CN118397324A - 一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，包括：报警模块、服务器、摄像头；服务器包括检测模块和记录模块，摄像头与记录模块通信连接，检测模块与记录模块通信连接，报警模块与检测模块通信连接；摄像头用于记录羊水染色体制备操作全流程视频并发送至记录模块；检测模块中加载有YoloV5视觉检测模型，检测模块提取记录模块中的视频并利用YoloV5模型对服务器中每一帧图像进行目标识别；报警模块用于提醒检验人员在羊水染色体制备操作全流程中是否出错以及是否进行下一步。与现有技术相比，本发明利用视觉算法对图像进行目标识别，监控并提醒监测人员，减少操作过程的失误和试剂的错误，减少人为导致的质量问题，提高流程操作效率提高羊水染色体制备操作效率，并且及时记录存档。
Description
技术领域
本发明涉及监控提醒技术领域，尤其是涉及一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统。
背景技术
羊水染色体制备技术主要通过羊膜穿刺术采取孕16-24周中期妊娠母体获取羊水样本，通过检测羊水细胞染色体可准确地反映胎儿的染色体遗传学状态是否存在数目异常或结构异常并进行相应的产前诊断，例如判断先天愚型、13-三体、18-三体、先天性睾丸发育不全、罗伯逊易位、特纳综合征等染色体疾病。对染色体疾病早发现、早诊断、早干预、早治疗，提高人口出生素质，优生优育在产前诊断中具有较高的应用价值。
染色体核型分析技术手工操作为主，对检验人员经验及技术要求较高，人才培养周期长，技术人员责任重大。羊水样本比较珍贵，整个染色体制备流程繁琐，要经过羊水培养、制片、烤片、染色扫描、分析等多环节，每个环节都需要较长的时间才能完成，并且由于存在个体差异，即使培养检测条件一致，有时也会出现细胞培养失败的情况，同时在培养细胞的染色体核型分析周期漫长，存在着容易污染和分裂相对比较少的问题，作为产前诊断的一项重要的诊断项目其报告诊断时效性紧迫，每一步实验操作都直接影响下一步诊断操作。因此，很多医疗单位在产前诊断的过程当中，都没有能够开展关于羊水细胞方面的检测工作。
专利CN202110361425.5提供了一种远程智能实时监控的手术麻醉系统，可实现手术现场中的各类设备界面、患者状态表情、手术过程无缝的集成到手麻系统中集中呈现，具备实时监控功能，其他人可远程对手术操作过程进行监控，上述关键技术特征直接与呈现现场的设备界面、患者、手术过程的视频相关，没有监测和提醒功能；专利CN202111120418.2提供了一种试用药物临床试验过程中的药物管理方法和系统，只涉及一些传感器、控制器，不涉及视觉算法，因此现有技术中没有将视觉算法应用于羊水检测操作流程监测与提醒的技术方案。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种，进行全过程质控保障，系统提前录入样本条形码、检验人员操作动作、羊水细胞生长图像信息的主要关键点，利用视觉算法对图像进行目标识别，监控并提醒监测人员，减少操作过程的失误和试剂的错误，提高羊水染色体制备操作的成功率和效率，并且及时记录存档。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，包括：报警模块、服务器、摄像头；
服务器包括检测模块和记录模块，摄像头与记录模块通信连接，检测模块与记录模块通信连接，报警模块与检测模块通信连接；
摄像头用于记录羊水染色体制备操作全流程中样本、处理时间、手工操作的视频并发送至记录模块，记录模块用于记录检测羊水染色体制备操作全流程并存档；
检测模块用于检测羊水染色体制备操作全流程中样本、处理时间、手工操作是否出错；检测模块中加载有YoloV5视觉检测模型，检测模块提取记录模块中的视频并利用YoloV5模型对服务器中每一帧图像进行目标识别，并将每一帧图像的识别置信度与第一预设值进行比较，当图像的识别置信度低于第一预设值时，表示为不需要识别的对象，开始识别下一帧图像，当图像的识别置信度高于第一预设值而低于第二预设值时，则认定为错误操作，此时检测模块发送信号至报警模块进行报警，当图像的识别置信度高于第二预设值时，则是正确操作，开始下一帧图像的识别；
报警模块用于提醒检验人员在羊水染色体制备操作全流程中是否出错以及是否进行下一步。
进一步的，YoloV5视觉检测模型的训练过程包括：
