医疗组学大数据分析系统及其布置分析方法

文档序号:9935 发布日期:2021-09-17 浏览:57次 英文

医疗组学大数据分析系统及其布置分析方法

技术领域

本发明涉及医疗大数据

技术领域

,尤其涉及医疗组学大数据分析系统及其布置分析方法。

背景技术

医疗组学大数据是对于研究单病种来说已经成为先进医院的一种常规手段,如何在医联体内部推广这需要首先在通信上实现互联互通,用有限的带宽传输有助于实现单病种诊断的知识。

传统的医疗组学大数据处理中心有美国的NCBI、欧洲的EBI和日本的DDBJ等,他们不仅是全球范围内最久的生物信息学研究机构,其数据保有量也是最大的。主要提供原始数据和元数据的储存服务不能有效的实现对海量生物组学数据的发布、共享、分析注释和整合服务。

目前为止大部分医疗组学大数据采用的还是用硬盘直接拷贝的方式,这中陈旧的方式极大的限制了医疗组学大数据的有关研究及应用。

传统医联体实现了管理上的协调一致,但是针对单个病种而言常常还是各自为战。从通信的角度来看这个问题,是因为院内外的数据还没有实现互联互通的通信机制。

发明内容

本发明的目的是为了至少解决现有技术的不足之一,提供医疗组学大数据分析系统及其布置分析方法。

为了实现上述目的,本发明采用以下的技术方案:

具体的,提出医疗组学大数据分析系统的布置分析方法,包括以下:

确定目标区域的一家医院作为核心医院,其他医院作为医联体联盟医院;

在核心医院处布置5G边缘计算系统,将核心医院与医疗体联盟医院以5G、Wi-Fi以及多模物联网的多网融合的方式通信连接;

获取所述医联体联盟医院的医疗组学据信息,通过5G边缘计算系统计算提取所述医疗组学据信息中优化的目标单个病种的数据信息;

以优化的目标单个病种的所述数据信息作为相关医护人员的参考数据信息。

进一步,具体的,所述多网融合的方式具体通过以下流程进行部署,

确定5G、Wi-Fi以及物联网网络设备的安装位置;

根据对医院的实地勘测以及前期的网络规划,完成对Wi-FiAP部署的点位选址,确保全院能够有完善的Wi-Fi网络信号覆盖;

针对需要部署物联网信号覆盖的区域,进行多网合一AP的点位选址,确保物联网信号能够充分有效地覆盖所有医疗物联网应用所在的区域;

在Wi-FiAP与多网合一AP的站址重合的位置,从楼层交换机将PoE网线与多网合一AP直接对接,然后通过多网合一AP的PoE out网口拉出另一条线,与Wi-FiAP对接。

进一步,所述方法还包括,

在网络接入侧,多网合一AP通过5G空口或PoE网线将物联网及Wi-Fi信号回传至5G链路,充分利用5G回传链路及布网设施;

在通过5G空口进行回传的方式中,需要在多网合一AP的设备中接插入通信模块;

在通过PoE网线进行回传的方式中,则需要在多网合一AP的PoE RJ45网口中和5G室分系统设备pRRU/QCell的PoE RJ45网口中连接一根超五类以上的网线,进行设备之间的连接。

进一步,所述通信模块具体为5G模块、4G或者LTE Cat 1无线通信模组中的任意一种,需要满足前端物联网数据吞吐速率的需求,同时可以有效利用5G空口进行数据上下行传输的原则。

进一步,所述计算提取所述医疗组学据信息中优化的目标单个病种的数据信息maxF,具体通过如下公式进行计算,

其中,K表示在无框架网络架构的覆盖区域内随机分布的医联体联盟医院的个数,包括K1个有保证比特率的医联体联盟医院和K2个无保证比特率的医联体联盟医院,λ表示保证比特率服务的优先级,μ表示无保证比特率服务的优先级,和Unon-real(rK)分别表示有比特率服务的效用函数和无比特率服务的效用函数。

进一步,所述方法还包括,

在医疗组学大数据分析系统布置完后,通过平台层的网络管理中心对5G、Wi-Fi以及多模物联网的无线网络进行统一网络优化,确保各种业务需求区域能够获得良好的网络覆盖效果;基于不同智能终端,对接入层、网络层、平台层以及应用层进行端到端联调,确保系统的正常上线和良好运行。

本发明还提出医疗组学大数据分析系统,包括以下:

目标区域内的多家医联体联盟医院,其中一家定义为核心医院;

5G边缘计算系统,布置于所述核心医院处;

所述核心医院与其他的医联体联盟医院以5G、Wi-Fi以及多模物联网的多网融合的方式通信连接;

管理服务平台,用于管理控制多种无线通信网络以及目标区域内的医联体联盟医院。

进一步,具体的,所述管理服务平台包括,

知识库,包括多个单病种知识库,每个所述单病种知识库用于存储从医联体联盟医院中提取的优化的单个病种的数据信息;

处理模块,用于根据适配模块以及翻译模块处理后的信息,控制匹配模块对知识库进行目录访问,进而得到优化的单个病种的数据信息。

本发明的有益效果为:

