd)数据分别传递给数据融合针化模块105与第一针点106，第一针点106用于输出单
源针化数据(sspd)，并输送给边缘融合数据分析预警装置20，数据融合针化模块105用于将各个单源针化数据(sspd)进行融合针化以产生融合针化数据(mxpd)，单源针化数据(sspd)实例在满足一定种类和数量的条件下，通过特定的数据融合算法进行特征提取、冗余剔除、数据同构化以及数据融合处理从而可得到融合针化数据(mxpd)；
44.数据融合针化模块105的输出端与和第二针点107的输入端信号相连，第二针点107用于输出融合针化数据(mxpd)，并输送给边缘融合数据分析预警装置20；
45.边缘融合数据分析预警装置20包括：探针模块201、智能预警模块202、边缘智能算法分析模块203、网络通信模块204；
46.探针模块201的输入端分别与第一针点106的输出端、第二针点107的输出端信号相连接，用于接收数据采集汇聚融合装置10输出的单源针化数据(sspd)和融合针化数据(mxpd)；探针模块201的输出端分别与智能预警模块202的输入端、边缘智能算法分析模块203的输入端、网络通信模块204的输入端信号相连接，智能预警模块202的输出端、边缘智能算法分析模块203的输出端与网络通讯模块204的输入端信号相连接，网络通讯模块204的输出端与多元化展示装置30的输入端信号相连接，同时网络通讯模块204的输出端可通过网络技术，例如4g
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lte技术、5g技术或者wifi技术与云端40信号相连接；智能预警模块202用于对单源针化数据(sspd)进行异常分析，进行预警阈值判断，当单源针化数据(sspd)的数值超出正常阈值范围时生成对应的单源预警信息：人工肝参数预警信息、监护数据预警信息或图像数据预警信息；边缘智能算法分析模块203用于对融合针化数据(mxpd)进行在线边缘化实时分析处理，以输出边缘算法处理结果；网络通讯模块204用于将单源针化数据(sspd)、融合针化数据(mxpd)、单源预警信息和边缘算法处理结果封装成tcp/ip协议的数据上传到云端40和多元化展示装置30；云端40用于接收和存储网络通信模块204上发的数据；多元化展示装置30用于将单源针化数据(sspd)、融合针化数据(mxpd)、单元预警信息和边缘算法处理结果进行多元化展示。
47.智能预警模块202包括预警信息配置接口：人工肝设备预警信息配置接口、监护仪预警信息配置接口和图像采集设备预警信息配置接口，可以分别对人工肝设备、监护仪和图像采集设备进行预警信息的配置，包括：新增、删除和修改预警项目(人工肝设备预警、监护仪预警和图像采集设备预警)、设置预警项目对应的预警阈值及预警方式。
48.电源模块110分别与数据采集汇集融合装置10、边缘融合数据分析预警装置20电相连，用以提供工作所需电源；控制装置108分别与与数据采集汇集融合装置10、边缘融合数据分析预警装置20信号相连接，用来控制数据采集汇集融合装置10和边缘融合数据分析预警装置20的运行。数据采集汇集融合装置10、边缘融合数据分析预警装置20中均设有风扇装置109，用于将所产生的热量进行排放。
49.使用本系统进行人工肝数据采集和分析的方法，包括：
50.1、单源针化数据(sspd)采集：
51.与个体病人相连的人工肝设备将人工肝参数信息通过人工肝参数采集模块101实时发送给数据汇聚针化模块104；
52.外部图像采集设备将个体病人相关的图像信息通过图像采集模块102实时发送给数据汇聚针化模块104；
53.与个体病人相连的外界监护仪器将监护数据信息通过监护仪数据采集模块103实
时发送给数据汇聚针化模块104；
54.数据汇聚针化模块104将人工肝参数信息、图像信息和监护数据信息进行数据汇聚针化并生成单源针化数据(sspd)，包括人工肝参数信息针化数据、图像信息针化数据和监护数据信息针化数据；
55.2、生成融合针化数据(mxpd)
56.2.1、数据融合针化模块105发送融合空闲信号给控制中心模块108，数据汇聚针化模块104发送单次汇聚完成信号给控制中心模块108，控制中心模块108根据单次汇聚完成信号和融合空闲信号产生融合针化启动信号并发送给数据汇聚针化模块104；