S1：数据准备：收集包含目标标注信息的图像数据集，并将图像和对应的标注信息组织成YoloV5支持的格式；
S2：配置训练参数：在YoloV5的配置文件中设置训练参数，包括数据集路径、模型架构、超参数，并调整学习率、批量大小、训练轮数；
S3：输入数据进行训练：输入S1中的数据，开始对模型进行训练，在命令行中运行训练命令，模型根据训练集的数据进行权重更新；
S4：监控训练过程：在训练过程中，通过可视化工具监控模型的训练进度和性能指标，包括：损失函数的变化、训练集和验证集上的准确率；
S5：模型评估和调优：在训练过程中，使用验证集对模型进行评估，根据评估结果对模型进行调整和优化、调整超参数、增加数据增强；
S6：模型测试和部署：训练完成后，使用测试集对模型进行最终的性能评估，然后用训练好的模型进行目标检测任务。
进一步的，S1中的图像数据集包括：识别码、检验人员操作动作、羊水细胞生长图像、样本颜色。
进一步的，识别码包括操作流程中应用的条形码、识别码、特定顺序编码、试剂耗材条形码。
进一步的，检验人员操作动作包括：羊水样本接种、羊水细胞收获、羊水细胞制片过程中的操作动作。
进一步的，羊水细胞生长图像包括：羊水细胞培养过程中贴壁细胞层的背景上出现圆形细胞的图像。
进一步的，检测模块检测到羊水细胞培养过程中贴壁细胞层的背景上出现圆形细胞的图像时，检测模块向报警模块发送信号，报警模块提醒检验人员进行收获前处理细胞换液及羊水细胞加水仙素的处理。
进一步的，检测模块检测到样本条形码与模型中的预设样本条形码不一致或检测模块检测到检验人员操作动作的图像与模型中预设检验人员操作动作的图像不一致时，检测模块发送信号至报警模块，报警模块进行报警。
进一步的，报警模块包括相互连接的声音报警器和控制面板，控制面板与检测模块无线通信连接，当报警模块收到检测模块的信号时，声音报警器进行报警，检验人员操作控制面板查看报警信息并停止报警。
进一步的，摄像头设于检验人员的胸卡上，摄像头与记录模块无线通信连接，摄像头记录羊水细胞样本核收、羊水细胞培养、羊水细胞收获、羊水细胞制片全过程的视频，并记录样本条形码、检验人员操作动作、羊水细胞生长的图像。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、进行全过程质控保障，系统提前录入样本条形码、检验人员操作动作、羊水细胞生长图像信息的主要关键点，利用视觉算法对图像进行目标识别，监控并提醒监测人员，减少操作过程的失误和试剂的错误，提高羊水染色体制备操作的成功率和效率，并且及时记录存档。样本处理超时提醒或样本处理节点提醒减轻了实验室人员的工作负担，预防人为因素产生不良质量因素，使其更专注于解决实验室过程中的关键问题；
2、质量控制中的异常检测和预警功能，系统能够快速识别任何潜在的认为失误，并立即发出预警通知。为实验室人员提供了早期介入的机会，有助于防止潜在的错误扩大化，保证医学结果的准确性；
3、建立统一的标准化流程例如羊水细胞培养收获制片，羊水细胞生长情况收获时机的把控、或者样本合格标准的判定人为因素较大，系统判定大大改善了这一环节人工难度，类似严格需要人工操作的项目也可以通过此功能解决该瓶颈问题；
4、部分操作环节需要双人核对，该系统实时监控警报功能，可改变这个环节实现单人操作也可确保质量控制，实现人员配置最优化，类似项目也可以通过此功能解决该问题；
5、该监控系统操作人员只需类似胸卡样式佩戴便捷小巧操作简单；
6、质量操作实时记录可追溯减少检验人员大量记录工作量或者记录不实时等问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本技术方案中如未明确说明的部件型号、材料名称、连接结构、控制方法、算法等特征，均视为现有技术中公开的常见技术特征。
实施例1
本实施例提供一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，包括：报警模块、服务器、摄像头；
服务器包括检测模块和记录模块，摄像头与记录模块通信连接，检测模块与记录模块通信连接，报警模块与检测模块通信连接；
摄像头用于记录羊水染色体制备操作全流程中样本、处理时间、手工操作的视频并发送至记录模块，记录模块用于记录检测羊水染色体制备操作全流程并存档；
