一种基于云技术的智能多通道疾病诊断系统和方法与流程

1.本发明涉及智能设备领域，尤其涉及一种基于云技术的智能多通道疾病诊断系统和方法。


背景技术：

2.2020年3月11日，世界卫生组织(who)将covid-19列为大流行病。截至2020年7月17日，全球已有13,378,853例新病例报告；自2019年12月31日以来报告的1,316,988例病例中，有580,045例报告死亡。预计由于疾病暴发会导致病死率上升，医疗服务因挤兑而受到损害。这在很大程度上归因于两个基本问题，第一是病毒的迅速扩散，从目前的研究可知，-冠状病毒传输路径分为四类：
3.1)有症状传播：有症状个体通过直接接触传播，被感染者可以很容易回忆病毒感染源头；
4.2)症状前传播：在个体表现出明显症状之前，通过与病毒触携带者直接接触而传播；
5.3)无症状传播：没有明显症状的病毒携带者的直接接触传播；
6.4)环境传播：通过污染环境间接传播给感染者。
7.第二是当前对抗covid-19传播的最新实践诊断程序存在限制，目前的关键限制主要有：
8.1)将发烧作为确定covid-19感染者的首要标准。比如在医院或机场等热点地区，主要通过工作人员手动测量或红外摄像头自动测量对体温进行检测。由于感染者可能是无症状的，这种检测方法的有效性存在质疑；
9.2)仅在疾病发作和感染者入院后才能观察到临床症状，感染者早期临床症状表现的记录和观察可能没有记录；
10.3)检测病毒感染和诊断患者疾病状况的基本技术虽然有效，例如ct扫描，血清抗体igm和igg测试，但是只有在患者确定感染后才能进行；
11.4)无症状或有轻度症状的感染者可能没有就医，从而避开了各种筛查方法；
12.5)各国家和地区疾病预防控制中心的诊断报告数据收集不完整，不能及时反映出covid-19传播的动态发展情况；
13.6)被感染者的生物标志物检测方案各地区不统一，有的由患者自行检测，导致有关测试数据的准确性和一致性问题，从而可能导致错误的结果。
14.从这些关键限制可知，目前迫切需要开发新的诊断程序以解决上述问题。世卫组织总干事呼吁实施一种系统，用以在社区级查明可疑病例，提高对covid-19病毒的检测能力和检测方案的可实施性，改善并配置用于治疗和隔离患者的设施，发展相关流程人员。


技术实现要素：

15.基于此，本发明的目的在于提供一种基于云技术的智能多通道疾病诊断系统和方
法，该系统利用云技术平台与可穿戴病毒检测设备的结合以及多通道诊断技术，以最低资源消耗实现了对微生物尤其是covid-19病毒感染的不同阶段的远程实时诊断和数据监控，解决了现有技术中完全依靠人工近距离病毒检测可能带来的传染病风险以及无法对传染病数据进行实时追踪和开放共享的问题。
16.为了达到上述目的，本发明提供了如下的技术方案
17.一种基于云技术的智能多通道疾病诊断系统，该系统包括：
18.远程症状诊断模块，用于通过问卷形式进行症状的主观评估和诊断，并由终端将数据传至云端；远程发烧检测模块，用于通过智能纺织品测量体温，并由终端将数据传至云端；远程病毒检测模块，包括穿戴式病毒检测装置和便携式病毒检测装置，所述穿戴式病毒检测装置用于通过柔性终端检测微生物感染的相关技术指标，并由柔性终端将数据传至云端；所述便携式病毒检测装置，用于在护理点检测微生物感染的相关技术指标，并由终端将数据传至云端；所述护理点为可移动的临时病毒检测站点；多传感诊断模块，用于通过智能纺织品测量体温、呼吸频率、心率、心电图和肌电图，对发烧、呼吸困难和咳嗽等呼吸系统症状进行诊断，并由终端将数据传至云端；实验室/医院诊断模块，包括实验室微生物检测、胸透图像检测和炎症反应测试，用于在医院或研究所等生物医疗场所进行诊断，并由终端将数据传至云端；云交互诊断系统，包括至少六个数据层，用于将上述各模块的诊断数据实时传输至云数据库以及建立终端之间的通信联系，所述诊断数据通过建模分析和仿真模拟将诊断结果输出，提供数据服务，用以支持建立流行病控制的干预措施和个体治疗方案。