57.2.2、数据汇聚针化模块104根据融合针化启动信号将本次汇聚得到的各个的单源针化数据(sspd)传递给数据融合针化模块105，并通过第一针点106向探针模块201输出各个的单源针化数据(sspd)；
58.数据融合针化模块105运用数据融合算法对单源针化数据(sspd)进行特征提取、冗余剔除、数据同构化以及数据融合处理，得到融合针化数据(mxpd)，并通过第二针点107向探针模块201输出融合针化数据(mxpd)；
59.2.3、探针模块201在收来自第一针点106的单源针化数据(sspd)时，将单源针化数据(sspd)发送给网络通讯模块204；
60.探针模块201在收来自第二针点107的融合针化数据(mxpd)时，将融合针化数据(mxpd)发送给网络通讯模块204；
61.2.4、回到步骤2.1，如此循环；
62.3、在线边缘化分析
63.3.1、探针模块201发送单次融合针化数据接收完成信号给控制中心模块108，边缘智能算法分析模块203发送边缘空闲信号给控制中心模块108，控制中心模块108根据单次融合针化数据接收完成信号和边缘空闲信号生成边缘算法启动信号并发送给探针模块201；
64.3.2、探针模块201根据边缘算法启动信号将融合针化数据(mxpd)发送给边缘智能算法分析模块203，边缘智能算法分析模块203进行在线边缘化实时分析处理，获得边缘算法处理结果，例如发症预测结果；
65.3.3、边缘智能算法分析模块203将边缘算法处理结果输出到网络通讯模块204；
66.3.4、回到步骤3.1，如此循环；
67.4、智能预警
68.4.1、通过智能预警模块202的预警信息配置接口对人工肝设备、监护仪和图像采集设备进行预警信息进行配置，包括预警项目、预警阈值及预警方式的配置；
69.4.2、智能预警模块202发送预警空闲信号给控制中心模块108，探针模块201发送单次单源针化数据接收完成信号给控制中心模块108，控制中心模块108根据单次单源针化数据接收完成信号和预警空闲信号生成预警启动信号并发送给探针模块201；
70.4.3、探针模块201根据预警启动信号将单源针化数据(sspd)发送给智能预警模块202，智能预警模块202对单源针化数据(sspd)进行异常分析，进行预警阈值判断，当单源针化数据(sspd)的数值超出正常阈值范围时生成对应的单源预警信息(包括人工肝参数预警信息、监护数据预警信息和图像数据预警信息)；
71.4.4、智能预警模块202将单源预警信息输出到网络通讯模块204；
72.4.5、回到步骤4.2，如此循环。
73.5、网络通讯模块204将单源针化数据(sspd)、融合针化数据(mxpd)、边缘算法处理结果、单源预警信息发送到多元化展示装置30显示，并上发到云端40存储。
74.由此，可以为医护人员提供关于个体病人生理特征的各项数据和多元化分析结果(如人工肝设备生理参数、图像数据、监护仪数据、预警信息和边缘算法运算结果等)，并将边缘化运算结果传送至云端存储起来，可以有效改进离线式中心化数据处理技术在资源利用低、处理耗时长等方面的不足，极大地降低人工干预成本，对辅助医疗诊断以及医学研究将产生重要意义。需说明的时，所述在线边缘化实时分析处理和数据融合算法均为软件功能，并不属于本发明的范围，因此在此不对其具体实现方式和结构加以详细阐述。本发明实施例的人工肝数据采集智能分析系统及方法，通过数据采集汇集融合装置10的第一针点106和第二针点107对外输出采集数据的单源针化数据和融合针化数据，再通过边缘融合数据分析装置20对单源针化数据和融合针化数据进行处理，产生相应单源预警信息和边缘算法处理结果，并将单源针化数据、融合针化数据、单源预警信息和边缘算法处理结果全部发送至多元化展示装置，最后由多元化展示装置将全部接收到的信息和结果进行多元化展示，可以为医护人员集中展示个体病人全部的生理参数以及生理参数的多元化分析结果，实时性强，可极大提高医生临床治疗效率。此外将边缘算法处理结果上传至云端进行保存，并对该计算结果重复利用，这体现出边缘计算的思想，可在一定程度上解决数据中心化处理带来的人工成本高、处理耗时长等问题。
75.最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。