基于智能医疗区块链技术下丙泊酚在口腔和颌面外科麻醉中的应用

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​智能计算机技术的快速发展促进了人们生活水平的提高和整个智能系统的应用。

智能计算机技术的快速发展促进了人们生活水平的提高和整个智能系统的应用。在现代医学中,医生利用他们积累的经验和医学知识来诊断疾病并得出结论。为了有效地传承医生积累的诊断经验,研发人员提出了使用人工智能技术开发智能辅助医疗诊断系统的想法,智能医疗区块链技术可以协助医务人员进行诊断和治疗,并能提高有效性和精确性。那么基于智能医疗区块链技术对口腔和颌面外科麻醉中丙泊酚的使用效果会产生怎样的影响呢?在Journal of Healthcare Engineering杂志上发表的题为Applicationof Propofol in Oral and Maxillofacial Surgery Anesthesia Based on Smart MedicalBlockchain Technology的文章对此进行了详细的讨论。

1.前言

区块链技术是通过哈希索引形成链结构的数据库,由多个部分操作。区块链使用多个节点并分发对数据的多次访问,从而减少对中央互联网服务器的依赖性,并避免中央服务器因数据丢失而被破坏的可能性。区块链技术通过加密手段确保其完整性,并保障存储在区块链中的数据文件不会被篡改。本文基于区块链技术和医疗系统的特征,并且从传统医疗文件存储的局限性出发,设计了一个基于区块链的智能医疗救援系统。该系统可以帮助医生诊断和治疗,提高效率和准确性。

在口腔和颌面手术期间,由于手术区靠近呼吸道,术后出血,局部肿胀或术后治疗不当很容易导致气道阻塞。另一方面,患者及其家属常常无法接受预防性的气管切开术,气管导管经常被过早拔除,这些情况可能会带来致命的后果。随着ICU镇静技术的进步,术后气管插管保持自主呼吸逐渐成为主流选择,这改善了医疗安全性,也加快了患者的康复速度。在临床实践中,异丙酚是一种非常好的瞬态激动剂,可以表现出良好的镇静和麻醉效果。因此,研究基于智能医疗区块链技术的辅助预防手段在口腔和骨科麻醉中具有重要意义。

Tian等人发现,随着信息技术的发展,智能医学的概念逐渐出现。智能医疗保健使用物联网、大数据、云计算和人工智能等新一代信息技术,全面改造传统医疗系统,使医疗更加高效、方便和个性化。为了介绍智能医疗保健的概念,Tian先列出了支持智能医疗保健的一些关键技术,介绍了智能医疗保健在几个重要领域的发展现状,然后解释了智能医疗保健的问题,并提出了正确的解决方案,最后展望了智能医学的未来前景。Tian的这项研究是理论性的,但没有足够的0科学实践支撑。Yunfei认为,智能医疗保健作为一种新的医疗模式,可以为患者提供更高效、更优质的医疗服务。然而,智能医疗保健要求患者共享自己的生物学信息用于在线诊断。如果智能医疗数据共享系统缺乏有效的安全机制,这些敏感的生物学信息可能会被非法或者恶意滥用。此外,智能医疗保健系统也需要面对一些全新的挑战,如资源有限的物联网、身份盗窃攻击和内部攻击等。为了解决这些问题,Yunfei提出了一个基于SDN的智能医疗数据共享系统的安全实施框架。在这个框架下,每个患者在数据共享系统中都有一台专用虚拟机,每台虚拟机提供一套数据服务,可以发布给取得授权的消费者或物联网中其他相关物体。此外,虚拟机受基于SDN的网关保护,该网关提供防火墙机制并保证只有取得授权后才能访问患者的虚拟机。为了验证该框架的有效性和可行性,Yunfei使用POX控制器和Mininet模拟器搭建了实验系统。实验结果表明,该框架在不同测试场景下是有效的。随着信息流模型规模的扩大,该框架仍然可以很好地工作。然而这项研究依旧缺乏实验数据支持,并且缺乏说服力。Gili等人发现,尽管外科手术过程中会经常使用麻醉剂,但专家尚未就催眠麻醉剂的确切机制达成共识。分子水平、动物水平和人类研究表明,丘脑皮质联络障碍是大脑麻醉的重要组成部分。因此,Gili使用异丙酚来调节意识,并评估远程神经网络在意识变化过程中相互作用的差异。他使用功能性磁共振成像(fMRI)研究了异丙酚对15名健康志愿者大脑活动的影响。这种剂量可以在不失去意识的情况下产生轻度镇静,并产生血氧水平依赖效应。振荡波(<0.1 Hz)向跨功能连接的大脑区域发送信号,将数据视为图形或复杂的节点和链接网络,并使用特征向量中心(EC)来字符化大脑网络属性。对异丙酚轻度镇静下健康人fMRI数据的EC映射表明,丘脑中心点的减少与脑干桥脑中心点的增加有关,突显了这两种结构在调节意识方面的重要作用。具体而言,丘脑中心性的下降是由于它与皮层和皮质下区域分离造成的,而脑干中心性的增加可能是因为它在轻度镇静下对一些高中心皮层的影响。本实验很好地研究了异丙酚的相关作用原理,但实用性不高。