19.具体地，所述微生物感染的相关技术指标，包括核酸指标、血清igm抗体指标、血清igg指标以及一般血清指标。
20.具体地，所述便携式病毒检测装置采用低频罗马技术。
21.优选地，所述穿戴式病毒检测装置包括生物传感器和电子纺织品，所述电子纺织品选用功能材料，所述功能材料具有抗病毒功能和/或高电导率，所述生物传感器由一般纤维和传感器元件集成，所述生物传感器与所述电子纺织品电性连接。
22.优选地，所述云交互诊断系统的输出，包括数字化身输出，将诊断结果以虚拟人体形式进行可视化输出。
23.具体地，所述云交互诊断系统的数据服务包括：针对特定人群的感染和非感染分类；根据患者的诊断历史确定患者的需求；就可用性、位置、便利性、风险水平和设施以及治疗方法方面，建议适当的医院；针对自我隔离居家患者的治疗方法进行远程在线诊断、建议和指导；在各个医院、城市、地区和国家对患者的疾病状况进行远程评估，以调整治疗方法并根据评估结果协调医疗资源；建立、管理和更新流行病数据库，以制定感染控制和流行病管理策略，措施和实施计划。
24.具体地，所述云交互诊断系统的所述至少六个数据层包括：
25.第一数据层：数据源层，与远程症状诊断模块、远程发烧检测模块、远程病毒检测模块、多传感诊断模块以及实验室/医院诊断模块通信连接，用于从各模块获取包括人口统计信息、设备信息以及诊断信息等源数据；
26.第二数据层：数据传输层，通过mqtt协议将第一数据层获取的源数据传输到云数据库进行存储，所述mqtt协议是具有低功耗和高可伸缩性的发布-订阅网络协议；
27.第三数据层：基于云的服务层，包括基础架构和平台层，提供基础架构即服务和平
台即服务，用于存储第二数据层传输的数据，根据基础架构设计数据模型，由mongodb数据库执行数据存储服务，应用容器化计算提供计算能力和网络带宽；
28.第四数据层：容器化层，将基于第三数据层的服务组织在多个pod中，包括non-sql数据管理、ai算法模块、日志管理、消息队列和后端应用程序服务器，所述容器化层包括至少一个pod，用以管理所述容器化层的基础结构、软件依赖项和软件库；
29.第五数据层：应用层，包括患者监视系统，用于获取患者实时信息；数据分析系统，结合所述第一数据层获取的源数据和医护人员的经验知识，对模型进行训练、预测、分析和诊断；专家系统，用于医护人员记录诊疗数据，所述诊疗数据为系统共享数据；用户信息系统，经通用数据保护法规保护患者信息，供医护人员使用；
30.第六数据层：交互界面层，将所述第五数据层的数据进行混合，根据各用户特定需求开发功能软件，形成与患者、医护人员以及各相关机构的交互界面。
31.优选地，所述微生物为covid-19病毒等冠状病毒和/或流感病毒。
32.本发明还提供了一种利用所述基于云技术的智能多通道疾病诊断系统进行远程实时诊断和监控的方法，该方法包括：
33.s1:在智能终端进行系统注册，通过远程症状诊断模块和云交互诊断系统建立网络联系进行大数据分析，疑似感染病例或与确诊感染患者有过密切接触人员，进入s2，否则进入s7；
34.s2:进行家庭隔离，配置远程症状诊断模块、远程温度检测模块和远程病毒检测模块，记录和监控个体临床症状，在一定时间段内持续未检测到活性病毒的，进入s7，否则，进入s3；
35.s3:根据远程症状诊断模块、远程温度检测模块和远程病毒检测模块检测数据确定感染等级，或根据多传感诊断模块数据确定感染等级，若为无症状感染，进入s4，若为轻症感染，进入s5，若为重症或危重症感染，进入s6，若无生命体征，进入s7；
36.s4:在家庭隔离场所配置远程症状诊断模块、远程温度检测模块和远程病毒检测模块，进一步至护理点进行便携式病毒检测和便携式血清检测，记录和监控个体临床症状，根据便携式病毒检测和便携式血清检测数据判断是否携带病毒，若检测结果为阴性，进入s2；否则进入s3；
