CN110232961A - 一种基于大数据的语音识别智能麻醉系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于大数据的语音识别智能麻醉系统，语音识别系统辅助手术医师切换麻醉机的计算机自动给药模式或语音控制给药模式；代理模型系统将历史数据进行收集分析，训练出对应的模型，为实际麻醉过程提供最佳的给药参数；数据采集系统将采集到的各项指标作为代理模型的输入；数据显示系统为麻醉医师提供即时麻醉对象生命特征以及即时控制麻醉机在麻醉过程中的给药模式；气源及供气系统用于根据代理模型系统提供的给药参数把麻醉药输送到麻醉对象的肺部；远程监控系统使得麻醉师能同时监控多个手术。本发明能够减轻麻醉医师在麻醉过程中的工作量、缓解现在医院所面临的麻醉医师紧缺的压力、实现自动化、智能化麻醉给药。

Description

一种基于大数据的语音识别智能麻醉系统
技术领域
本发明涉及智能麻醉机领域，特别涉及到一种利用大数据作为基础设计的智能麻醉系统。
背景技术
麻醉是由药物或其他方法产生的一种中枢神经和(或)周围神经系统的可逆性功能抑制，这种抑制的特点主要是感觉特别是痛觉的丧失，以达到无痛的目的进行手术治疗，同时保障围手术期患者的生命安全，其过程必须由麻醉医师完成。传统的麻醉机只是起到一个给药的作用，需要全身麻醉的手术一般需要配备对应的2～3名麻醉医师在现场全程操作，并且在给药控制上大多凭借临床经验结合专业知识来判断给药的计量、比例、时间等，无法做到精确麻醉，很难做到对人体生理指标的测量的即时性和精确性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种基于大数据的语音识别智能麻醉系统，以解决上述问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种基于大数据的语音识别智能麻醉系统，包括语音识别系统、数据采集系统、数据显示系统、代理模型系统、气源及供气系统和远程监控系统，
所述语音识别系统用于辅助手术医师切换麻醉机的计算机自动给药模式或语音控制给药模式；
所述代理模型系统用于将历史麻醉手术的历史数据进行收集分析，训练出对应的代理模型，为实际麻醉过程提供最佳的给药参数；
所述数据采集系统用于将采集到的各项指标作为代理模型的输入；
所述数据显示系统用于为麻醉医师提供即时麻醉对象生命特征以及即时控制麻醉机在麻醉过程中的给药模式；
所述气源及供气系统用于根据代理模型系统提供的给药参数把麻醉药输送到麻醉对象的肺部；
所述远程监控系统用于麻醉师在监控室同时监控多个麻醉机的不同手术。
进一步的，还包括安全监控系统和电源供给系统，所述安全监控系统用于实时检测麻醉机的工作状态，判断麻醉机是否正常运行；所述电源供给系统用于为语音识别系统、数据采集系统、数据显示系统、代理模型系统、气源及供气系统和远程监控系统提供稳定电源。
进一步的，所述代理模型系统包括大数据科学、机器学习和演化计算，所述大数据科学用于对历史上麻醉过程中给药种类、速率和浓度以及病人的在麻醉过程中各项生命特征指标进行收集和处理；所述机器学习用于对采集的数据训练相应的代理实际情况的模型；所述演化计算用于对学习到的模型进行计算并得出叨叨最佳麻醉深度的给药参数。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明利用大量临床手术积累的麻醉数据建立对应麻醉情况下的模型，将麻醉过程的给药由计算机给出，使麻醉对象达到最佳麻醉深度更为精确、稳定，在给药的剂量上更加精确，能够让麻醉机在手术过程自动给药，不需要麻醉医师操作。将语音识别系统加到麻醉机中能使手术过程更加智能化，麻醉医师可以根据实际情况灵活改变麻醉机的模式，能够为麻醉师提供更多的参考数据。通过数据驱动建立麻醉模型和语音识别控制麻醉模式相结合的方式，可以减少麻醉医师的工作量，减少配置的人数，让麻醉医师脱离手术室在监控室中同时监控多场手术，缓解现在各医院面临麻醉师紧缺的压力，智能化自动化的给药系统更加安全可靠。
本发明作为实现未来机器人麻醉，提供了如今过渡阶段的参考方案；同时为未来在手术室实现完全智能机器人麻醉提供了一种可行的参考方案。
附图说明
图1为本发明所述的基于大数据的语音识别智能麻醉系统的结构示意图。
图2为本发明所述的语音识别系统的结构示意图。
图3为本发明所述的基于大数据建立代理模型的原理图。
图4为本发明所述的远程监控系统的结构示意图。
图5为本发明所述的手术过程麻醉实际操作流程说明图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1～图5，本发明所述的一种基于大数据的语音识别智能麻醉系统，包括语音识别系统(模式选择、给药浓度控制、给药速率控制等)、数据采集系统、采样数据显示系统、基于数据驱动的代理模型系统、麻醉机气源及供气系统和远程监控系统。
语音识别系统用于辅助手术医师随时切换麻醉机的计算机自动给药模式或语音控制给药模式，进行相应的操作。数据采集、代理模型系统可以根据麻醉对象的各项生命特征计算出给药浓度、速率。麻醉机气源及供气系统具有将麻醉气体供给到麻醉对象的肺部和辅助麻醉对象呼吸的功能。