本文的创新性在于:(1)提出智能医疗机构系统的向量机数据分类算法和决策树数据分类算法;(2)设计针对智能医疗辅助系统的基于机器学习的LSTM神经网络(3)设计一个基于智能医疗区块链技术的应用系统,以帮助医师运用异丙酚进行口腔和颌面部外科麻醉。

2.基于智能医学的区块链技术指导异丙酚在口腔和颌面外科麻醉中的应用方法

近几十年来,医疗保健水平每天都在变化和改善。在诊断过程中生成了大量医疗数据和信息。由于在诊断或治疗过程中引入了大量的医疗机械和设备,以及无穷无尽的医疗设备规格,产生了大量不同类型的医疗数据信息。这导致医生不仅需要在日常工作中处理大量咨询工作,还必须分析大量医疗数据,导致他们常常需要在巨大压力下工作。繁重的工作量往往导致误诊的发生可能性增加。然而,在计算机处理技术引入后,随着医学数据信息的自动分析和处理加速,对有用信息的需求也在不断增长。

随着大规模医疗设备的引入,也产生了大量的医疗图像。这种类型的图像不同于普通图像:它们通常包含大量数据。如何从这些重要数据中提取重要信息已成为诊疗疾病的关键。如今,图像数据挖掘技术被广泛使用,通过使用专用计算机分析和处理医疗图像信息,它可以减少医生的工作量,并提高异丙酚在口腔和颌面部手术麻醉中的准确性。研究路线图见图一。

3.智能医疗辅助异丙酚在口腔颌面外科麻醉中的应用系统设计

系统设计原则和目标

1)稳定性和可靠性:稳定性和可靠性是信息系统最重要的质量特征。其临床应用将有效地减少患者的医疗费用,减少患者的住院时间,改善医院的标准化程序,并为医生提供诊断和治疗援助。系统应考虑设计、架构、设备选择、制造商的响应和维护能力,以及提供备件的能力,以确保将信息系统故障的可能性降至最低,影响最小化。此外,还有紧急情况应急计划。

2)可伸缩性:系统应该具有快速迁移和扩展的能力。

3)易于使用:临床医师在实际诊疗过程中有很多严格的标准和指南需要遵守。因此,系统建设应以满足临床业务需求为首要目标。在满足实用性和可靠性的前提下,应该尽可能方便用户操作,节省医务人员的时间,并提高系统的效率和易用性。临床路线的界面布局、操作程序、业务逻辑和专业语言必须符合医生的习惯、临床思维规则以及诊断和治疗程序,并有机地融入医生的工作场所。它可以有效地提高临床诊断和治疗的有效性和质量,并提高医疗保健管理的质量和有效性。

4)标准化:系统标准化是系统建设中最基本和最关键的一环。

5)进步性:该系统采用国内外先进的计算机软件和硬件技术、网络通信技术和信息处理技术,具有较高的性价比,并确保整个信息系统的有效运行。

6)安全性:该系统应遵循信息安全标准,临床路径系统应具有很强的数据安全、隐私和统计安全,以防止非法使用和伪造临床数据。为了确保系统的整体安全性,我们必须从应用程序软件、数据库、操作系统、网络功能、身份验证等方面彻底检查应用程序软件的安全功能,以防止非法用户入侵,确保数据的真实性、完整性、一致性和准确性,并提供可靠的数据迁移和转换机制,以防止数据丢失、重复、不一致、遗漏等严重影响数据质量的问题。

数据库管理系统设计

该数据库是一个通用和全面的数据收集,具有特定的模型、最低剩余量和高度的独立性,用于在特定范围内为不同用户所通用。数据库管理系统是一个用于添加、删除、修改和恢复数据库的操作和管理系统,是管理和维护数据库的软件。

