分区感知与数字孪生调控的造口护理系统、方法及其底盘

本发明涉及医疗护理器械与智慧健康管理，具体涉及一种对造口底盘边缘微渗漏、局部黏贴失效以及造口周围皮肤微环境变化进行分区感知、数字孪生分析和局部闭环调控的造口护理系统、方法及智能造口底盘。

背景技术：

1、造口术后患者需要长期佩戴造口底盘和造口袋。临床与居家护理中常见的问题包括：底盘边缘微渗漏导致皮肤长期潮湿和刺激；局部黏胶失效引起底盘翘边或脱落；排泄物酸碱度变化造成皮肤屏障破坏；以及袋体鼓胀、异味或堵塞造成的不适与护理延误。

2、现有的智能造口产品多侧重于袋内排泄物重量、袋内排泄物指标或袋体状态监测。该类方案通常在排泄物已经进入造口袋后才输出提示，难以及时捕捉发生在造口开孔周边黏胶层内的早期微渗漏，更难以对渗漏起始扇区和局部黏贴衰减路径进行定位。

3、另一类技术通过摄像、测距和云端分析实现造口外观评估，能够对造口形状、面积、颜色或造口周围皮肤状态进行阶段性评估。但由于底盘贴附后开孔边缘和黏胶层内部不可见，该类技术仍然无法对佩戴过程中的扇区级黏贴衰减和微渗漏扩展进行连续监测。

4、此外，通用的数字孪生健康管理技术虽然能够对个体数据进行建模和预测，但其建模对象通常为宏观人体状态或一般健康指标，缺少与造口底盘结构、皮肤表面形貌、黏胶层受潮受力条件以及扇区级物理执行机构相耦合的技术方案，因此难以直接解决造口护理中如何在底盘失效前识别微渗漏、定位目标扇区并实施局部干预的技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：现有技术难以在微渗漏形成明显外漏或袋重变化之前完成触发识别，难以区分造口开孔不同周向扇区的黏贴衰减程度，且难以将分析结果直接转化为针对目标扇区的局部物理干预动作。

2、本发明旨在实现：在造口开孔周向建立可早期采样的微流控监测结构；将湿度、阻抗、ph/离子、压力/形变等多模态信号映射为扇区级状态变量；结合个体造口周围皮肤几何信息构建造口-底盘-皮肤耦合数字孪生模型；以及根据扇区级风险指标对目标扇区实施局部干燥、局部药剂释放或局部张力调整，从而延长有效佩戴时间并降低皮肤并发症发生率。

3、鉴于此，本发明采用的技术方案是：分区感知与数字孪生调控的造口护理系统，包括智能造口底盘、数据采集与通信模块、几何信息采集模块、数字孪生引擎和局部主动调控模块；

4、所述智能造口底盘设有中心孔以及围绕中心孔设置并沿周向划分的多个监测扇区，每一监测扇区内设置有自中心孔内缘向外径向延伸的毛细微流控采样通道、与所述毛细微流控采样通道的外端连通的采样腔、设置于所述采样腔内的电化学检测电极和颜色反应材料，以及湿度／阻抗检测单元和压力／形变检测单元；相邻监测扇区之间设置有沿径向自中心孔边缘延伸至底盘外缘的绝缘分隔带；

5、所述数据采集与通信模块与智能造口底盘可拆卸电连接，用于对各监测扇区内各检测单元采集的数据进行采样、滤波、漂移补偿、事件触发识别和加密传输；

6、所述几何信息采集模块用于获取造口周围皮肤的表面形貌、中心孔与造口的配准关系、腹壁局部起伏及底盘贴附边界信息，输出的个体几何数据输入数字孪生引擎；

7、所述数字孪生引擎用于基于个体几何数据以及各监测扇区检测单元采集的数据，建立造口－底盘－皮肤耦合的分区数字孪生模型；所述分区数字孪生模型包括：几何孪生模型，用于描述造口周围皮肤的表面形貌与中心孔的配准关系；状态孪生模型，用于描述各监测扇区的含水量、ph偏移、接触压力、形变和黏贴状态；过程孪生模型，用于预测各监测扇区的黏胶衰减趋势、微渗漏扩展方向和扩展速度；数字孪生引擎还根据各监测扇区的黏贴完整性指数和渗漏风险分值确定目标监测扇区，并输出与该目标监测扇区一一对应的执行指令；其中，为监测扇区的序号，所述黏贴完整性指数表征第个监测扇区中所述智能造口底盘与造口周围皮肤的有效贴附程度，所述渗漏风险分值表征第个监测扇区在预设预测窗口内发生微渗漏扩展的概率，与均归一化至0至1之间；

