基于数字孪生的器官转运监护管理系统设计研究_周欣.pdf

3.2 转运孪生数据管理平台搭建在器官转运过程中，需要对转运过程涉及的对象进行信息及数据梳理，包括描述器官供体的身体数据、影像学、实验室检测数据、动态实时数据等，将其作为转运监护的客观数据指标以及系统运行的基础。因此，对转运过程中所涵盖数据的融合储存及高效利用至关重要。器官转运是多阶段流程，牵扯到多方协调规划，对转运方案各节点数据进行管理以及对器官转运所需证明材料线上整合，将优化器官转运全流程及提升各环节效率。孪生数据平台的搭建将器官本体数据、转运设备数据、转运流程信息集中融合，利用领域专业知识和受体健康状况辅助手术评估决策，全面准确地反映器官状况。3.3 转运服务体系创新优化器管转运监护系统面对的复杂问题很难通过单一角度得到全面的解决，多领域的系统整合是一个较好的途径。器官转运监护管理系统的构建需要突破以往仅仅专注于转运设备、服务平台等设计载体本身，还要考虑转运流程中涉及的用户、有形产品、无形服务以及转运场景等。转运服务体系中的利益相关者，包括器官获取组织、转运医生、移植医生、交通部门等组织也需要协同合作。转运过程中存在着很多复杂需求，并非是单一的产品设计能够解决的，因此需要形成“智能转运设备、云端数据中枢、移动服务平台、各方互联协作”四位一体的器官转运服务体系来满足各方的需求，将分散的资源数据进行整合重组，优化各阶段服务以及迭代转运设备。4.结语器官转运监护系统是转运器官保护的关键手段，数字孪生技术的引入使得器官转运监护实时化、智能化。本文通过分析现有器官转运监护体系，总结了当前转运技术、转运设备以及质控平台的发展概况，将数字孪生与转运监护管理系统进行了理论融合分析，提出系统性建设体系内各模块具体内容，创造供器官本体与孪生器官双向共存的监护管理新模式，实现器官转运过程的虚实监测护理、转运调度管理、融合质量评估，为数字孪生在医疗健康领域的创新性应用提供参考。2.数字孪生在器官转运监护管理系统中的理论融合分析数字孪生作为虚实之间的双向映射、动态交互、实时连接的关键途径，以孪生数据作为核心驱动，以连接实现物理实体、虚拟实体、服务及数据的实时互联与融合，通过服务化封装，实现体系各部分互联互通，根据不同领域应用需求，输出针对性服务，将反馈数据作为体系优化迭代指导。器官转运过程中的监护管理是保护器官的必要手段，实时动态数据能为监护管理和器官评估提供决策支持，为高质量转运提供主动的安全管理依据。现有的器官转运监护工作可以归纳为转运设备监测护理、数据平台多源整合、组织人员调度决策三方面的监护管理手段。其运行逻辑主要依托于转运设备采集器官实时监测数据以及转运实时信息，结合质控平台供体临床数据，辅助移植医生进行质量评估与手术决策。但其三者在应用过程中存在着各部分互联与融合性较差，数据有效性、实时性不足的特点，未形成完整的监护管理体系。通过对数字孪生运行机制以及器官转运监护管理手段的建构逻辑展开对比研究，笔者发现器官转运监护管理及数字孪生都是将物理实体的实时监测数据作为基本驱动力，经过采集、上传、存储及分析等数据管理步骤，最终得出服务方案。器官转运监护管理系统与数字孪生五维模型在运行逻辑上存在耦合之处，但在整体构建方面，现有器官转运监护管理各部分之间联通性较差，未能形成完整的监护管理体系，而在数字孪生中，将物理实体全要素数字化，实现了体系间各部分互联互通，为器官转运监护管理系统实现全流程虚实监测护理、双向质量评估预测、转运协同调度管理提供了可能。因此，将数字孪生引入器官转运过程的监护管理中，可以通过转运设备的实时监测和数据分析，仿真构建器官虚拟模型，实时感知、诊断、预测器官状态；通过数据驱动互传，实现孪生器官与实体器官的远程监护；同时依托于系统内各数据集成分析，对器官实时质量以及手术可行性进行评估与预测。通过数字孪生监护管理系统的不断运作，还可以共享不同器官孪生体信息，优化迭代转运模型及流程。3.基于数字孪生的转运监护管理系统内容建设将数字孪生引入器官转运监护管理系统，需要系统性建设体系内各模块具体内容，其中包括数字孪生与转运设备的技术融合、转运孪生数据管理平台搭建以及转运服务体系创新优化。3.1 数字孪生与转运设备的技术融合转运器官与虚拟实体通过转运设备相互映射是实现转运监护管理系统互联互通的桥梁，因此，转运设备需要在感知、处理、交互三方面与数字孪生进行技术融合。动态的转运过程需要预防机制来规避风险，传感器技术和区块链技术的运用能提升转运设备对转运环境及自身运作情况的感知，并将数据传输反馈至管理平台，实现远程管理；通过物联网技术实现转运设备内器官状态的实时数据收集，实现器官质控无缝对接，实现远程智能监护功能可达；转运设备优化要符合现有转运规范，适应医生转运流程的同时，提升转运医生和移植医生的操作体验，转运医生能通过产品终端实时获取移植医生监护建议，更好实现器官监护管理。1.器官转运监护管理与数字孪生1.1 器官转运研究现状器官移植是挽救终末期器官衰竭患者最为有效的治疗手段之一1。在器官移植手术过程中，器官被切取后，需要长时间远距离运输才能移植到患者体内，该过程被称作器官转运。器官在转运过程中的保存效果对手术成败以及术后恢复有着直接影响。由于我国地区间医疗服务水平存在巨大差异，器官转运过程中监测信息化水平低，在实际工作中存在着器官质控管理不足、溯源性无法保障等问题。1.1.1 转运技术的发展器官保存效果会直接影响移植手术成败及术后恢复，保存环境的恒定低温非常重要。目前器官转运主要运用传统冷保存法2，通过在转运箱体内放置冰块物理降温，但因无法保证运输过程中的恒定低温，容易导致供器官冷缺血、质量下降甚至失活，不能满足临床需求。机械灌注保存技术因具有器官质量评估、降低器官灌注阻力等作用，并且改变了传统术前仅依靠主观经验的质量评估方式，逐渐受到重视。在临床研究中，孔晨阳等3提出器官质量评估是综合性的多维度评估过程，如果将供者临床资料、实验室检验数据以及转运实时灌注数据等数据综合评价，逐步建立起符合个体化的器官质量评估体系，手术预测与器官质量评估会具有更高参考价值。