1)系统知识库数据结构表的设计:在整理系统知识库数据后,使用SQL-Server2000创建数据表。相关知识表是在系统知识库中设计的;这种方法用于建立相应的数据表;由于空间有限,我们不会在这里重复它们。创建数据表后,您可以将数据输入SQL-Server2000环境。通过确定合理的数据表结构并将相应的知识边缘存储在表中,系统的知识可以存储在数据中。结合数据库访问技术,通过数据库管理模块,可以实现知识库的管理和维护等功能操作。

2)ADO数据库访问技术:该系统通过建立数据表将知识存储在数据库的知识库中。知识库是系统推理的基础。因此,它应该与数据库访问技术相结合,以实现对程序中数据库的访问。该系统使用ADO数据库访问技术,因为它不仅具有高效率,也易于使用,并具有某些高级功能。

ADO是一个对象控制器,独立于微软为访问编程接口而提供的语言(语言独立)。虽然oledbapi可以用于访问低级数据,但它只支持C和C++语言。ADO使用oledbapi实现更高层级的数据访问。与此同时,它还具有多种语言,如Visualc++、Visualbasic和Delphi。ADO的主要广告优势是易于使用,速度快,存储成本低。

典型的ADO编程序列始于与数据库建立连接。通常,ADOConnection对象可以由其他ADO对象的多个实例所共享和重用。以口腔和颌面部手术麻醉诊断数据库将作为实现ADO之间的联系的示范。

3)数据库管理模块的软件设计:数据库管理模块是数据库和用户之间的交互式界面,因此该模块的设计与用户对数据库的使用直接相关。在Delphi环境中通过ADO数据库访问技术接口编程和访问SQL-Server2000数据库文件可以实现以下功能:

(i)数据维护功能:用户可以向数据库添加、删除和修改数据,以实现数据库的持续改进。

(ii)数据查询操作:用户向系统提交查询请求后,数据库管理系统会将数据放入数据库,以找到符合问题条件的项目。查询时,仅允许打开数据库进行读取,以确保数据库中的数据不会更改。

(iii)数据浏览功能用于快速浏览数据库。

这篇文章的试验步骤见表1。

4.运用智能医疗区块链技术指导异丙酚在口腔和颌面外科麻醉中的应用

1 辅助系统性能分析

(1)测试数据集被分为三个不同的组;首先,测试原始训练集,系统训练集直接用作测试的测试数据,并获得最终结果;另一组是从测试集中选择部分数据作为测试集。它直接运行来分析结果;最后一组数据使测试数据集和训练集相互独立,没有任何数据重叠。培训集是所有情况下的病历数据。在随机抽样412例病例后,发现测试数据量占数据总量的93%,其余数据用作测试集。每组都进行了15次测试,结果进行了平均值并存储在表2中。

考虑到一些小医院接收的诊断和治疗患者不多,数据量对辅助诊断模型性能的影响应该得到考虑。为每次测试随机选择训练集。根据上述分析方法,具体操作处理方式如下:根据一定比例从训练集中选择数据进行测试。在我们的实验中,我们分别测试了三种情况:包含的数据量占训练集总数据的90%、80%和70%。判断辅助诊断模型在匹配不同数量的数据实例时的准确性,对每个案例进行15次测试,并平均最终结果并在表格中填写。由于辅助诊断模型有时在小型乡镇医院的应用,这些医院规模较小,因此可用于测试的数据数量很少,因此数据量可能会影响系统的性能。在我们的实验中,我们先后重新导出了实例数据的数量,并根据实验结果最终分析了撞击的大小。具体效果见表3和图2。

测试结果表明,训练集数据的数量对神经网络诊断模型的影响相对较大。LSTM网络运行时获得的结果与训练数据有很大的关系。

(2)在一定随机负载压力下测试算法的准确性,以进行负载预测。在测试中,选择每秒的查询率作为压力指示器。在30分钟内向系统发送随机数量的请求,并记录算法预测的负载值和实际负载值。具体结果见表4和图3。

因此,从图中可以看出,预测负载值基本符合实际负载值曲线,因此基于多个指标的负载算法可以满足服务自动缩放中预测负载的要求。

(3)以系统响应时间为评估指标,给出系统在三次二分热压力下的响应。不同压力下的系统运行条件见表5和图4。从图表中可以看出,智能医疗援助系统在测试环境中的三种不同压力条件下运行良好。

(4)测试系统业务接口,并将具体情况绘制到图表中,如表6和图5所示。从图表中可以看出,一般业务逻辑接口的响应时间约为41毫秒。接口返回的JSON数据的长度表明,当接口处理的业务逻辑更复杂时,通常需要多次查询数据库并执行数据集成,这需要很长时间;此外,当字段很多时,接口内响应时间主要用于数据传输。因此,影响接口重键时间长度的主要因素是业务逻辑的复杂性和返回数据的长度。因此,我们考虑缓存具有频繁查询和复杂查询逻辑的热数据,以减少数据库访问次数和系统请求的重新发送时间。