37.s5:在家庭隔离场所配置远程症状诊断模块、远程温度检测模块和远程病毒检测模块，进一步至隔离医院进行便携式血清检测和实验室病毒检测，记录和监控个体临床症状，根据便携式血清检测和实验室病毒检测数据判断是否携带病毒，若检测结果为阴性，进入s2；否则进入s3；
38.s6:在医院配置多传感诊断模块，进行实验室病毒检测和医院诊断测试，记录和监控个体临床症状，根据实验室病毒检测和医院诊断测试数据判断是否携带病毒，若检测结果为阴性，进入s2；否则进入s3；
39.s7:结束记录和监控。
40.优选地，该方法还包括统计疾病感染人口的地理分布，以提供防疫决策支持。
41.本发明通过上述技术方案达到的有益效果是：
42.1)提供方便快捷的远程病毒检测通道，减少人员流动，保护医疗资源，节省中间环节提高检测效率，尽早发现尽早隔离。
43.2)提供传染病数字化的接触追踪，能够为传染病动力学提供准确的客观数据，以建立模型预测传染病趋势，实时掌握传染病地理分布情况，为传染病防治策略提供理论依据，帮助恢复经济生产和社会基本活动，在缺乏有效抑制病毒的医疗手段的前提下，实现人与病毒共存的社会经济模式。
44.3)提供传染病医疗数据共享，加速病毒生物学研究，为共同对抗病毒提供技术平台，提高传染病防治能力。
45.4)提供传染病分级治疗系统方案，从无症状病例至重症病例实施全面追踪和监控，能及时根据个体症状变化调整治疗方案，提高治愈率并有效控制病毒传播。
附图说明
46.图1是多通道智能诊断系统结构框架示意图；
47.图2是云交互诊断系统数据层结构示意图；
48.图3是系统分级治疗流程图；
49.图中各标号表示：
50.1、数据源层；2、数据传输层；3、容器化层；4、应用层。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。应该理解，此处所描述的实施例仅用于解释本发明，但不用于限制本发明的范围。
52.请参阅附图1，多通道智能诊断系统结构框架示意图，由图可知，一种基于云技术的智能多通道疾病诊断系统，该系统包括：
53.远程症状诊断模块，用于通过问卷形式进行症状的主观评估和诊断，并由终端将数据传至云端；
54.远程发烧检测模块，用于通过智能纺织品测量体温，并由终端将数据传至云端；
55.远程病毒检测模块，包括穿戴式病毒检测装置和便携式病毒检测装置，穿戴式病毒检测装置用于通过柔性终端检测微生物感染的相关技术指标，并由柔性终端将数据传至云端；便携式病毒检测装置，用于在护理点检测微生物感染的相关技术指标，并由终端将数据传至云端；护理点为可移动的临时病毒检测站点；
56.多传感诊断模块，用于通过智能纺织品测量体温、呼吸频率、心率、心电图和肌电图，对发烧、呼吸困难和咳嗽等呼吸系统症状进行诊断，并由终端将数据传至云端；
57.实验室/医院诊断模块，包括实验室微生物检测、胸透图像检测和炎症反应测试，用于在医院或研究所等生物医疗场所进行诊断，并由终端将数据传至云端；
58.云交互诊断系统，包括至少六个数据层，用于将上述各模块的诊断数据实时传输至云数据库以及建立终端之间的通信联系，诊断数据通过建模分析和仿真模拟将诊断结果输出，提供数据服务，用以支持建立流行病控制的干预措施和个体治疗方案。
59.用户，包括患者、医护人员和公务人员，通过智能多通道疾病诊断系统的五大数据源模块(远程症状诊断模块、远程发烧检测模块、远程病毒检测模块、多传感模块和实验室/医院诊断模块)将实时数据传至云交互诊断系统，该云交互诊断系统将部分统计数据公开