本发明通过基于5G运算能力的方式,提出了以5G、Wi-Fi以及多模物联网的多网融合的方式构建的医疗组学大数据分析系统,本发明能够及时将有助于单病种诊断的知识及时传输给医生,改变了传统的数据硬盘直接拷贝的方式,能够摆脱传统硬盘拷贝海量数据带来分析结果时延极高的缺陷。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明,本公开的上述以及其他特征将更加明显,本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,在附图中:

图1所示为本发明医疗组学大数据分析系统的布置分析方法的流程框图;

图2所示为本发明医疗组学大数据分析系统的结构框图;

图3所示为本发明医疗组学大数据分析系统的管理服务平台的结构框图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述,以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

参照图1,实施例1,本发明提出医疗组学大数据分析系统的布置分析方法,包括以下:

步骤110、确定目标区域的一家医院作为核心医院,其他医院作为医联体联盟医院;

步骤120、在核心医院处布置5G边缘计算系统,将核心医院与医疗体联盟医院以5G、Wi-Fi以及多模物联网的多网融合的方式通信连接;

步骤130、获取所述医联体联盟医院的医疗组学据信息,通过5G边缘计算系统计算提取所述医疗组学据信息中优化的目标单个病种的数据信息;

步骤140、以优化的目标单个病种的所述数据信息作为相关医护人员的参考数据信息。

作为本发明的优选实施方式,具体的,所述多网融合的方式具体通过以下流程进行部署,确定5G、Wi-Fi以及物联网网络设备的安装位置;

根据对医院的实地勘测以及前期的网络规划,完成对Wi-FiAP部署的点位选址,确保全院能够有完善的Wi-Fi网络信号覆盖;

针对需要部署物联网信号覆盖的区域,进行多网合一AP的点位选址,确保物联网信号能够充分有效地覆盖所有医疗物联网应用所在的区域;

在Wi-FiAP与多网合一AP的站址重合的位置,从楼层交换机将PoE网线与多网合一AP直接对接,然后通过多网合一AP的PoE out网口拉出另一条线,与Wi-FiAP对接。

在本优选实施方式中,提出了如何进行多网融合的方案部署,更具体的,

方案的部署思路如下:

单一无线通信制式无法满足所有智慧医疗应用的网络需求,只有建设一套“5G+Wi-Fi+多模物联网”的多网融合网络,依据业务场景需求灵活调用网络能力,才能达到最佳效果。在前端一次性规划、施工,完成多网融合网络的建设部署,在后端部署一套能够管理控制多种无线通信网络和各种智慧医疗应用系统的管理服务平台,实现智慧医疗应用端到端完整的落地建设。

楼内部署方案与拓扑

面向完整的“5G+Wi-Fi+多模物联网”建设需求应遵循如下流程进行部署:

统一网规及寻址

由于5G网络、Wi-Fi网络以及物联网网络的通信频段不同、覆盖能力不同、业务需求位置不同,所以这三类网络的部署方式并不是一模一样的。根据医院实际需求——例如5G网络可能只需要部署在手术室教室、远程超声室,或者医院第一期物联网只需要覆盖到公共区域等——对医院整体网络覆盖需求进行充分调研,之后才能完成全院整体的无线网络规划,明确5G网络、Wi-Fi网络以及物联网网络设备的安装位置(站址)。

设备选址安装

首先,根据对医院的实地勘测以及前期的网络规划,完成对Wi-FiAP部署的点位选址,确保全院能够有完善的Wi-Fi网络信号覆盖。

第二步则针对需要部署物联网信号覆盖的区域,进行多网合一AP的点位选址,确保物联网(蓝牙、RFID等)信号能够充分有效地覆盖所有医疗物联网应用所在的区域。

第三步则是在Wi-FiAP与多网合一AP站址重合的位置,规划做融合对接部署。在具体拉线布网的过程中,对于Wi-FiAP与多网合一AP重合的位置,可以从楼层交换机将PoE网线与多网合一AP直接对接,然后通过多网合一AP的PoE out网口拉出另一条线,与Wi-FiAP对接。从而可以实现在一个站址,仅需要一条回传网线,就实现Wi-Fi与物联网信号的共同回传和共同供电。

面向未来医院上线5G医疗专网的部署,根据网规方案及站址位置,可将运营商的5G室分系统设备(pRRU/QCell)、多网合一AP/蓝牙AoA物联定位基站/Wi-FiAP等设备安装到天花板上或墙面上。

对于借助5G室分系统进行数据回传的设备,可以北向走5G光电复合缆将信号回传至BBU设备,再到医院核心交换机;对于常规多网合一AP/蓝牙AoA物联定位基站/Wi-FiAP等设备的信号回传,就可以通过PoE网线将信号回传至楼层交换机,最后汇聚到医院机房内的核心交换机。

核心交换机通过数通网络,将信号回传至平台应用层,与AIoT管理服务平台、无线控制器AC进行对接,对5G、Wi-Fi、物联网等各种网络、设备、终端、应用以及数据进行统一管理。