8、所述局部主动调控模块包括沿周向分区设置的多个执行单元，各执行单元与监测扇区一一对应，用于在接收到执行指令时，对对应监测扇区执行局部干燥、局部释放皮肤屏障保护剂和／或黏胶增粘剂、以及局部张力调整中的至少一种动作；所述数据采集与通信模块还用于在所述执行单元执行动作后采集各监测扇区的反馈数据并回送至所述数字孪生引擎，所述数字孪生引擎依据所述反馈数据再次更新所述分区数字孪生模型并对各监测扇区的渗漏风险分值进行复评，以形成与监测扇区一一对应的闭环调控；

9、所述系统还可以包括用户终端，所述用户终端用于进行人机交互，为可选的组成部分。

10、本发明还提供基于上述系统的造口护理方法，以及一种造口底盘；所述造口底盘设有中心孔以及围绕中心孔设置并沿周向划分的多个监测扇区，每一监测扇区内设置有自中心孔内缘向外径向延伸的毛细微流控采样通道、与所述毛细微流控采样通道的外端连通的采样腔、设置于所述采样腔内的电化学检测电极和颜色反应材料，以及湿度／阻抗检测单元和压力／形变检测单元；相邻监测扇区之间设置有沿径向自中心孔边缘延伸至底盘外缘的绝缘分隔带；各检测单元的引线汇集后接入柔性排线接口，所述柔性排线接口用于与数据采集与通信模块可拆卸电连接。所述方法包括以下步骤：

11、步骤s1：获取造口周围皮肤的表面几何信息以及中心孔与造口的配准关系，采集各监测扇区的基线传感数据，建立分区数字孪生模型的个体化初值；

12、步骤s2：连续采集各监测扇区的湿度／阻抗、ph／离子、压力／形变以及可选的温度、气体或振动信号，并进行时间同步、异常值过滤和漂移补偿；

13、步骤s3：依据毛细微流控采样通道与采样腔的检测结果识别微渗漏触发事件，并将各监测扇区的观测信号组成观测向量；

14、步骤s4：利用观测向量更新分区数字孪生模型，得到各监测扇区的黏贴完整性指数和渗漏风险分值，并结合相邻扇区关系确定目标监测扇区；

15、步骤s5：对目标监测扇区执行局部干燥、局部释放皮肤屏障保护剂和／或黏胶增粘剂、以及局部张力调整中的至少一种动作；

16、步骤s6：采集局部主动调控后的反馈数据并再次更新分区数字孪生模型，输出更换建议、检查提示或报警信息；必要时将事件摘要推送至远程随访端。

17、本发明最后提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明的造口护理方法。

18、本发明的有益效果在于：其一，在造口开孔周向建立扇区级毛细微流控采样结构，使渗漏介质在进入造口袋之前即可在黏胶层内被定向引导、取样和识别，从而在袋重变化之前完成触发；其二，将个体皮肤几何特征引入状态估计的过程噪声与黏贴衰减模型，使同一规格底盘在不同腹壁形貌的个体上具有个体化的判定阈值，提高目标扇区的定位准确度；其三，执行指令与监测扇区一一对应，仅对目标扇区实施干预，避免整体加热或整体加压给皮肤带来的额外负担；其四，一次性底盘与可重复使用电子模块可拆卸分离，有利于控制长期使用成本；其五，执行单元动作后的反馈数据被回送至数字孪生引擎并用于再次更新分区数字孪生模型与复评渗漏风险分值，使局部干预的效果在同一佩戴周期内即可被验证，形成“感知－预测－干预－复评”的扇区级闭环，克服了现有技术仅输出提示而无法确认干预是否奏效的不足。