检测模块用于检测羊水染色体制备操作全流程中样本、处理时间、手工操作是否出错；检测模块中加载有YoloV5视觉检测模型，检测模块提取记录模块中的视频并利用YoloV5模型对服务器中每一帧图像进行目标识别，并将每一帧图像的识别置信度与第一预设值进行比较，当图像的识别置信度低于第一预设值时，表示为不需要识别的对象，开始识别下一帧图像，当图像的识别置信度高于第一预设值而低于第二预设值时，则认定为错误操作，此时检测模块发送信号至报警模块进行报警，当图像的识别置信度高于第二预设值时，则是正确操作，开始下一帧图像的识别；
报警模块用于提醒检验人员在羊水染色体制备操作全流程中是否出错以及是否进行下一步。
在具体实施方式中，YoloV5视觉检测模型的训练过程包括：
S1：数据准备：收集包含目标标注信息的图像数据集，并将图像和对应的标注信息组织成YoloV5支持的格式；
S2：配置训练参数：在YoloV5的配置文件中设置训练参数，包括数据集路径、模型架构、超参数，并调整学习率、批量大小、训练轮数；
S3：输入数据进行训练：输入S1中的数据，开始对模型进行训练，在命令行中运行训练命令，模型根据训练集的数据进行权重更新；
S4：监控训练过程：在训练过程中，通过可视化工具监控模型的训练进度和性能指标，包括：损失函数的变化、训练集和验证集上的准确率；
S5：模型评估和调优：在训练过程中，使用验证集对模型进行评估，根据评估结果对模型进行调整和优化、调整超参数、增加数据增强；
S6：模型测试和部署：训练完成后，使用测试集对模型进行最终的性能评估，然后用训练好的模型进行目标检测任务。
在具体实施方式中，S1中的图像数据集包括：识别码、检验人员操作动作、羊水细胞生长图像、样本颜色。
在具体实施方式中，识别码包括操作流程中应用的条形码、识别码、特定顺序编码、试剂耗材条形码。
在具体实施方式中，检验人员操作动作包括：羊水样本接种、羊水细胞收获、羊水细胞制片过程中的操作动作。
在具体实施方式中，羊水细胞生长图像包括：羊水细胞培养过程中贴壁细胞层的背景上出现圆形细胞的图像。生长较旺盛且呈现较多圆形透亮的细胞时，能收到较多的中期细胞，要根据细胞的生长状况，来决定所要收获的时间。收获标准：①于10倍目镜和4倍物镜下观察：以梭长形羊水细胞 （AF 细胞）为主要类型的生长细胞，形成的细胞克隆呈1个或1个以上的完整视野。②培养瓶中有2~3个以上细胞克隆，且每个细胞克隆中存在有20个以上的圆形、双圆形或葡萄状态透亮细胞。③细胞克隆中央的细胞开始老化，克隆周边细胞生长旺盛。培养后样本观察时间节点设置提醒一般5天后镜下观察，可见成纤维样或上皮细胞生长，当细胞生长旺盛，在贴壁细胞层的背景上出现圆形细胞时，监测模块提醒检验人员换上完全培养基，继续培养 24-48 小时，如细胞生长状况好，即可加入秋水仙素 0.04-0.08µg/ml, (1ml注射器垂直加 20µg/ml秋水仙素2滴)4-6 小时左右后行细胞学处理。
在具体实施方式中，检测模块检测到羊水细胞培养过程中贴壁细胞层的背景上出现圆形细胞的图像时，检测模块向报警模块发送信号，报警模块提醒检验人员进行收获前处理细胞换液及羊水细胞加水仙素的处理。
在具体实施方式中，检测模块检测到样本条形码与模型中的预设样本条形码不一致或检测模块检测到检验人员操作动作的图像与模型中预设检验人员操作动作的图像不一致时，检测模块发送信号至报警模块，报警模块进行报警。
在具体实施方式中，报警模块包括相互连接的声音报警器和控制面板，控制面板与检测模块无线通信连接，当报警模块收到检测模块的信号时，声音报警器进行报警，检验人员操作控制面板查看报警信息并停止报警。
在具体实施方式中，摄像头设于检验人员的胸卡上，摄像头与记录模块无线通信连接，摄像头记录羊水细胞样本核收、羊水细胞培养、羊水细胞收获、羊水细胞制片全过程的视频，并记录样本条形码、检验人员操作动作、羊水细胞生长的图像。
本实施例中未详尽说明的构件均为可以在公开渠道购买的现有的构件。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，其特征在于，包括：报警模块、服务器、摄像头；
所述服务器包括检测模块和记录模块，所述摄像头与所述记录模块通信连接，所述检测模块与所述记录模块通信连接，所述报警模块与所述检测模块通信连接；
所述摄像头用于记录羊水染色体制备操作全流程中样本、处理时间、手工操作的视频并发送至记录模块，所述记录模块用于记录检测羊水染色体制备操作全流程并存档；
