基于智能醫療區塊鏈技術下丙泊酚在口腔和頜面外科麻醉中的應用_區塊鏈

智能計算機技術的快速發展促進了人們生活水平的提高和整個智能系統的應用。在現代醫學中，醫生利用他們積累的經驗和醫學知識來診斷疾病并得出結論。為了有效地傳承醫生積累的診斷經驗，研發人員提出了使用人工智能技術開發智能輔助醫療診斷系統的想法，智能醫療區塊鏈技術可以協助醫務人員進行診斷和治療，并能提高有效性和精確性。那么基于智能醫療區塊鏈技術對口腔和頜面外科麻醉中丙泊酚的使用效果會產生怎樣的影響呢？在Journal of Healthcare Engineering雜志上發表的題為Applicationof Propofol in Oral and Maxillofacial Surgery Anesthesia Based on Smart MedicalBlockchain Technology的文章對此進行了詳細的討論。

1.前言

區塊鏈技術是通過哈希索引形成鏈結構的數據庫，由多個部分操作。區塊鏈使用多個節點并分發對數據的多次訪問，從而減少對中央互聯網服務器的依賴性，并避免中央服務器因數據丟失而被破壞的可能性。區塊鏈技術通過加密手段確保其完整性，并保障存儲在區塊鏈中的數據文件不會被篡改。本文基于區塊鏈技術和醫療系統的特征，并且從傳統醫療文件存儲的局限性出發，設計了一個基于區塊鏈的智能醫療救援系統。該系統可以幫助醫生診斷和治療，提高效率和準確性。

在口腔和頜面手術期間，由于手術區靠近呼吸道，術后出血，局部腫脹或術后治療不當很容易導致氣道阻塞。另一方面，患者及其家屬常常無法接受預防性的氣管切開術，氣管導管經常被過早拔除，這些情況可能會帶來致命的后果。隨著ICU鎮靜技術的進步，術后氣管插管保持自主呼吸逐漸成為主流選擇，這改善了醫療安全性，也加快了患者的康復速度。在臨床實踐中，異丙酚是一種非常好的瞬態激動劑，可以表現出良好的鎮靜和麻醉效果。因此，研究基于智能醫療區塊鏈技術的輔助預防手段在口腔和骨科麻醉中具有重要意義。

Tian等人發現，隨著信息技術的發展，智能醫學的概念逐漸出現。智能醫療保健使用物聯網、大數據、云計算和人工智能等新一代信息技術，全面改造傳統醫療系統，使醫療更加高效、方便和個性化。為了介紹智能醫療保健的概念，Tian先列出了支持智能醫療保健的一些關鍵技術，介紹了智能醫療保健在幾個重要領域的發展現狀，然后解釋了智能醫療保健的問題，并提出了正確的解決方案，最后展望了智能醫學的未來前景。Tian的這項研究是理論性的，但沒有足夠的0科學實踐支撐。Yunfei認為，智能醫療保健作為一種新的醫療模式，可以為患者提供更高效、更優質的醫療服務。然而，智能醫療保健要求患者共享自己的生物學信息用于在線診斷。如果智能醫療數據共享系統缺乏有效的安全機制，這些敏感的生物學信息可能會被非法或者惡意濫用。此外，智能醫療保健系統也需要面對一些全新的挑戰，如資源有限的物聯網、身份盜竊攻擊和內部攻擊等。為了解決這些問題，Yunfei提出了一個基于SDN的智能醫療數據共享系統的安全實施框架。在這個框架下，每個患者在數據共享系統中都有一臺專用虛擬機，每臺虛擬機提供一套數據服務，可以發布給取得授權的消費者或物聯網中其他相關物體。此外，虛擬機受基于SDN的網關保護，該網關提供防火墻機制并保證只有取得授權后才能訪問患者的虛擬機。為了驗證該框架的有效性和可行性，Yunfei使用POX控制器和Mininet模擬器搭建了實驗系統。實驗結果表明，該框架在不同測試場景下是有效的。隨著信息流模型規模的擴大，該框架仍然可以很好地工作。然而這項研究依舊缺乏實驗數據支持，并且缺乏說服力。Gili等人發現，盡管外科手術過程中會經常使用麻醉劑，但專家尚未就催眠麻醉劑的確切機制達成共識。分子水平、動物水平和人類研究表明，丘腦皮質聯絡障礙是大腦麻醉的重要組成部分。因此，Gili使用異丙酚來調節意識，并評估遠程神經網絡在意識變化過程中相互作用的差異。他使用功能性磁共振成像（fMRI）研究了異丙酚對15名健康志愿者大腦活動的影響。這種劑量可以在不失去意識的情況下產生輕度鎮靜，并產生血氧水平依賴效應。振蕩波（<0.1 Hz）向跨功能連接的大腦區域發送信號，將數據視為圖形或復雜的節點和鏈接網絡，并使用特征向量中心（EC）來字符化大腦網絡屬性。對異丙酚輕度鎮靜下健康人fMRI數據的EC映射表明，丘腦中心點的減少與腦干橋腦中心點的增加有關，突顯了這兩種結構在調節意識方面的重要作用。具體而言，丘腦中心性的下降是由于它與皮層和皮質下區域分離造成的，而腦干中心性的增加可能是因為它在輕度鎮靜下對一些高中心皮層的影響。本實驗很好地研究了異丙酚的相關作用原理，但實用性不高。

