一种智能输血控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种智能输血控制方法和系统，所述控制方法包括：获取在当前时间窗口内，加热装置输入端的流入血液温度序列、以及加热装置输出端的流出血液温度序列；根据所述流出血液温度序列，预测未来时刻的预测流出血液温度；计算所述预测流出血液温度与预设温度的差值，判断所述差值是否大于预设阈值，若是，根据所述流入血液温度序列，预测未来时刻的预测流入血液温度；基于所述差值、预测流入血液温度、预测流出血液温度，根据血液热传递模型计算得到加热装置的目标输出温度；根据所述目标输出温度调整加热装置的工作参数。本发明专利技术的方法能够在控制速度的同时消除温度超调，进而提高恒温控制效果，降低患者输血时的不适感。降低患者输血时的不适感。降低患者输血时的不适感。

【技术实现步骤摘要】
一种智能输血控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及输血控制
，尤其涉及一种智能输血控制方法和系统。

技术介绍

[0002]输血治疗是血液科临床治疗的重要组成部分，是抢救生命和防治疾病的主要手段之一。为了最大程度保证血液质量，血液通常是低温保存的，在某些临床治疗场景中，例如大量快速输血或病人在低体温休克状态时，需要预先对血液进行加温处理，以降低患者的身体负担。
[0003]现有的血液加温处理方法，通常是直接将血袋放入恒温水浴箱37℃加温5
‑
10分钟后再向患者输血，这虽然在一定程度上提高了血液的温度，但是由于输血过程时间较长，血袋中的血液在室温下会再次降温，使患者在输血过程的后期产生不适感。针对上述情况，市场上出现了用于在输血过程中持续加热的输血加温装置，例如公开号为CN113908384A的专利文献，提供了一种智能输液输血加温仪，包括电源、控制器、滴速检测模块和加热套管，基于加热套管输入端和输出端温度、滴速以及环境温度等实时信息，应用PID(proportional
‑
integral
‑
derivative，比例积分微分)控制算法，对流经加热套管输出的液体温度进行连续、精准的动态控制，以使其达到预设温度。但是，上述加温仪基于PID控制算法控制血液加热过程的控制效果并不理想。由于热量通过加热套管传递到输血器内具有迟滞特性，常规的PID控制算法的控制速度和超调量很难做到兼容。如果提高控制速度，由于热传递的迟滞特性，容易产生温度超调；如果保证加热管的温度平稳地到达预设温度，则控制速度会相应降低。因此，基于常规的PID控制算法，很难在输血过程中对血液达到较佳的恒温加热控制效果。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种智能输血控制方法和系统，其解决了现有技术中，难以兼容控制速度和超调量，恒温加热控制效果不佳的技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供一种智能输血控制方法，用于控制经输血器输入人体的血液的温度，所述控制方法包括：
[0009]获取在当前时间窗口内，加热装置输入端的流入血液温度序列、以及加热装置输出端的流出血液温度序列；所述加热装置设置于输血器的软管上，用于加热流经软管的血液；
[0010]根据所述流出血液温度序列，预测未来时刻的预测流出血液温度；
[0011]计算所述预测流出血液温度与预设温度的差值，判断所述差值是否大于预设阈值，若是，
[0012]根据所述流入血液温度序列，预测未来时刻的预测流入血液温度；
[0013]基于所述差值、预测流入血液温度、预测流出血液温度，根据血液热传递模型计算得到加热装置的目标输出温度；
[0014]根据所述目标输出温度调整加热装置的工作参数。
[0015]可选地，所述加热装置包括同轴包覆于软管外侧的加热套，所述血液热传递模型为：
[0016][0017]公式(1)中，ρ表示血液的密度；
[0018]r表示软管的内壁半径；
[0019]L表示加热套的长度；
[0020]C
p
表示血液的比热容；
[0021]q表示基于流量测量步骤得到的血液流量；
[0022]T
o
表示加热套输出端的预测流出血液温度；
[0023]T
i
表示加热套输入端的预测流入血液温度；
[0024]h表示软管热交换系数；
[0025]S表示软管的内腔横截面积；
[0026]T
s
表示加热套的输出温度；
[0027]表示预测流出血液温度与预设温度的差值。
[0028]可选地，所述流量测量步骤包括：
[0029]通过设置于输血器滴管上的滴速传感器采集血液滴速，基于所述血液滴速，根据公式(2)计算得到血液流量；所述公式(2)为：
[0030][0031]公式(2)中，q表示血液流量；
[0032]ρ表示血液的密度；
[0033]k表示血液滴速；
[0034]λ表示输血器的点滴系数；
[0035]S表示软管的内腔横截面积。
[0036]可选地，所述根据所述流出血液温度序列，预测未来时刻的预测流出血液温度，包括：
[0037]对所述流出血液温度序列进行数据预处理操作，得到预处理的数据序列；
[0038]将所述预处理的数据序列输入温度预测模型进行预测，得到未来时刻的预测流出血液温度；
