[发明专利]一种医学实验室的数字孪生系统与方法

说明书

本发明提出一种医学实验室的数字孪生系统与方法，包括医学实验室物理实体和医学实验室数字孪生体。医学实验室数字孪生系统按照数据采集、数据预处理、模型管理、反馈控制的路径设置组成。所述的数据采集模块和反馈控制模块实现医学实验室物理实体与医学实验室数字孪生体之间的同速率收敛的连接。本发明解决了医学实验室仪器设备、业务流程等资源的分散管理导致的资源浪费和效率低下的问题。

技术领域

本发明属于数字孪生和医学领域，涉及到一种针对医学实验室的数字孪生系统与方法。。

背景技术

随着科学技术的进步，按照《医疗机构临床检验项目目录（2013版）》医学实验室能够提供1462项检验项目，其中，临床体液、血液专业360项，临床化学检验专业347项，临床免疫、血清学专业458项，临床微生物专业152项，临床分子生物学及细胞遗传学专业145项。提供这些检验项目需要大量的医学检验设备以及通过信息网络进行连接整合的实验室流水线的工作完成标本上机、离心、分类、去盖、检测、复查等整个检验过程。医学实验室客观存在医学检验设备和试剂耗材类型众多且来源为多个厂家，设备和运维服务体系不同以及业务流程管理复杂等特点。因而医学实验室经常因为操作或设备故障导致服务中断，影响了患者的就医体验。2021年陈岳飞等人发表在《计量科学与技术》第65卷第6页的论文《数字孪生技术在医疗健康领域的应用及研究进展》中提到在医疗健康领域，数字孪生首先应用于医疗设备的预测性维护，并优化设备的速度和能耗等方面性能，以完成医院生命周期的优化。2021年胡天亮等人在《生物医学工程研究》第40卷第1页发表的论文《数字孪生诊疗系统的研究》中指出针对医疗设备采集相关使用参数，建立医疗设备模型，可以对其进行评估，实现医疗设备寿命预测以及故障智能诊断维护。2020年申请的中国专利“基于数字孪生体的医疗设备定位方法、系统和存储介质”提出了，以楼房标识号、房间标识号及医疗设备标识号分别作为楼房数字孪生体、房间数字孪生体及医疗设备数字孪生体的位置标识，解决的医疗设备位置频繁变动，无法及时地获知其位置的问题。上述研究均是在设备层面引入数字孪生解决设备本身的某一方面问题，没有涉及对医学实验室业务系统的数字孪生技术研究。以医学实验室为研究对象，作为一个有机体采用数字孪生技术来实现对医学实验室资源的系统化整合与运转的需求尤为迫切。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够系统性运营医学实验室的数字孪生系统与方法。

第一方面，本申请提供了一种医学实验室的数字孪生系统，系统包括医学实验室物理实体和医学实验室数字孪生体。其中医学实验室物理实体由各个检验类别的流水线、仪器设备、信息网络、辅助设备、数据采集模块、数据控制模块、库房和水电房等配套设施组成。实验室数字孪生体包括终端操作模块、数据预处理模块、模型管理模块、数据存储模块和管理控制模块组成。医学实验室数字孪生系统按照数据采集、数据预处理、模型管理、反馈控制的路径设置组成。所述的数据采集模块和反馈控制模块实现医学实验室物理实体与医学实验室数字孪生体之间的同速率收敛的连接。

数据采集模块，用于获取医学实验室中所有仪器设备和辅助设备的属性、运行与使用数据以及业务流程运行相关数据。

反馈控制模块，用于接受医学实验室数字孪生体对仪器设备、辅助设备或业务流程发出的控制指令，并按照控制指令驱动仪器设备、辅助设备或业务流程。

终端操作模块，用于执行对医学实验室数字孪生体的人机交互操作。

数据预处理模块，用于实现从数据采集模块采集的多源异构数据在逻辑上或物理上有机的汇集；数据质量的提升，实现数据的准确性、完整性、一致性；以及根据业务需求发掘数据价值。

模型管理模块，对于医学实验室物理实体基于几何模型、物理模型、规则模型、行为模型的维度构建模型。并提供对模型的增加、删除、修改、查询功能。

数据存储模块，提供对各种类型数据、文件、对象的临时性或持久化存储功能。