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本文的創新性在于：（1）提出智能醫療機構系統的向量機數據分類算法和決策樹數據分類算法；（2）設計針對智能醫療輔助系統的基于機器學習的LSTM神經網絡（3）設計一個基于智能醫療區塊鏈技術的應用系統，以幫助醫師運用異丙酚進行口腔和頜面部外科麻醉。

2.基于智能醫學的區塊鏈技術指導異丙酚在口腔和頜面外科麻醉中的應用方法

近幾十年來，醫療保健水平每天都在變化和改善。在診斷過程中生成了大量醫療數據和信息。由于在診斷或治療過程中引入了大量的醫療機械和設備，以及無窮無盡的醫療設備規格，產生了大量不同類型的醫療數據信息。這導致醫生不僅需要在日常工作中處理大量咨詢工作，還必須分析大量醫療數據，導致他們常常需要在巨大壓力下工作。繁重的工作量往往導致誤診的發生可能性增加。然而，在計算機處理技術引入后，隨著醫學數據信息的自動分析和處理加速，對有用信息的需求也在不斷增長。

隨著大規模醫療設備的引入，也產生了大量的醫療圖像。這種類型的圖像不同于普通圖像：它們通常包含大量數據。如何從這些重要數據中提取重要信息已成為診療疾病的關鍵。如今，圖像數據挖掘技術被廣泛使用，通過使用專用計算機分析和處理醫療圖像信息，它可以減少醫生的工作量，并提高異丙酚在口腔和頜面部手術麻醉中的準確性。研究路線圖見圖一。

3.智能醫療輔助異丙酚在口腔頜面外科麻醉中的應用系統設計

系統設計原則和目標

1）穩定性和可靠性：穩定性和可靠性是信息系統最重要的質量特征。其臨床應用將有效地減少患者的醫療費用，減少患者的住院時間，改善醫院的標準化程序，并為醫生提供診斷和治療援助。系統應考慮設計、架構、設備選擇、制造商的響應和維護能力，以及提供備件的能力，以確保將信息系統故障的可能性降至最低，影響最小化。此外，還有緊急情況應急計劃。

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2）可伸縮性：系統應該具有快速遷移和擴展的能力。

3）易于使用：臨床醫師在實際診療過程中有很多嚴格的標準和指南需要遵守。因此，系統建設應以滿足臨床業務需求為首要目標。在滿足實用性和可靠性的前提下，應該盡可能方便用戶操作，節省醫務人員的時間，并提高系統的效率和易用性。臨床路線的界面布局、操作程序、業務邏輯和專業語言必須符合醫生的習慣、臨床思維規則以及診斷和治療程序，并有機地融入醫生的工作場所。它可以有效地提高臨床診斷和治療的有效性和質量，并提高醫療保健管理的質量和有效性。

