一种基于数据分析的医学储液装置温度控制系统及方法与流程

本发明涉及温度控制，是一种基于数据分析的医学储液装置温度控制系统及方法。

背景技术：

1、热循环灌注又称热疗疗法，在一些癌症治疗方法中，使用热循环灌注来加热和注入抗癌药物，通过将药物加热到高温后灌注到局部的肿瘤组织中，可以增强药物的渗透性和热敏感性，提高治疗效果。热疗疗法还常常在器官保护中的应用，在器官移植手术中，通过将保护性溶液加热和灌注到器官中，可以提供氧气和养分，促进细胞的存活，并减少异体器官移植术后的器官缺血再灌注损伤。而热疗疗法中医学储液设备的温度控制往往影响药物疗效的关键因素。

2、在现有已公开的发明技术中，如申请公开号为cn114740924a的专利公开了透析液温度控制方法、装置、设备及存储介质，包括获取第一温度值、第二温度值、第三温度值、第一状态和历史加热状态；根据第一温度值、第二温度值和第三温度值，确定第一温度差值和第二温度差值，第一温度差值用于表征第三温度值和第一温度值之间的温度差值，第二温度差值用于表征第二温度值和第一温度值之间的差值；根据第一温度差值、第二温度差值、第一状态和历史加热状态，确定透析液的当前加热状态；根据第一温度差值、第二温度差值和当前加热状态，确定加热件的功率等级。该发明逻辑易于理解、容易实现、参数易于调整，针对不同加热状态进行测试验证。

3、上述专利通过温度差值和加热状态来确定加热件的功率等级，但未考虑到环境，患者本身对药液温度的影响，存在温度控制的不准确，且温度控制预见性差的问题。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中，热疗疗法中由于患者体内温度的测量精度不够，误差较大，且不同患者的不同脏器区域对药液温度的耐受性不同，存在热疗过程中药液温度分布不均匀的问题，且现有技术中对医学储液装置的温度控制步骤简单，往往是等到热循环过程中的测温点检测到温度降低时才进行升温处理，中间产生的升温时间差会降低药物的疗效，故现有技术存在温度控制预见性差的问题，提出了一种基于数据分析的医学储液装置温度控制系统及方法。

3、为了达到上述目的，本发明一种基于数据分析的医学储液装置温度控制方法的技术方案包括如下步骤：

4、s1：采集患者腹腔深度数据和体重数据，并在热疗过程中实时记录患者身体状态数据、热疗环境温度数据和医学储液装置的工作数据；

5、s2：通过红外相机实时采集患者腹腔的红外辐射图像，连续监测患者腹腔热疗温度分布数据；

6、s3：将实时采集患者腹腔的红外辐射图像进行背景阈值分割处理后输入到神经网络模型中，并对温度区域进行梯度划分标记；

7、s4：构建温度数据拟合模型，实时拟合不同温度区域的温度预测曲线；

8、s5：针对不同温度区域进行灰度值风险判断，对患者热疗过程中温度数据进行监测反馈，并对医学储液装置进行温度控制处理。

9、具体地，所述患者身体状态数据包括：患者实时体温、心率数据、血压数据、血氧饱和度、腹腔血流速度。

10、具体地，s1中，所述医学储液装置的工作数据的采集包括：通过医学储液装置的药液入口处放置温度传感器采集药液入口处，时间点为t时的流入药液的实时温度数据t1,t；通过医学储液装置的柱体高度中心处放置温度传感器采集药液中部，时间点为t时的储备药液的实时温度数据t2,t；通过医学储液装置的药液出口处放置温度传感器采集药液出口处，时间点为t时的流出药液的实时温度数据t3,t。

11、具体地，患者腹腔热疗温度分布数据的连续监测包括如下具体步骤：

12、s201：在距离热疗工作台两米处，放置红外热成像仪，其中红外热成像仪的摄像头的放置高度为高于热疗工作台一米处，放置角度为水平向下三十度；

13、s202：每间隔5分钟采集一次患者腹腔的红外辐射图像；

14、s203：对患者腹腔的红外辐射图像进行图像去噪、大小调整和归一化处理。

15、具体地，所述s3包括如下具体步骤：

16、s301：对实时采集的患者腹腔的红外辐射图像进行灰度化，其中，温度为i的像素点的灰度值为r(i)；

17、s302：根据s301，对灰度化处理后的红外辐射图像进行阈值分割处理，得到共x级温度监测区域；

18、s303：构建神经网络模型，并通过神经网络模型对不同级温度区域按照该级温度区域的所有的行的灰度值之和从小到大依次进行区域等级标记。

19、具体地，s302中，所述阈值分割处理的分割规则如下：

20、s321：将患者腹腔的红外辐射图像的左下角记为坐标原点，构建坐标系，其中整幅患者腹腔的红外辐射图像宽度为l，每间隔距离c记为一行，红外辐射图像从下至上被分为j行，其中j为整数，最大值为