2 基于智能医疗区块链技术指导异丙酚在口腔和颌面外科麻醉中的应用

本文设计的智能医疗辅助系统基于智能医疗区块链技术,以帮助指导异丙酚在口腔和颌面部手术麻醉中的应用。本文采用了三组应用和分析策略,观察在该系统帮助下运用异丙酚进行麻醉的效果,并对相关不良反应进行了排序,具体情况见表7和图6。

异丙酚是一种静脉麻醉药,广泛用于临床麻醉工作中。异丙酚是烷基酚的衍生物,烷基酚具有很高的脂肪溶解度,不易溶于水。目前临床使用的制剂是一种乳液。异丙酚的麻醉机理尚未完全阐明。目前,人们认为它与GABAA受体的β亚基结合产生麻醉。如果异丙酚与阿片类麻醉诱导相结合,呼吸暂停的发生率将大大增加,呼吸暂停的持续时间可以长达60秒。研究还发现,异丙酚组的呼吸速率和脉搏氧饱和度在麻醉后发生了显著下降,呼吸抑制的发生率明显高于其他两组,因此,呼吸系统疾病患者在应用异丙酚时需要谨慎。

5.结论

智能医疗保健是人工智能、物联网、云计算、大数据和移动互联网等新医疗和卫生服务的总称。新一代信息技术,如传感器技术,与传统医疗和卫生服务密切相关。我们使用先进的互联网技术、互联网技术和移动通信技术来实现医疗与健康与服务的互联,并通过智能手段实现人员和资源之间的有效互动,以确保人们及时获得预防和治疗医疗服务;智能医疗在提高城市生活质量方面发挥了重要作用。

区块链技术具有基于点对点网络的分散服务、分布式存储和单个节点的集体维护的特点。它提高了数据的安全性,还可以为用户带来可靠的交易,并实现医疗数据共享和医疗互动。

随着医疗信息化的推进,建立完整的医疗辅助系统越来越重要。本文研究了如何构建一个简单的医疗辅助诊断系统,该系统旨在降低医生的工作压力,提高诊断准确性,并促进医院整体水平的提高。辅助医疗智能诊断系统基于医疗数据信息知识库,结合医生的医疗经验和要检查的患者的具体疾病状况,并使用先进的计算机处理和分析技术来帮助医生准确诊断。它不仅解决了患者的问题,还为刚刚参加工作的年轻医生提供了良好的学习和工作条件,促进了其医疗业务能力的发展,并为国家医疗和卫生行业的发展做出了贡献。

头头是道的点评

区块链技术是目前一种分布式分类帐技术,主要应用的行业为金融业。由于区块链技术具有非凡的安全性,因此医疗行业可能是目前可以应用区块链技术的热点行业。医疗信息的采集过程中最为重要的是保密性,我们可以通过区块链技术避免这些数据的不被泄露与完整性。对于医疗行业来说,利用区块链技术有三大核心优点。

1.首先是高冗余,因为每个节点都有备份,这使单点故障不会损害数据完整性。

2.其次是区块链上的数据无法被篡改、这对于医疗数据非常重要;因为医疗数据一旦被篡改很可能会导致重大伤害,而且在区块链上的任何篡改都会留下密码学上的数据从而被快速发现。

3.区块链技术能做到多私钥的复杂权限保管。

对于区块链和医疗健康领域的结合,最令人感到兴奋的不仅仅是上述三个优势,最主要的原因是因为区块链+医疗完全是一个全新的领域,随着企业和医疗机构看到区块链技术对于金融领域的影响,医疗机构将会在医疗健康领域中逐渐开始推广和实施该技术。

该研究是将区块链技术应用于丙泊酚在口腔颌面手术麻醉中的应用,通过区块链技术指导丙泊酚用药,减少了丙泊酚与阿片类药物协同使用时出现呼吸抑制等并发症的可能性,同时也增加了丙泊酚在临床上使用的安全性和精确性。

编译:吴逆明

审校、点评:陈洁

原始文献:

Yu Z, LiuY, Zhu C. Application of Propofol in Oral and Maxillofacial Surgery AnesthesiaBased on Smart Medical Blockchain Technology. J Healthc Eng. 2021 Apr1;2021:5529798. doi: 10.1155/2021/5529798. PMID: 33868618; PMCID: PMC8035006.

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