磁共振多参量安全实时监测分级预警方法及系统

本发明涉及磁共振成像设备安全监控，尤其是涉及磁共振多参量安全实时监测分级预警方法及系统。

背景技术：

1、现有磁共振成像设备安全监控方案通常仅针对单一物理参数设置固定阈值进行超限报警，例如监测设备温度或射频功率。然而，磁共振成像设备在运行过程中会产生电磁场、射频功率、热效应、机械振动等多物理场耦合作用，单一参数的异常难以反映设备整体安全状态的退化趋势。例如，磁共振扫描中局部比吸收率升高不仅受射频功率影响，还受患者介电特性、环境温度、扫描序列等多因素耦合作用，仅依赖单参数监测无法准确评估实际安全裕度。此外，现有预警方案大多采用静态阈值判断，仅能输出“正常/异常”二值结果，无法根据风险等级实施差异化的分级干预策略，缺乏基于实时安全状态、扫描场景和患者个体特征的自适应阈值调整能力。

2、部分现有技术引入边缘计算或联邦学习以改善数据处理效率与隐私保护。一些系统将数据采集与预处理部署在边缘节点，但边缘端仅执行简单的数据格式转换，未能承担复杂的安全评估和分级决策推理；另有一些方案将联邦学习用于跨机构的医学模型协同训练，但其应用场景并非实时设备安全监测。同时，多数现有方案仍依赖云平台进行集中式数据处理，导致数据采集、传输与处理的端到端延迟较大（秒级至分钟级），难以满足磁共振成像设备安全监控对毫秒级实时响应的要求。此外，为了提高预警准确性而采集的运行日志中包含患者敏感信息（如介电特性、体表温度等），集中式处理模式存在患者隐私泄露的法律合规风险。

3、在安全响应方面，现有技术大多仅停留在报警提示层面，当检测到安全风险时只能发出声光报警，而无法自动执行诸如降低射频功率、暂停扫描序列或切断关键电源等硬件级操作。由于缺乏自动化的安全干预能力，操作人员的响应延迟或处置不当可能导致严重的安全事故。因此，亟需提供一种能够实现多物理场综合监测、动态自适应分级预警、边缘实时计算与隐私保护相结合、且具备自动安全干预能力的磁共振成像设备安全状态监测与分级预警方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供磁共振多参量安全实时监测分级预警方法及系统，以解决现有技术中监测维度单一、无法动态自适应分级预警的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了磁共振多参量安全实时监测分级预警方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、采集磁共振设备运行过程中的多物理场传感数据，并在边缘端对多物理场传感数据进行预处理，得到预处理后的多物理场传感数据；

4、步骤s2、基于预处理后的多物理场传感数据，构建电磁场、热场与力场之间的多物理场耦合模型，生成描述设备当前安全状态的综合风险图谱；

5、步骤s3、基于综合风险图谱，构建包括基础安全指标、动态响应指标和环境耦合指标的多层次复合指标评估体系，生成复合安全指标向量；

6、步骤s4、将复合安全指标向量输入至改进型群智能优化算法，对复合安全指标的融合权重进行全局寻优，输出最优权重分配方案，并基于最优权重分配方案计算综合安全评分；

7、步骤s5、根据综合安全评分确定当前风险等级，并对未来预定时间窗口内的安全状态进行滚动预测，根据预测趋势动态调整风险等级；

8、步骤s6、依据风险等级匹配并执行对应的分级干预策略，并将本次评估及干预的数据作为反馈数据用于模型的在线更新。

9、本发明还提供了磁共振多参量安全实时监测分级预警系统，包括：

10、多物理场传感数据采集与预处理模块，用于采集磁共振设备运行过程中的多物理场传感数据，并在边缘端对多物理场传感数据进行预处理，得到预处理后的多物理场传感数据；

11、多物理场耦合建模模块，用于基于预处理后的多物理场传感数据，构建电磁场、热场与力场之间的多物理场耦合模型，生成描述设备当前安全状态的综合风险图谱；

12、多层次复合指标评估模块，用于基于综合风险图谱，构建包括基础安全指标、动态响应指标和环境耦合指标的多层次复合指标评估体系，生成复合安全指标向量；

13、权重优化与综合评分模块，用于将复合安全指标向量输入至改进型群智能优化算法，对复合安全指标的融合权重进行全局寻优，输出最优权重分配方案，并基于最优权重分配方案计算综合安全评分；

14、风险等级判定与滚动预测模块，用于根据综合安全评分确定当前风险等级，并对未来预定时间窗口内的安全状态进行滚动预测，根据预测趋势动态调整风险等级；

15、分级干预与在线更新模块，用于依据风险等级匹配并执行对应的分级干预策略，并将本次评估及干预的数据作为反馈数据用于模型的在线更新。

16、因此，本发明采用上述的磁共振多参量安全实时监测分级预警方法及系统，有益技术效果如下：

17、（1）本发明通过构建电磁场、热场与力场的多物理场耦合快速代理模型，并建立基础安全指标、动态响应指标和环境耦合指标的多层次复合指标评估体系，解决了现有技术监测维度单一的问题。环境耦合指标可根据监测场景的风险特征对基础安全指标或动态响应指标进行独立或联合修正，使安全评估能够适应不同风险主导场景，提高了风险评估的准确性。

18、（2）本发明采用改进型灰狼优化算法对复合安全指标的融合权重进行全局寻优，结合四级动态风险等级体系和时序滚动预测，解决了现有技术采用静态阈值、无法实施差异化分级预警的问题。当综合安全评分呈单调下降趋势时提前上调风险等级，降低了误报率和漏报率。

19、（3）本发明采用边缘端预处理与实时决策、云端模型进化的分层架构，在边缘端执行数据降噪、时序对齐及本地差分隐私脱敏处理，数据采集到决策的端到端延迟满足毫秒级实时性要求，同时通过联邦学习机制使原始患者数据始终存储于本地，解决了集中式处理模式下的实时性不足与患者隐私泄露风险。根据风险等级匹配对应的分级干预策略，预警态自动执行参数动态调整，危险态通过硬件中断接口执行硬件级安全联锁操作，实现了从轻度预警到硬件联锁的全自动分级响应。

1.磁共振多参量安全实时监测分级预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的磁共振多参量安全实时监测分级预警方法，其特征在于，步骤s1中的预处理进一步包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的磁共振多参量安全实时监测分级预警方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的磁共振多参量安全实时监测分级预警方法，其特征在于，步骤s3包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的磁共振多参量安全实时监测分级预警方法，其特征在于，步骤s4中改进型群智能优化算法为改进型灰狼优化算法，其全局寻优过程具体包括：

6.根据权利要求5所述的磁共振多参量安全实时监测分级预警方法，其特征在于，步骤s4中综合安全评分的计算公式为：

7.根据权利要求1所述的磁共振多参量安全实时监测分级预警方法，其特征在于，步骤s5包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的磁共振多参量安全实时监测分级预警方法，其特征在于，预定时间窗口为5秒至30秒。

9.根据权利要求7所述的磁共振多参量安全实时监测分级预警方法，其特征在于，步骤s6包括以下步骤：

10.磁共振多参量安全实时监测分级预警系统，其特征在于，包括：