给所有公众用户，以便公众及时掌握传染病扩散情况，帮助个体做好个人防护，帮助社区等公众团体制定相应的防疫措施。云交互诊断系统的输出包括数字化身输出，即将诊断结果以虚拟人体形式进行可视化输出。该云交互诊断系统将个体诊断综合数据通过人工智能建模，以数字化身的形式传输给相关医疗卫生体系，根据个体症状和检测指标，制定相关医疗方案进行疾病治疗，并上传所有治疗数据至云交互诊断系统，形成患者完整治疗数据链，并持续通过五大数据源模块监控个体病情发展；医疗卫生体系累计足够的相关病例，为生物研究开发提供临床案例，加快传染病的生物对抗，提升流行病控制能力，并且将相关研究成果反馈至云交互诊断系统，指导医疗卫生体系的疾病治疗。
60.特别地，在本发明实施例中，微生物为covid-19病毒等冠状病毒和/或流感病毒，当然，在其他实施例该微生物也可以为其他病毒、细菌、真菌等，不限制本发明的检测范围。微生物感染的相关技术指标，包括核酸指标、血清igm抗体指标、血清igg指标以及一般血清指标。便携式病毒检测装置采用低频罗马技术。穿戴式病毒检测装置包括生物传感器和电子纺织品，电子纺织品选用功能材料，功能材料具有抗病毒功能和/或高电导率，生物传感器由一般纤维和传感器元件集成，生物传感器与电子纺织品电性连接。
61.特别地，在本发明实施例中，多传感诊断模块，将开发智能多传感器可穿戴和/或胸部禁令，通过测量体温，呼吸模式和心率来确定发烧，咳嗽和呼吸困难的发生，从而客观地监测和诊断关键症状。msd组件包括nfc天线，带有应变传感器，电极，温度传感器和芯片的能量收集器。移动应用程序读取从传感器阵列获取的数据(即心率和体温)。msd可以按时间顺序连续地从24个传感器向app发送信息。传感器可以在7s内读取，并且测得的温度差小于0.1度。基于蓝牙的可穿戴胸带配有传感器和电池，可以实现连续的数据采集和传输。
62.在本发明实施例中，远程发烧检测模块是一种低成本、灵活、透气且智能的远程人体检测可穿戴设备。该设备使用中国发明专利“基于纺织品的nfc通信系统”(专利申请号201911307612.4)和中国发明专利“智能伤口敷料”(专利申请号202010012845.8)进行开发。刺绣工艺将用于使用抗病毒织物制造近场通信(nfc)线圈天线。远程发烧检测模块与数字温度传感器和芯片集成在一起。通过智能手机和应用程序app用户界面测量温度。远程发烧检测模块旨在保持患者与护士之间的实时互动。在预定的时间会出现一条消息，提醒患者扫描体温，并在发现异常体温时自动提醒护士。体温数据将按日期，时间和位置进行分析。
63.综上可知，智能多通道疾病诊断系统的云交互诊断系统提供的数据服务包括：针对特定人群的感染和非感染分类；根据患者的诊断历史确定患者的需求；就可用性、位置、便利性、风险水平和设施以及治疗方法方面，建议适当的医院；针对自我隔离居家患者的治疗方法进行远程在线诊断、建议和指导；在各个医院、城市、地区和国家对患者的疾病状况进行远程评估，以调整治疗方法并根据评估结果协调医疗资源；建立、管理和更新流行病数据库，以制定感染控制和流行病管理策略，措施和实施计划。
64.请参阅图2，云交互诊断系统数据层结构示意图，由图可知，云交互诊断系统的至少六个数据层包括：
65.第一数据层：数据源层1，与远程症状诊断模块、远程发烧检测模块、远程病毒检测模块、多传感诊断模块以及实验室/医院诊断模块通信连接，用于从各模块获取包括人口统计信息、设备信息以及诊断信息等源数据；
66.第二数据层：数据传输层2，通过mqtt协议将第一数据层获取的源数据传输到云数据库进行存储，mqtt协议是具有低功耗和高可伸缩性的发布-订阅网络协议；
67.第三数据层：基于云的服务层，包括基础架构和平台层，提供基础架构即服务和平台即服务，用于存储第二数据层传输的数据，根据基础架构设计数据模型，由mongodb数据库执行数据存储服务，应用容器化计算提供计算能力和网络带宽；
68.第四数据层：容器化层3，将基于第三数据层的服务组织在多个pod中，包括non-sql数据管理、ai算法模块、日志管理、消息队列和后端应用程序服务器，容器化层3包括至少一个pod，用以管理容器化层3的基础结构、软件依赖项和软件库；