因此，转运技术的发展已将器官从单一维度的物理转运过渡到多维度、全流程的监护质控管理，其过程会产生大量多源数据，但现有转运体系缺乏统一数据管理平台，无法整合体系中的离散数据，实现器官质量评估及手术预测。1.1.2 转运设备的发展随着技术的成熟以及临床经验的积累，机械灌注技术开始运用于转运设备研发。机械灌注保存仪器在转运过程中构建器官离体循环生态环境，实现对器官实时护理，通过灌注数据实现器官实时量化评估，将器官从不可感知的原生状态运输转变为数据量化的外部可感知状态。转运设备的发展为器官实时监护管理提供了技术支撑。LifePort转运器是国内外运用最广泛的机械灌注设备，其通过灌注数据评估器官质量，运用微循环改善器官状态4。Asulabha Sathyan5关注转运过程中器官感染问题，为转运设备内置定时消毒系统，实现转运过程损害控制。SherpaPak心脏转运系统结合移动端设备，为器官移植团队提供实时、集中、安全的系统监护管理。丁沃生医疗器械公司研发的国内首创离体器官机械灌注设备，通过多种灌注模式对转运过程中的灌注流量、文：周欣 通讯作者：郭雨晴文章编号：1007-4759(2023)01-0156-02摘要：目的:器官移植是挽救终末期器官衰竭患者最为有效的治疗手段，器官转运为长时间远距离异地器官移植手术提供了可能，将数字孪生技术引入器官转运过程，可实现器官转运远程实时监护、转运全链调度、融合质量评估。方法:通过文献及案例研究，分析数字孪生运行机制与器官转运现状，将数字孪生与转运监护管理系统进行理论融合分析。结果:构建了基于数字孪生的器官转运监护管理系统，提出系统性建设体系内各模块具体内容，实现同生共存的监护管理模式，实现转运过程虚实监测护理、转运调度管理、融合质量评估。结论:将数字孪生技术引入器官转运监护具有极大可行性，也为数字孪生在医疗领域的创新应用提供了参考。关键词：数字孪生；器官转运；转运设备优化；质控平台搭建Abstract:Purpose:Organ transplantation is the most effective treatment for saving patients with end-stage organ failure.Organ transfer provides the possibility for long-term and long-distance organ transplantation in different places.The digital twin technology is introduced into the organ transfer process to realize remote real-time monitoring,full-chain scheduling and fusion quality assessment of organ transfer.Methods:Through literature and case studies,the operation mechanism of the digital twin and the current situation of organ transport are analyzed,and the theoretical fusion analysis of the digital twin and the transport monitoring and management system is carried out.Results:Build a digital twin-based organ transfer monitoring and management system,systematically build the specific content of each module in the system,realize a monitoring and management model that coexists,and realize virtual and real monitoring and nursing,transfer scheduling management,and integrated quality assessment during the transfer process.Conclusion:It is very feasible to introduce digital twin technology into organ transfer monitoring,which provides a reference for the innovative application of digital twin in the medical field.Keywords:digital twin;organ transfer;optimization of transfer equipment;construction of quality control platform基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(2021IVA080)作者简介：周欣，武汉理工大学艺术设计学院，硕士研究生，研究方向：信息交互设计通讯作者：郭雨晴，广东工业大学，博士生，研究方向：科技赋能文物数字化保护参考文献：1 徐哲,司晶,叶少军,等.器官捐献协调员在公民逝世后器官捐献供者转运方面的作用 J.中华移植杂志(电子版),2018,12(02):69-71.2 薛武军,丁晨光.中国公民逝世后器官捐献供肾体外低温机械灌注保存专家共识(2016 版)J.中华移植杂志(电子版),2016,10(04):154-8.3 孔晨阳,邱涛,周江桥.死亡捐献供肾质量评估研究进展 J.实用器官移植电子杂志,2021,9(05):415-