4）標準化：系統標準化是系統建設中最基本和最關鍵的一環。

5）進步性：該系統采用國內外先進的計算機軟件和硬件技術、網絡通信技術和信息處理技術，具有較高的性價比，并確保整個信息系統的有效運行。

6）安全性：該系統應遵循信息安全標準，臨床路徑系統應具有很強的數據安全、隱私和統計安全，以防止非法使用和偽造臨床數據。為了確保系統的整體安全性，我們必須從應用程序軟件、數據庫、操作系統、網絡功能、身份驗證等方面徹底檢查應用程序軟件的安全功能，以防止非法用戶入侵，確保數據的真實性、完整性、一致性和準確性，并提供可靠的數據遷移和轉換機制，以防止數據丟失、重復、不一致、遺漏等嚴重影響數據質量的問題。

數據庫管理系統設計：

該數據庫是一個通用和全面的數據收集，具有特定的模型、最低剩余量和高度的獨立性，用于在特定范圍內為不同用戶所通用。數據庫管理系統是一個用于添加、刪除、修改和恢復數據庫的操作和管理系統，是管理和維護數據庫的軟件。

1）系統知識庫數據結構表的設計：在整理系統知識庫數據后，使用SQL-Server2000創建數據表。相關知識表是在系統知識庫中設計的；這種方法用于建立相應的數據表；由于空間有限，我們不會在這里重復它們。創建數據表后，您可以將數據輸入SQL-Server2000環境。通過確定合理的數據表結構并將相應的知識邊緣存儲在表中，系統的知識可以存儲在數據中。結合數據庫訪問技術，通過數據庫管理模塊，可以實現知識庫的管理和維護等功能操作。

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2）ADO數據庫訪問技術：該系統通過建立數據表將知識存儲在數據庫的知識庫中。知識庫是系統推理的基礎。因此，它應該與數據庫訪問技術相結合，以實現對程序中數據庫的訪問。該系統使用ADO數據庫訪問技術，因為它不僅具有高效率，也易于使用，并具有某些高級功能。

ADO是一個對象控制器，獨立于微軟為訪問編程接口而提供的語言（語言獨立）。雖然oledbapi可以用于訪問低級數據，但它只支持C和C++語言。ADO使用oledbapi實現更高層級的數據訪問。與此同時，它還具有多種語言，如Visualc++、Visualbasic和Delphi。ADO的主要廣告優勢是易于使用，速度快，存儲成本低。

典型的ADO編程序列始于與數據庫建立連接。通常，ADOConnection對象可以由其他ADO對象的多個實例所共享和重用。以口腔和頜面部手術麻醉診斷數據庫將作為實現ADO之間的聯系的示范。

3)數據庫管理模塊的軟件設計:數據庫管理模塊是數據庫和用戶之間的交互式界面，因此該模塊的設計與用戶對數據庫的使用直接相關。在Delphi環境中通過ADO數據庫訪問技術接口編程和訪問SQL-Server2000數據庫文件可以實現以下功能：

（i）數據維護功能：用戶可以向數據庫添加、刪除和修改數據，以實現數據庫的持續改進。

（ii）數據查詢操作：用戶向系統提交查詢請求后，數據庫管理系統會將數據放入數據庫，以找到符合問題條件的項目。查詢時，僅允許打開數據庫進行讀取，以確保數據庫中的數據不會更改。

（iii）數據瀏覽功能用于快速瀏覽數據庫。

這篇文章的試驗步驟見表1。

4.運用智能醫療區塊鏈技術指導異丙酚在口腔和頜面外科麻醉中的應用

1 輔助系統性能分析

（1）測試數據集被分為三個不同的組；首先，測試原始訓練集，系統訓練集直接用作測試的測試數據，并獲得最終結果；另一組是從測試集中選擇部分數據作為測試集。它直接運行來分析結果；最后一組數據使測試數據集和訓練集相互獨立，沒有任何數據重疊。培訓集是所有情況下的病歷數據。在隨機抽樣412例病例后，發現測試數據量占數據總量的93%，其余數據用作測試集。每組都進行了15次測試，結果進行了平均值并存儲在表2中。

