CN114913964A - 一种检验标本的数字孪生系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种检验标本的数字孪生系统与方法，系统包括数据预处理模块、模型管理模块、数据存储模块、人机操作交互模块、运行控制模块、系统监控模块、安全防护模块和数字孪生体容器按照数据预处理和数字孪生体全生命周期运行的路径设置组成，通过为每个检验标本构建相应的数字孪生体，检验标本与其数字孪生体同步收敛，解决了现有检验标本全生命周期缺乏系统化管理、回溯困难以及生命周期结束后检验标本灭失的问题。
Description
技术领域
本发明属于医学检验领域，涉及到一种检验标本的数字孪生系统与方法。
背景技术
通常可用做实验诊断检查(包括参考值)的物质均属检验标本,包括人体各种体液、分泌物、排泄物等。较为常用者有血液、尿液、粪便、体腔液(胸腔液、腹腔液、心包腔液、关节腔液)、脑脊髓液、消化液(胃液、十二指肠液)、痰及脓液等。医学实验室通过对源自人体的物质进行生物学、微生物学、血清学、化学、免疫血液学、血液学、生物物理学、细胞学、病理学或其它方面检查，检查包括测定、测量或者描述存在或不存在不同物质或微生物的操作，目的为提供诊断、预防、治疗疾病信息，或评价人类健康。
据统计在全周期医疗决策中70%～80% 的数据来源于检验医学，检验标本的重要性不言而喻，检验标本有时效性、质量控制、污染性等特点。医学实验室对检验标本有严格的生命周期管理，检验标本的生命周期包括：检验标本采集、检验标本转运、检验标本签收、检验标本分发、检验标本检验、检验标本保存和检验标本销毁。2021年，张云等人发表在《电子技术与软件工程》的论文《基于集成平台的检验闭环设计与应用评价》中提出利用信息化技术，通过集成平台实现检验闭环。检验闭环的应用能够使检验医嘱在每个环节得以连续、规范、准确执行，执行过程中的信息都能得到记录、监控、追溯，提升了检验工作的质量和效率，保障患者医疗安全。对闭环中各环节，特别是标本采集、标本核对、标本送检、标本签收等关键环节实行强制执行，进行数据输入校验，保证闭环各节点数据完整、连续，多个节点的检查核对，防止标本错采、漏采，避免标本漏送、遗失，保障标本按时送检，避免因标本超时发生溶血、成分破坏和分解及水分的蒸发。同时，可以全程溯源管理，及时发现和解决执行过程中的问题。但没有解决检验标本生命周期结束后如需回溯则无源可溯的问题。2021年庞秀慧等人申请的中国专利“一种数字化医学检验实验室信息管理系统”提出对检验标本、患者、医师、检验设备进行信息采集，并把信息应用到检验报告中。目前的各类研究多侧重于从信息化的角度完善已有的检验标本管理流程。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种检验标本的数字孪生系统与方法，实现对检验标本全生命周期的实时动态追溯管理和销毁后的数字孪生体存在。
第一方面，本申请提供了一种检验标本的数字孪生系统。所属系统包括人机交互操作模块、数据预处理模块、运行控制模块、系统监控模块、安全防护模块、模型管理模块、数据存储模块、数字孪生体容器、数据采集模块和反馈控制模块，所述模块按照数字孪生模型构建、数字孪生体数据库构建、数据预处理及数据实时交互的路径设置组成。
人机操作交互模块，通过人机交互实现对检验标本数字孪生系统的管理、控制。
数据预处理模块，通过数据集成、数据治理和数据开发把检验标本及相关实体的数据转化为可供数字孪生体数据库使用的数据。
运行控制模块，控制检验标本数字孪生系统的运行与反馈控制模块对检验标本物理空间相关实体的驱动。
系统监控模块，监控检验标本数字孪生系统的运行状况，并通过人机交互操作模块对外显示相关数据。
安全防护模块，对检验标本数字孪生系统做整体安全防护，防范各种非法技术手段的攻击。
模型管理模块，实现检验标本数字孪生系统中数字孪生体的模型构建、模型管理功能。
数据存储模块，为整个检验标本数字孪生系统提供数据存储功能。
数字孪生体容器，生成、容纳、承载及管理检验标本对应数字孪生体。
第二方面，本申请提供了一种检验标本数字孪生方法。所述方法包括：
步骤一，构建检验标本数字孪生体模型，包括几何模型、物理模型、行为模型、规则模型和生理模型；
步骤二，为各个模型构建相应的数据库，提供模型相关数据的读写、存储和管理功能；
步骤三，为每个检验标本生成对应的数字孪生体；