21、s322：计算每一行中所有像素点的灰度均值，其中pj为第j行的灰度均值，1≤j≤j；

22、s323：当相邻行之间的灰度差值φ小于分割阈值k时，相邻两行被划为同级温度区域，其中，灰度差值φ的计算策略为：φ＝pj-pj-1。

23、具体地，温度预测曲线的函数表达式如下：

24、

25、其中，wx,t为第x级温度监测区域在时间点为t时的预测温度；

26、l1为热疗设备中，医学储液装置的药液出口处连接患者腹腔的输液管道长度；l2,x为患者第x级温度监测区域的腹腔深度；

27、λ1,λ2分别为热疗输液管道的温度损失系数和患者腹腔通道的温度损失系数；

28、v为药液从药液出口到达第级温度监测区域的预计到达时间；

29、θ为患者热疗过程中向外界环境进行的热交换干扰系数；

30、tt为在时间点为t时患者的体温；tt′为在时间点为t时的热疗环境温度。

31、具体地，所述针对不同温度区域进行灰度值风险判断包括：

32、s501：提取不同温度区域的灰度均值；

33、s502：当第x级温度监测区域的灰度均值均小于等于或一次大于或连续两次大于风险一级差值a1时，继续对该温度监测区域进行温度监测；

34、s503：当第x级温度监测区域的灰度均值连续三次大于风险一级差值a1且小于等于风险二级差值a2时，交互界面弹出轻微风险警告，返回步骤s4，记录此时的监测时间点为z，通过温度预测曲线的函数进行目标温度预测，根据目标温度值自动触发对医学储液装置进行升温或降温控制，并在间隔时间v后进行安全重复验证；

35、s504：当第x级温度监测区域的灰度均值首次大于风险二级差值a2时，交互界面弹出重大风险警告，发出警报，请求医护人员进行手动调温操作。

36、具体地，s503中，所述安全重复验证包括：

37、间隔时间v后，重复执行步骤s5，进行灰度值风险判断；

38、当第x级温度监测区域的灰度均值均小于等于时，继续对该温度监测区域进行温度监测；

39、当第x级温度监测区域的灰度均值均大于风险一级差值a1时，执行步骤s504。

40、另外，本发明一种基于数据分析的医学储液装置温度控制系统包括如下模块：

41、中央控制模块、数据采集模块、图像采集模块、神经网络模块、温度预测模块、温度控制模块；

42、所述中央控制模块用于管理和监控系统的各个组件和子系统；

43、所述数据采集模块用于采集患者腹腔深度数据和体重数据，并在热疗过程中实时记录患者身体状态数据、热疗环境温度数据和医学储液装置的工作数据；

44、所述图像采集模块用于通过红外相机实时采集患者腹腔的红外辐射图像，连续监测患者腹腔热疗温度分布数据；

45、所述神经网络模块用于将实时采集患者腹腔的红外辐射图像进行背景阈值分割处理后输入到神经网络模型中，并对温度区域进行梯度划分标记；

46、所述温度预测模块用于构建温度数据拟合模型，实时拟合不同温度区域的温度预测曲线；

47、所述温度控制模块用于针对不同温度区域进行灰度值风险判断，对患者热疗过程中温度数据进行监测反馈，并对医学储液装置进行温度控制处理。

48、具体地，所述神经网络模块包括：输入层、卷积层、采样层、池化层、全连接层和输出层，其中每个卷积层均设置10个8×8的卷积核。

49、与现有技术相比，本发明的技术效果如下：

50、1、本发明通过实时采集患者腹腔的红外辐射图像进行热疗过程中的温度监测区域划分，属于非接触式测温，避免了热疗过程中传统的测温方式引起的交叉感染。

51、2、本发明通过神经网络对患者腹腔的红外辐射图像进行温度区域分级标记，运用神经网络的迭代更新能力，可以实时监测患者腹腔的温度分布情况，从而全面地了解热疗过程中患者的温度变化情况，避免因监测点过少而漏测温度异常区域，实现了温度区域划分的精准可视化，提升了对医学储液设备的温度控制的准确性。

52、3、本发明通过不同温度区域的灰度值风险判断，对热疗过程中由于热量传输损失造成的药液温度波动，实现了小幅度温度波动医学储液装置自主控制，大幅度波动预警反馈人为干预，减少对医护人员频繁操作温控设备的次数，同时，温度数据的安全重复验证也使得医学储液装置自主控制得到了双重保证，医学储液装置的温度控制灵敏性和预见性得到增强。