聲音 | 前Coinbase CTO：整個科技行業將基于公鏈重建:前Coinbase CTO Balaji Srinivasan發推特稱：整個科技行業最終將在公鏈上重建，但這需要時間。設立公司、融資、轉賬、員工權益、用戶激勵，加密通訊，身份，會計處理，并購，公司治理等等...都可以通過上鏈實現自動化。他在留言中表示，在可以保證網絡暢通的前提下，物理位置的作用將會被弱化。另外，所有的大型機構都持有比特幣，或因其普遍公認的價值。同時，他也同意不是所有項目都適合區塊鏈，比如PostgreSQL（開源數據庫）和L2（Gartner研究機構）可能更適合鏈下（off-chain）運行。[2019/6/3]

考慮到一些小醫院接收的診斷和治療患者不多，數據量對輔助診斷模型性能的影響應該得到考慮。為每次測試隨機選擇訓練集。根據上述分析方法，具體操作處理方式如下：根據一定比例從訓練集中選擇數據進行測試。在我們的實驗中，我們分別測試了三種情況：包含的數據量占訓練集總數據的90%、80%和70%。判斷輔助診斷模型在匹配不同數量的數據實例時的準確性，對每個案例進行15次測試，并平均最終結果并在表格中填寫。由于輔助診斷模型有時在小型鄉鎮醫院的應用，這些醫院規模較小，因此可用于測試的數據數量很少，因此數據量可能會影響系統的性能。在我們的實驗中，我們先后重新導出了實例數據的數量，并根據實驗結果最終分析了撞擊的大小。具體效果見表3和圖2。

測試結果表明，訓練集數據的數量對神經網絡診斷模型的影響相對較大。LSTM網絡運行時獲得的結果與訓練數據有很大的關系。

（2）在一定隨機負載壓力下測試算法的準確性，以進行負載預測。在測試中，選擇每秒的查詢率作為壓力指示器。在30分鐘內向系統發送隨機數量的請求，并記錄算法預測的負載值和實際負載值。具體結果見表4和圖3。

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因此，從圖中可以看出，預測負載值基本符合實際負載值曲線，因此基于多個指標的負載算法可以滿足服務自動縮放中預測負載的要求。

（3）以系統響應時間為評估指標，給出系統在三次二分熱壓力下的響應。不同壓力下的系統運行條件見表5和圖4。從圖表中可以看出，智能醫療援助系統在測試環境中的三種不同壓力條件下運行良好。

（4）測試系統業務接口，并將具體情況繪制到圖表中，如表6和圖5所示。從圖表中可以看出，一般業務邏輯接口的響應時間約為41毫秒。接口返回的JSON數據的長度表明，當接口處理的業務邏輯更復雜時，通常需要多次查詢數據庫并執行數據集成，這需要很長時間；此外，當字段很多時，接口內響應時間主要用于數據傳輸。因此，影響接口重鍵時間長度的主要因素是業務邏輯的復雜性和返回數據的長度。因此，我們考慮緩存具有頻繁查詢和復雜查詢邏輯的熱數據，以減少數據庫訪問次數和系統請求的重新發送時間。

2 基于智能醫療區塊鏈技術指導異丙酚在口腔和頜面外科麻醉中的應用

本文設計的智能醫療輔助系統基于智能醫療區塊鏈技術，以幫助指導異丙酚在口腔和頜面部手術麻醉中的應用。本文采用了三組應用和分析策略，觀察在該系統幫助下運用異丙酚進行麻醉的效果，并對相關不良反應進行了排序，具體情況見表7和圖6。