[0039]其中，所述温度预测模型为基于预先的训练过程得到的，具有适合的模型参数的模型。
[0040]可选地，所述温度预测模型包括深度残差神经网络模型、长短期记忆神经网络模型、隐马尔可夫模型、ARIMA(Autoregressive Integrated Moving Average model，差分整
合移动平均自回归)预测模型、灰度预测模型中的任意一种。
[0041]可选地，所述温度预测模型为ARIMA预测模型，所述数据预处理操作包括：
[0042]对所述流出血液温度序列进行平稳性检验，判断所述流出血液温度序列是否是平稳的，
[0043]若是，将所述流出血液温度序列作为预处理的数据序列；
[0044]若否，对所述流出血液温度序列进行差分运算，得到平稳的差分序列，将所述平稳的差分序列作为预处理的数据序列。
[0045]可选地，所述预先的训练过程包括：
[0046]A1、基于加热装置的历史加热数据，采用滑动窗口法，获取加热装置输出端的多个历史流出血液温度序列并进行数据预处理操作，将得到的预处理的数据序列作为样本数据；
[0047]A2、基于所述样本数据，根据自相关函数和偏自相关函数构建初始ARIMA模型，并计算ARIMA残差；
[0048]A3、基于所述ARIMA残差进行残差检验，判断所述残差检验是否符合预设的标准，
[0049]若是，则将所述初始ARIMA模型作为训练好的ARIMA预测模型输出；
[0050]若否，跳转至A2。
[0051]第二方面，本专利技术实施例还提供一种智能输血控制系统，用于控制经输血器输入人体的血液的温度，包括：
[0052]加热装置，用于加热流经输血器软管的血液；
[0053]温度采集模块，用于实时采集加热装置输入端的流入血液温度序列、加热装置输出端的流出血液温度序列；
[0054]控制器模块，用于基于所述流出血液温度序列、流入血液温度序列、预设温度，根据血液热传递模型，确定加热装置的目标输出温度，用于加热装置根据所述目标输出温度调整工作参数；所述控制器模块是基于第一方面所述的智能输血控制方法实现的。
[0055]可选地，所述控制器模块包括：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能输血控制方法，用于控制经输血器输入人体的血液的温度，其特征在于，所述控制方法包括：获取在当前时间窗口内，加热装置输入端的流入血液温度序列、以及加热装置输出端的流出血液温度序列；所述加热装置设置于输血器的软管上，用于加热流经软管的血液；根据所述流出血液温度序列，预测未来时刻的预测流出血液温度；计算所述预测流出血液温度与预设温度的差值，判断所述差值是否大于预设阈值，若是，根据所述流入血液温度序列，预测未来时刻的预测流入血液温度；基于所述差值、预测流入血液温度、预测流出血液温度，根据血液热传递模型计算得到加热装置的目标输出温度；根据所述目标输出温度调整加热装置的工作参数。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述加热装置包括同轴包覆于软管外侧的加热套，所述血液热传递模型为：公式(1)中，ρ表示血液的密度；r表示软管的内壁半径；L表示加热套的长度；C
p
表示血液的比热容；q表示基于流量测量步骤得到的血液流量；T
o
表示加热套输出端的预测流出血液温度；T
i
表示加热套输入端的预测流入血液温度；h表示软管的热交换系数；S表示软管的内腔横截面积；T
s
表示加热套的输出温度；表示预测流出血液温度与预设温度的差值。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述流量测量步骤包括：通过设置于输血器滴管上的滴速传感器采集血液滴速，基于所述血液滴速，根据公式(2)计算得到血液流量；所述公式(2)为：公式(2)中，q表示血液流量；ρ表示血液的密度；k表示血液滴速；λ表示输血器的点滴系数；S表示软管的内腔横截面积。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述流出血液温度序列，预
测未来时刻的预测流出血液温度，包括：对所述流出血液温度序列进行数据预处理操作，得到预处理的数据序列；将所述预处理的数据序列输入温度预测模型进行预测，得到未来时刻的预测流出血液温度；其中，所述温度预测模型为基于预先的训练过程得到的，具有适合的模型参数的模型。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述温度预测模型包括深度残差神经网络模型、长短期记忆神经网络模型、隐马尔可夫模型、ARIMA预测模型、灰度预测模型中的任意一种。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述温度预测模型为ARIMA预测模型，所述数据预处理操作包括：对所述流出血液...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文东，杨玉昌，曲娜，张敏，
申请(专利权)人：潍坊医学院附属医院，
类型：发明
国别省市：