69.第五数据层：应用层4，包括患者监视系统，用于获取患者实时信息；数据分析系统，结合第一数据层获取的源数据和医护人员的经验知识，对模型进行训练、预测、分析和诊断；专家系统，用于医护人员记录诊疗数据，诊疗数据为系统共享数据；用户信息系统，经通用数据保护法规保护患者信息，供医护人员使用；
70.第六数据层：交互界面层，将第五数据层的数据进行混合，根据各用户特定需求开发功能软件，形成与患者、医护人员以及各相关机构的交互界面。
71.请参阅图3，系统分级治疗流程图，由图可知，本实施例流程图表示了一种利用本发明实施例的智能多通道疾病诊断系统进行疾病远程实时诊断和监控的方法，该方法包括：
72.s1:在智能终端进行系统注册，通过远程症状诊断模块和云交互诊断系统建立网络联系进行大数据分析，疑似感染病例或与确诊感染患者有过密切接触人员，进入s2，否则进入s7；
73.s2:进行家庭隔离，配置远程症状诊断模块、远程温度检测模块和远程病毒检测模块，记录和监控个体临床症状，在一定时间段内持续未检测到活性病毒的，进入s7，否则，进入s3；
74.s3:根据远程症状诊断模块、远程温度检测模块和远程病毒检测模块检测数据确定感染等级，或根据多传感诊断模块数据确定感染等级，若为无症状感染，进入s4，若为轻症感染，进入s5，若为重症或危重症感染，进入s6，若无生命体征，进入s7；
75.s4:在家庭隔离场所配置远程症状诊断模块、远程温度检测模块和远程病毒检测模块，进一步至护理点进行便携式病毒检测和便携式血清检测，记录和监控个体临床症状，根据便携式病毒检测和便携式血清检测数据判断是否携带病毒，若检测结果为阴性，进入s2；否则进入s3；
76.s5:在家庭隔离场所配置远程症状诊断模块、远程温度检测模块和远程病毒检测模块，进一步至隔离医院进行便携式血清检测和实验室病毒检测，记录和监控个体临床症状，根据便携式血清检测和实验室病毒检测数据判断是否携带病毒，若检测结果为阴性，进入s2；否则进入s3；
77.s6:在医院配置多传感诊断模块，进行实验室病毒检测和医院诊断测试，记录和监控个体临床症状，根据实验室病毒检测和医院诊断测试数据判断是否携带病毒，若检测结果为阴性，进入s2；否则进入s3；
78.s7:结束记录和监控。
79.另外，该方法还包括统计疾病感染人口的地理分布，以提供防疫决策支持。
80.特别地，本发明实施例是针对每个患者的个人资料和流行病学史的完整数字环境，重点是个人电子健康(personal e-health peh)。在此环境中执行所有检测、测试、诊断跟踪、监视、流行病模拟、评估和交互作用。然后，将共同选择的诊断结果和流行病控制措施传输到协调框架，以进行患者的治疗，配置优化，流行病控制计划，大流行的实施和跟踪。其中，
81.peh材料和纤维：先进的功能材料，具有抗病毒功能和/或高电导率的纤维和纺织品，用于开发生物传感器。
82.peh传感器：与peh材料，纤维以及数字和模拟传感器集成的生物传感器，用于检测体温，呼吸模式，心率和/或ecg，身体运动，emg，生化气体以及病毒和细菌。
83.peh可穿戴设备和/或便携式设备：与peh生物传感器和电子纺织品集成的智能可穿戴设备和设备，例如天线，芯片以及衣服，胸带，可连接的微型设备和iot节点等可穿戴产品，用于数据传输。
84.peh云：云计算仿真模型和数据库，用于诊断疾病和感染。
85.peh化身：用于个人患者的数字化身，用于诊断健康和感染状况以及可视化效果，以更好地理解和呈现诊断结果。
86.peh应用程序：这些应用程序可将诊断结果传播给各个患者，相应的医疗保健专业人员和相关机构，以进行流行病监测和控制。
87.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。