異丙酚是一種靜脈麻醉藥，廣泛用于臨床麻醉工作中。異丙酚是烷基酚的衍生物，烷基酚具有很高的脂肪溶解度，不易溶于水。目前臨床使用的制劑是一種乳液。異丙酚的麻醉機理尚未完全闡明。目前，人們認為它與GABAA受體的β亞基結合產生麻醉。如果異丙酚與阿片類麻醉誘導相結合，呼吸暫停的發生率將大大增加，呼吸暫停的持續時間可以長達60秒。研究還發現，異丙酚組的呼吸速率和脈搏氧飽和度在麻醉后發生了顯著下降，呼吸抑制的發生率明顯高于其他兩組，因此，呼吸系統疾病患者在應用異丙酚時需要謹慎。

5.結論

智能醫療保健是人工智能、物聯網、云計算、大數據和移動互聯網等新醫療和衛生服務的總稱。新一代信息技術，如傳感器技術，與傳統醫療和衛生服務密切相關。我們使用先進的互聯網技術、互聯網技術和移動通信技術來實現醫療與健康與服務的互聯，并通過智能手段實現人員和資源之間的有效互動，以確保人們及時獲得預防和治療醫療服務；智能醫療在提高城市生活質量方面發揮了重要作用。

區塊鏈技術具有基于點對點網絡的分散服務、分布式存儲和單個節點的集體維護的特點。它提高了數據的安全性，還可以為用戶帶來可靠的交易，并實現醫療數據共享和醫療互動。

隨著醫療信息化的推進，建立完整的醫療輔助系統越來越重要。本文研究了如何構建一個簡單的醫療輔助診斷系統，該系統旨在降低醫生的工作壓力，提高診斷準確性，并促進醫院整體水平的提高。輔助醫療智能診斷系統基于醫療數據信息知識庫，結合醫生的醫療經驗和要檢查的患者的具體疾病狀況，并使用先進的計算機處理和分析技術來幫助醫生準確診斷。它不僅解決了患者的問題，還為剛剛參加工作的年輕醫生提供了良好的學習和工作條件，促進了其醫療業務能力的發展，并為國家醫療和衛生行業的發展做出了貢獻。

頭頭是道的點評

區塊鏈技術是目前一種分布式分類帳技術，主要應用的行業為金融業。由于區塊鏈技術具有非凡的安全性，因此醫療行業可能是目前可以應用區塊鏈技術的熱點行業。醫療信息的采集過程中最為重要的是保密性，我們可以通過區塊鏈技術避免這些數據的不被泄露與完整性。對于醫療行業來說，利用區塊鏈技術有三大核心優點。

1.首先是高冗余，因為每個節點都有備份，這使單點故障不會損害數據完整性。

2.其次是區塊鏈上的數據無法被篡改、這對于醫療數據非常重要；因為醫療數據一旦被篡改很可能會導致重大傷害，而且在區塊鏈上的任何篡改都會留下密碼學上的數據從而被快速發現。

3.區塊鏈技術能做到多私鑰的復雜權限保管。

對于區塊鏈和醫療健康領域的結合，最令人感到興奮的不僅僅是上述三個優勢，最主要的原因是因為區塊鏈+醫療完全是一個全新的領域，隨著企業和醫療機構看到區塊鏈技術對于金融領域的影響，醫療機構將會在醫療健康領域中逐漸開始推廣和實施該技術。

該研究是將區塊鏈技術應用于丙泊酚在口腔頜面手術麻醉中的應用，通過區塊鏈技術指導丙泊酚用藥，減少了丙泊酚與阿片類藥物協同使用時出現呼吸抑制等并發癥的可能性，同時也增加了丙泊酚在臨床上使用的安全性和精確性。

編譯：吳逆明

審校、點評：陳潔

原始文獻：

Yu Z, LiuY, Zhu C. Application of Propofol in Oral and Maxillofacial Surgery AnesthesiaBased on Smart Medical Blockchain Technology. J Healthc Eng. 2021 Apr1;2021:5529798. doi: 10.1155/2021/5529798. PMID: 33868618; PMCID: PMC8035006.

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