语音识别系统的基本原理为：先设定好模式切换的语音识别条件，在识别到对应语音做出相应的模式切换。如：手术医师发出命令“模式选择”，语音系统识别后发出回应“请选择”，麻醉医师发出语音命令“计算机控制模式/语音控制模式”，计算机控制模式由计算机控制手术过程中的麻醉给药操作，语音控制模式由手术医师语音控制麻醉过程麻醉机的麻醉给药操作。语音识别系统还可根麻醉医师语音命令即时播报病人的各项生命指标，可根据手术过程中的实际情况设置相应的语音控制模式，灵活运用以达到最佳麻醉深度。如：手术过程中由外界原因导致麻醉对象出现大出血的情况会拉低血压，这时麻醉医师可及时切换为语音控制模式主动减少给药浓度。
代理模型系统用于将历史各种麻醉手术的历史数据进行收集分析，训练出对应的代理模型，为实际麻醉过程提供最佳的给药参数。
数据采集系统用于将采集到的各项指标作为代理模型的输入。需要根据具体的麻醉情况来选择预先用数据驱动做好的代理模型，把采集到的各项指标输入该模型得到麻醉机的气源及供气系统给药的浓度、速率达到最佳麻醉深度。
语音控制系统和数据显示系统用于为麻醉医师提供即时麻醉对象生命特征以及即时控制麻醉机在麻醉过程中的给药模式(计算机控制模式/语音控制模式)、麻醉机的开关、设置给药的参数、具体的模型选择等。
气源及供气系统用于根据代理模型系统提供的给药参数负责把麻醉药输送到麻醉对象的肺部。
远程监控系统用于麻醉师在监控室同时监控多个麻醉机的不同手术的麻醉情况。该系统能将各个手术室的麻醉机运行情况、病人的各项生命指标、手术实时情况都传到监控中心的监视器上，能让麻醉师们在监控室中同时监控多个手术中的麻醉情况，以便灵活处理手术中的问题。
还包括安全监控系统和电源供给系统，安全监控系统用于实时检测麻醉机的工作状态，判断麻醉机是否正常运行，若有故障报警器则会报警。电源供给系统用于为语音识别系统、数据采集系统、数据显示系统、代理模型系统、气源及供气系统和远程监控系统提供稳定电源，确保系统稳定工作。
代理模型的建立主要分大数据科学、机器学习和演化计算三个方面。大数据科学的主要工作是对历史上麻醉过程中给药不同种类、速率和浓度以及病人的在麻醉过程中各项生命特征指标(身高、体重、年龄、血压、心率、镇静、镇痛、肌松等)进行收集和处理，这类数据被称为历史数据，由于收集到的可用数据噪声比较大需要进行分类处理。机器学习通过采集的数据训练相应的代理实际情况的模型。演化计算用于对学习到的模型进行计算并得出叨叨最佳麻醉深度的给药参数。通过这三个学科的深度融合，能够通过采集到的麻醉对象的生命指标得出达到最佳深度时需要的给药速率和浓度。
手术过程麻醉实际操作流程如附图5：麻醉医师先根据麻醉对象的需要通过语音识别系统选择用数据驱动技术做好的麻醉代理模型(1到n)；选择自动麻醉模式；当系统提示麻醉对象已达到最佳麻醉深度后便可以开始手术；对于手术过程的各种突发情况可语音切换麻醉模式由麻醉医师通过语音识别系统控制麻醉机的给药或其他操作(操作1到n)；根据手术进行情况选择恰当的停止给药时间；病人进入麻醉恢复阶段。
本发明通过将语音识别技术、大数据技术、计算机信息技术、各项监测技术与麻醉机相结合，构建了智能化的麻醉系统，将麻醉过程中大量人为操控的操作改为智能操作和语音控制。本发明缓解了目前的麻醉师紧缺的压力，解决麻醉师经验不足的问题；减轻了麻醉医师工作的负担；减少了麻醉过程给药由人为造成的不稳定性；为未来精确麻醉技术的发展探索新的方向。本发明作为现有麻醉技术到未来实现机器人精确麻醉过渡的一种模式。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于大数据的语音识别智能麻醉系统，其特征在于：包括语音识别系统、数据采集系统、数据显示系统、代理模型系统、气源及供气系统和远程监控系统，
所述语音识别系统用于辅助手术医师切换麻醉机的计算机自动给药模式或语音控制给药模式；
所述代理模型系统用于将历史麻醉手术的历史数据进行收集分析，训练出对应的代理模型，为实际麻醉过程提供最佳的给药参数；
所述数据采集系统用于将采集到的各项指标作为代理模型的输入；
所述数据显示系统用于为麻醉医师提供即时麻醉对象生命特征以及即时控制麻醉机在麻醉过程中的给药模式；
所述气源及供气系统用于根据代理模型系统提供的给药参数把麻醉药输送到麻醉对象的肺部；
所述远程监控系统用于麻醉师在监控室同时监控多个麻醉机的不同手术。
2.根据权利要求1所述的基于大数据的语音识别智能麻醉系统，其特征在于：还包括安全监控系统和电源供给系统，所述安全监控系统用于实时检测麻醉机的工作状态，判断麻醉机是否正常运行；所述电源供给系统用于为语音识别系统、数据采集系统、数据显示系统、代理模型系统、气源及供气系统和远程监控系统提供稳定电源。
3.根据权利要求1所述的基于大数据的语音识别智能麻醉系统，其特征在于：所述代理模型系统包括大数据科学、机器学习和演化计算，所述大数据科学用于对历史上麻醉过程中给药种类、速率和浓度以及病人的在麻醉过程中各项生命特征指标进行收集和处理；所述机器学习用于对采集的数据训练相应的代理实际情况的模型；所述演化计算用于对学习到的模型进行计算并得出叨叨最佳麻醉深度的给药参数。
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