网优与调试

通过平台层的网络管理中心对5G、Wi-Fi以及多模物联网的无线网络进行统一网络优化,确保各种业务需求区域能够获得良好的网络覆盖效果。然后基于不同智能终端,对接入层、网络层、平台层和应用层进行初步的端到端联调,确保系统的正常上线和良好运行。

未来5G+多网合一AP融合部署方案

未来面向5G医院网络的拓展与兼容,在部署5G室分系统的区域中安装部署多网合一AP设备,可有效利用5G网络的融合性、复用性,降低部署成本,充分发挥医院5G网络的价值。

网络接入侧融合方案

在网络接入侧,多网合一AP可以通过5G空口或PoE网线,将物联网及Wi-Fi信号回传至5G链路,充分利用5G回传链路及布网设施。

在通过5G空口进行回传的方式中,需要在多网合一AP设备中接插5G通信模块。但基于成本考虑,可以接插4G或者LTE Cat 1无线通信模组,仍然能够满足前端物联网数据吞吐速率的需求,同时可以有效利用5G空口进行数据上下行传输。

在通过PoE网线进行回传的方式中,则需要在多网合一AP的PoE RJ45网口中和5G室分系统设备(pRRU/QCell)的PoE RJ45网口中连接一根超五类以上的网线,进行设备之间的连接。这种方式能够实现“站址复用、供电复用、数据链路复用”的3复用优势,有效降低施工成本,提升设备站址集中度和美观程度。

边缘平台侧融合方案

在医院中心机房内,面向5G医疗专网需要部署MEC边缘云,以承载医院UPF能力,部署vBBU,完成院内5G网络、智慧医疗应用、业务数据的管理。面向Wi-Fi网络,需要进行无线控制器AC和上层业务应用的部署及管理。面向医疗物联网,需要进行AIoT平台及医疗物联网应用、数据的部署和管理。

为了有效将各种系统模块进行统一集中管理,对数据进行自由调取和转发,提出在医院核心机房内部署一套统一的边缘云平台,用以融合承载全院5G、Wi-Fi、物联网的一切网络、平台、业务应用、数据的管理和运维。边缘云平台基于X86架构下虚拟化的云化资源池,真正实现按需配给,对多种网络和应用数据的统一承载。

作为本发明的优选实施方式,所述计算提取所述医疗组学据信息中优化的目标单个病种的数据信息maxF,具体通过如下公式进行计算,

其中,K表示在无框架网络架构的覆盖区域内随机分布的医联体联盟医院的个数,包括K1个有保证比特率的医联体联盟医院和K2个无保证比特率的医联体联盟医院,λ表示保证比特率服务的优先级,μ表示无保证比特率服务的优先级,和Unon-real(rK)分别表示有比特率服务的效用函数和无比特率服务的效用函数。

在本优选实施方式中,通过如上方式解决多维资源分配的问题,同意管理所有可用的资源,以较快的收敛速度得到集中式资源分配的近似最优解。

本发明的一个具体实施情景分析如下:

中山大学附属眼科医院是华南地区的龙头医院,很早就开展了医疗组学大数据应用的研究。以前眼科中心主要使用硬盘拷贝国家超级计算中心广州中心的数据。然后把数据拿回本医院的计算机分析。现在眼科中心作为中心节点部署医疗组学大数据的分析系统及存储介质。各个分园区和联盟医院通过裸光纤和中心节点互联。眼科中心部署了两套超级计算机作为计算和存储节点。通过本发明改造超级计算机为边缘计算的节点,院内将临床数据上传边缘计算节点,通过遗传算法自动分配资源池的资源,眼科中心已经初步具备了将各联盟医院和分院的数据上传,快速分析后回传结果用于诊断和科学研究的能力。

本发明还提出医疗组学大数据分析系统,包括以下:

目标区域内的多家医联体联盟医院,其中一家定义为核心医院;

5G边缘计算系统,布置于所述核心医院处;

所述核心医院与其他的医联体联盟医院以5G、Wi-Fi以及多模物联网的多网融合的方式通信连接;

管理服务平台,用于管理控制多种无线通信网络以及目标区域内的医联体联盟医院。

参照图2,医联体联盟医院通过5G空口将医院自产数据利用5G大带宽特性通过基站传输给前置5G核心网。5G核心网将数据传输给部署于联盟中心医院的5G边缘计算设施。各个医联体联盟医院通过裸光纤与联盟中心医院链接。

参照图3,作为本发明的优选实施方式,具体的,所述管理服务平台包括,

知识库,包括多个单病种知识库,每个所述单病种知识库用于存储从医联体联盟医院中提取的优化的单个病种的数据信息;

处理模块,用于根据适配模块以及翻译模块处理后的信息,控制匹配模块对知识库进行目录访问,进而得到优化的单个病种的数据信息。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例中的方案的目的。

另外,在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中,也可以是各个模块单独物理存在,也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。

所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储的介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,所述计算机可读介质包括的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述,但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例,而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释,从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外,上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述,其目的是为了提供有用的描述,而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

以上所述,只是本发明的较佳实施例而已,本发明并不局限于上述实施方式,只要其以相同的手段达到本发明的技术效果,都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

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