步骤四，检验标本及相关实体与检验标本对应的数字孪生体双向同步数据，同步收敛。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：采用检验标本的数字孪生系统与方法解决了检验标本全生命周期管理回溯困难以及销毁后检验标本相关信息的灭失问题。
附图说明
图1为一个实施例中检验标本的数字孪生系统结构示意图；
图2为一个实施例中检验标本与数字孪生体的生命周期示意图；
图3为一个实施例中检验标本的数字孪生方法流程图；
图4 为一个实施例中检验标本及数字孪生体全生命周期处理流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本发明公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明提供一种检验标本的数字孪生系统与方法，系统包括人机操作交互模块101、数据预处理模块102、运行控制模块103、系统监控模块104、安全防护模块105、模型管理模块106、数据存储模块107、数字孪生容器108、数据采集模块109和反馈控制模块110。如图1所示。所述模块按照数字孪生模型构建、数字孪生体数据库构建、数据预处理及数据实时交互的路径设置组成。其中数据采集模块109和反馈控制模块110连接检验标本物理空间中相关实体，实现检验标本物理实体全生命周期及其相关实体与对应检验标本数字孪生体同步收敛，如图2所示。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种检验标本的数字孪生系统方法，以该方法应用于图1中的检验标本数字孪生系统为例进行说明，包括以下步骤：
S301，构建检验标本数字孪生体模型，包括几何模型、物理模型、行为模型、规则模型和生理模型。其中几何模型用于描述检验标本的外形尺度，如固体的长、宽、高，液体的体积、容器尺寸和检验标本的图像；物理模型用于描述检验标本的物理属性，如唯一标识符（条形码、数字编号以及识别芯片等）、颜色、形态（气体、液体、固体）、液体密度、固体硬度、味道、温度和容器材质等；行为模型用于描述检验标本的行为特征，如所处位置、生命周期环节等；规则模型用于描述检验标本的各项约束规则，如检验处理时长、生命周期数值、重采样标准和交接环节用时阈值等；生理模型描述体液、血液专业，临床化学检验，临床免疫、血清学，临床微生物，临床分子生物学及细胞遗传学检验生成的结果；
S302,构建检验标本数字孪生体模型对应数据库，对于不同的模型根据实际需要采用数据表、对象、文件的方式构建相应的数据结构。例如对于数值化的检验结果采用数据表存储、管理数据，对于图片、视频采用对象存储；
S303,生成检验标本数字孪生体，检验标本采样、医生开具检验申请单和患者自助预约检验等均可以触发生成对应的检验标本数字孪生体，一个检验标本对应一个数字孪生体，例如一个干燥管中的血液为一个检验标本；
S304,检验标本及相关实体与数字孪生体双向同步数据，每一个检验标本的位置变化、形态变化及必要的周围相关实体变化信息均通过数据采集模块以文字、数据、图片、视频等方式同步到对应的数字孪生体。
在一个实施例中，如图4所示，通过构建检验标本数字孪生体模型和对应的数据库，具备数字孪生体生成的条件，然后在检验标本全生命周期同步收敛。步骤如下：
步骤1，采集检验标本触发数字孪生体生成并运行，如静脉采血时护士选择若干个干燥管，在采血前每扫描一个干燥管的条形码信息，在数字孪生体系统中的数字孪生体容器中激活与该干燥管对应的数字孪生体生成；
步骤2，采样过程数据同步，采样过程或完成静脉采血后可以采用人工或自动化拍摄图片或视频的方式记录检验标本形态，采用人工录入或人工智能识别计算的方式获取检验标本的体积、容器尺寸、颜色、形态等信息，并同步传送到检验标本数字孪生系统经过处理后进入到对应几何模型或物理模型的数据库；
步骤3，检验标本转运过程检验标本通过各种位置标识技术手段与对应数字孪生体同步收敛，标本转运路径、转运时长等均在规则模型有设定阈值，超出阈值则通过反馈控制模块向人机操作终端等发出警示信息（消息、短信、电话、邮件等）；
步骤4，检验标本签收中如发现检验标本存在破损、凝集或污染等无法做检验的问题，则转为重新采样环节，返回步骤1，采用新的容器采集并生成对应的数字孪生体。拒绝签收的检验标本对应的数字孪生体被检验标本的数字孪生系统回收释放资源；