所述检测模块用于检测羊水染色体制备操作全流程中样本、处理时间、手工操作是否出错；所述检测模块中加载有YoloV5视觉检测模型，所述检测模块提取所述记录模块中的视频并利用YoloV5模型对服务器中每一帧图像进行目标识别，并将每一帧图像的识别置信度与第一预设值进行比较，当图像的识别置信度低于第一预设值时，表示为不需要识别的对象，开始识别下一帧图像，当图像的识别置信度高于第一预设值而低于第二预设值时，则认定为错误操作，此时所述检测模块发送信号至所述报警模块进行报警，当图像的识别置信度高于第二预设值时，则是正确操作，开始下一帧图像的识别；
所述报警模块用于提醒检验人员在羊水染色体制备操作全流程中是否出错以及是否进行下一步。
2.根据权利要求1所述的一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，其特征在于，所述YoloV5视觉检测模型的训练过程包括：
S1：数据准备：收集包含目标标注信息的图像数据集，并将图像和对应的标注信息组织成YoloV5支持的格式；
S2：配置训练参数：在YoloV5的配置文件中设置训练参数，包括数据集路径、模型架构、超参数，并调整学习率、批量大小、训练轮数；
S3：输入数据进行训练：输入S1中的数据，开始对模型进行训练，在命令行中运行训练命令，模型根据训练集的数据进行权重更新；
S4：监控训练过程：在训练过程中，通过可视化工具监控模型的训练进度和性能指标，包括：损失函数的变化、训练集和验证集上的准确率；
S5：模型评估和调优：在训练过程中，使用验证集对模型进行评估，根据评估结果对模型进行调整和优化、调整超参数、增加数据增强；
S6：模型测试和部署：训练完成后，使用测试集对模型进行最终的性能评估，然后用训练好的模型进行目标检测任务。
3.根据权利要求2所述的一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，其特征在于，所述S1中的图像数据集包括：识别码、检验人员操作动作、羊水细胞生长图像、样本颜色。
4.根据权利要求3所述的一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，其特征在于，所述识别码包括操作流程中应用的条形码、识别码、特定顺序编码、试剂耗材条形码。
5.根据权利要求3所述的一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，其特征在于，所述检验人员操作动作包括：羊水样本接种、羊水细胞收获、羊水细胞制片过程中的操作动作。
6.根据权利要求3所述的一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，其特征在于，所述羊水细胞生长图像包括：羊水细胞培养过程中贴壁细胞层的背景上出现圆形细胞的图像。
7.根据权利要求6所述的一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，其特征在于，所述检测模块检测到羊水细胞培养过程中贴壁细胞层的背景上出现圆形细胞的图像时，所述检测模块向所述报警模块发送信号，所述报警模块提醒检验人员进行收获前处理细胞换液及羊水细胞加水仙素的处理。
8.根据权利要求3所述的一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，其特征在于，所述检测模块检测到所述样本条形码与模型中的预设样本条形码不一致或所述检测模块检测到检验人员操作动作的图像与模型中预设检验人员操作动作的图像不一致时，所述检测模块发送信号至所述报警模块，所述报警模块进行报警。
9.根据权利要求1所述的一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，其特征在于，所述报警模块包括相互连接的声音报警器和控制面板，所述控制面板与所述检测模块无线通信连接，当所述报警模块收到所述检测模块的信号时，所述声音报警器进行报警，检验人员操作控制面板查看报警信息并停止报警。
10.根据权利要求1所述的一种羊水染色体制备操作全流程实时监控提醒与记录系统，其特征在于，所述摄像头设于所述检验人员的胸卡上，所述摄像头与所述记录模块无线通信连接，所述摄像头记录羊水细胞样本核收、羊水细胞培养、羊水细胞收获、羊水细胞制片全过程的视频，并记录样本条形码、检验人员操作动作、羊水细胞生长的图像。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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