一种分区给药的可调式鞘内泵输注系统

本发明涉及过程控制，特别是指一种分区给药的可调式鞘内泵输注系统。

背景技术：

1、过程控制技术领域主要涉及对连续或离散过程中的关键变量进行测量、设定、调节与稳定控制，其核心事项围绕过程参数的获取、目标值的设定、控制量的计算输出以及执行机构的驱动展开，并通过比较实际过程量与目标值之间的偏差，对泵送、阀控、推进等执行动作进行调节，从而形成以测量、比较、调节为基本逻辑的控制方法体系，其中传统鞘内泵输注系统是指将药液储存在植入式泵体内，并依靠泵体产生的推送压力，经导管将药液输送至脊髓蛛网膜下腔的给药装置与控制方式，该类系统在鞘内给药过程中主要针对输注速率与总剂量进行控制，通常采用单一输注通路，通过微型电机或压电驱动机构推动活塞或隔膜产生压力，使药液经单根导管及其末端出口或固定孔径侧孔释放，并借助止回结构、防虹吸结构及压力平衡结构维持输注状态的稳定性。

2、现有鞘内泵分区输注控制多依赖经验设定或简化比例分配方式，难以将多腔导管的结构差异、侧孔泄放特性与通路压降关系转化为可计算的网络约束，导致配比计算阶段缺乏可达性边界判定，容易将因压降过大而无法开启止回阀的分区纳入目标分配，使理论配比在执行端天然不可实现，出现某分区长期欠供而其他分区被动超供的现象，同时，分区流量往往以连续比例形式给出，但微阀开度具备档位离散特征，实际执行时需要人工将连续结果折算为档位组合，折算过程中产生的误差无法形成守恒补偿机制，导致周期总输注量与目标剂量出现系统性偏移，误差在多周期累积后造成疗效波动，在压力上限、防虹吸阈值、止回阀开启压差等多重压力约束共同存在时，传统流程缺乏统一的可行性校验链路，可能出现分区之间逆向压差竞争，诱发局部回流或异常波动，影响输注稳定性，此外，控制指令下发通常缺少回读一致性校验，阀门档位或泵压设定在通信干扰或执行偏差情况下难以及时发现，造成实际执行状态与设定状态不一致，例如某分区阀门未切换到预期档位却仍被视为已生效，导致分区剂量失配并增加术后调参与随访成本。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的技术问题，本发明实施例提供了一种分区给药的可调式鞘内泵输注系统，所述系统包括：导管参数采集模块、输注计划解析模块、分区控制计算模块、阀门档位计算模块和执行校验调控模块；

2、所述导管参数采集模块，将送药区域划分为不同分区，采集鞘内泵对应各分区的导管参数，输出各分区导管的等效流阻；

3、所述输注计划解析模块，采集各分区的单位时间给药量与输注周期时长，输出各分区对应的周期给药量；

4、所述分区控制计算模块，基于各分区的周期给药量与等效流阻，采集鞘内泵压力上限和微阀开启压差，输出生成各分区在鞘内泵工作下的控制权重；

5、所述阀门档位计算模块，采集鞘内泵压力设定值、微阀档位表，根据各分区的控制权重与输注周期时长，输出各微阀档位在输注周期时长的总体给药量，将各总体给药量与周期给药量对比，确定与周期给药量最接近的微阀档位，计算误差给药量，并通过档位调整进行误差回填，生成阀门档位组合；

6、所述执行校验调控模块，基于阀门档位组合对各分区微阀控制，实时监测各分区导管的药液输出流量，当实际输出流量与对应档位的理论流量存在偏差时，计算累计送药量与周期给药量差值得到剩余给药量，根据剩余给药量对阀门档位组合中的后续档位进行动态调整。

7、作为本发明的进一步方案，所述导管参数采集模块包括：

8、导管测量子模块，获取送药区域信息，将送药区域分为多个分区，采集鞘内泵对应的各分区导管长度值、内径值及材料标识参数，汇总输出各分区导管尺寸参数集合；

9、参数整合子模块，基于各分区导管尺寸参数集合，获取各分区导管内径平方项与长度项，针对同一分区执行内径平方项与长度项的比值运算，并将该比值与材料标识参数一一映射得到的阻尼系数执行逐项乘积集合运算，汇总生成各分区导管流动阻尼系数；

10、流阻换算子模块，根据各分区导管流动阻尼系数，获取鞘内泵采集的单一稳定输出流量数值作为统一流量基准值，调用该流量基准值与各分区流动阻尼系数执行对应乘积运算，生成各分区导管的等效流阻。

11、作为本发明的进一步方案，所述输注计划解析模块包括：

12、输注参数采集子模块，采集各分区单位时间给药量数值与各分区输注周期时长数值，汇总生成各分区输注参数集合。

13、作为本发明的进一步方案，所述输注计划解析模块包括：

14、给药量换算子模块，根据各分区输注参数集合，对单位时间给药量与输注周期时长执行乘积运算，建立分区对应的给药量映射关系，生成各分区对应的周期给药量。

15、作为本发明的进一步方案，所述分区控制计算模块包括：

16、分区负载计算子模块，基于各分区周期给药量与等效流阻，对周期给药量数值与等效流阻数值执行乘积运算，并依据分区标识完成结果对应记录，生成各分区输注负载值；

17、泵压约束采集子模块，采集鞘内泵压力上限数值和微阀开启压差数值，将鞘内泵压力上限数值与止回阀开启压差数值执行差值运算，得到泵体可用压力区间值。

18、作为本发明的进一步方案，所述分区控制计算模块包括：

19、权重生成子模块，根据各分区输注负载值与泵体可用压力区间值，并将两个数值与泵体可用压力区间值执行比例映射运算，生成各分区在同一泵工作条件下的控制权重。

20、作为本发明的进一步方案，所述阀门档位计算模块包括：

21、档位给药量计算子模块，采集鞘内泵压力设定值与微阀档位表，基于分区控制权重与输注周期时长，调用微阀档位表中各档位对应的流量参数，将流量参数与分区控制权重及输注周期时长执行乘积运算，并依据档位标识完成数值对应记录，生成各微阀档位总体给药量；

22、档位匹配判断子模块，根据各微阀档位总体给药量与各分区周期给药量，对两类给药量数值执行差值运算，并将差值绝对值与全部档位差值集合进行比较处理，得到差值最小对应的微阀档位标识值。

23、作为本发明的进一步方案，所述阀门档位计算模块包括：

24、组合修正生成子模块，基于微阀档位标识值，调用对应微阀档位总体给药量与周期给药量，对两者执行差值运算获取误差给药量值，并依据误差给药量值对相邻档位给药量执行增减调整运算，建立多档位给药量组合关系，生成阀门档位组合。

25、作为本发明的进一步方案，所述执行校验调控模块包括：

26、档位控制子模块，基于阀门档位组合对各分区微阀控制，监测各分区导管药液输出流量，采集微阀当前档位标识参数及对应时刻理论流量数值，将实时的药液输出流量与档位标识参数对应的理论流量数值执行差值比较，生成各分区的流量偏差值；

27、偏差核算子模块，当判断流量偏差值不为零时，求和计算对应分区内累计送药量，调用周期给药量并与累计送药量执行差值运算，得到各分区剩余给药量，并将剩余给药量数值按分区汇总，生成剩余给药量集合。

28、作为本发明的进一步方案，所述执行校验调控模块包括：

29、档位调整子模块，针对剩余给药量集合，调用阀门档位组合中未执行的后续档位参数，对后续档位序列进行逐项调整，生成阀门档位组合调整结果。

30、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

31、本发明中，分区采集导管参数并换算等效流阻，使差异可量化，按单位时间给药量与周期时长得到分区周期目标，引入泵压上限与微阀开启压差约束，计算控制权重实现多分区压力分配，依据档位表匹配最接近给药量并回填误差，监测实际流量偏差，换算剩余量动态改档，使周期内偏差收敛，提升分区一致性与剂量精度，并降低欠供超供风险。