步骤5，检验标本签收相关操作数据（例如时间、人员等信息）通过标本管理系统或数据采集设备实时传送到检验标本对应的行为模型数据库；
步骤6，检验标本分发相关操作数据（例如时间、分类组别等信息）通过标本管理系统、检验仪器设备、流水线、LIS系统、数据采集设备等传送到检验标本对应的数字孪生体的行为模型数据库；
步骤7，检验标本在仪器设备、流水线等操作数据传送到检验标本对应数字孪生体的行为模型数据库；
步骤8，检验标本完成检验后进入保存环节，检验标本的位置、状态等信息实时传送到检验标本对应的数字孪生体的行为模型数据库；
步骤9，检验结果通过审核则通过LIS系统把检验标本所对应的检验结果数据传送到其数字孪生体的生理模型数据库；
步骤10，检验结果未通过审核判断是否重新采样，如需重新采样则返回步骤1，不需要重新采样则返回步骤7利用已有检验标本重新检验；
步骤11，检验标本销毁操作数据（图片、视频、人员等信息）传送到检验标本对应数字孪生体的行为模型数据库；
步骤12，已销毁的每个检验标本对应数字孪生体触发统计分析，如每个检验标本周转时间(TAT)、标本检验时间等；
步骤13，已销毁的检验标本对应的数字孪生体停止运行；
步骤14，对停止运行的数字孪生体进行管理操作，如分类、释放资源、统计分析等。至此完成一个检验标本的全生命周期及对应的数字孪生体。
应该理解的是，虽然如上所述的实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
本发明提供一种检验标本的数字孪生系统与方法，本文中所描述的具体实施例仅是对本发明精神的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种检验标本的数字孪生系统与方法，所述系统包括人机交互操作模块、数据预处理模块、运行控制模块、系统监控模块、安全防护模块、模型管理模块、数据存储模块、数字孪生体容器、数据采集模块和反馈控制模块，所述模块按照数字孪生模型构建、数字孪生体数据库构建、数据预处理及数据实时交互的路径设置组成。
2.根据权利要求1所述的一种检验标本的数字孪生系统，其特征在于，具有数据预处理模块，通过数据集成、数据治理和数据开发把检验标本及相关实体的数据转化为可供数字孪生体数据库使用的数据。
3.根据权利要求1所述的一种检验标本的数字孪生系统，其特征在于，具有模型管理模块实现检验标本数字孪生系统中数字孪生体的模型构建、模型管理功能。
4.根据权利要求1所述的一种检验标本的数字孪生系统，其特征在于，具有数字孪生体容器用于生成、容纳、承载及管理检验标本对应的数字孪生体。
5.一种检验标本的数字孪生体方法，其特征在于，包括：
步骤一，构建检验标本数字孪生体模型，包括几何模型、物理模型、行为模型、规则模型和生理模型；
步骤二，为各个模型构建相应的数据库，提供对数据的读写、存储和管理功能；
步骤三，为每个检验标本生成对应的数字孪生体；
步骤四，检验标本及相关实体与检验标本对应的数字孪生体双向同步数据，实现同步收敛。
6.根据权利要求5所述的一种检验标本的数字孪生体方法，其特征在于，几何模型用于描述检验标本的外形尺度，如固体的长、宽、高，液体的体积、容器尺寸和检验标本的图像；物理模型用于描述检验标本的物理属性，如唯一标识符（条形码、数字编号以及识别芯片等）、颜色、形态（气体、液体、固体）、液体密度、固体硬度、味道、温度和容器材质等；行为模型用于描述检验标本的行为特征，如所处位置、生命周期环节、检验进度等；规则模型用于描述检验标本的各项约束规则，如检验处理时长、生命周期数值、重采样标准和交接环节用时阈值等；生理模型描述体液、血液专业，临床化学检验，临床免疫、血清学，临床微生物，临床分子生物学及细胞遗传学检验生成的结果。
7.根据权利要求5所述的一种检验标本的数字孪生体方法，其特征在于，对于不同的模型根据实际需要采用数据表、对象、文件的方式构建相应的数据库。
8.根据权利要求5所述的一种检验标本的数字孪生体方法，其特征在于，每一个检验标本的位置变化、形态变化及必要的周围相关实体变化信息均通过数据采集模块以文字、数据、图片、视频等方式同步到对应的数字孪生体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20220816 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |