公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

虞麗娟， 考書健， 王繼紅， 凌培亮， 陳佩杰， 吳衛(wèi)兵， 孟憲明

（1.上海體育學(xué)院運(yùn)動科學(xué)學(xué)院，上海200438；2.同濟(jì)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院，上海200092）

·運(yùn)動人體科學(xué)·

公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用

虞麗娟1， 考書健1， 王繼紅1， 凌培亮2， 陳佩杰1， 吳衛(wèi)兵1， 孟憲明2

（1.上海體育學(xué)院運(yùn)動科學(xué)學(xué)院，上海200438；2.同濟(jì)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院，上海200092）

從公務(wù)員人群運(yùn)動鍛煉科學(xué)指導(dǎo)的需求出發(fā)，基于體質(zhì)測試指標(biāo)、基本醫(yī)學(xué)指標(biāo)和日常行為方式等建立公務(wù)員個體體質(zhì)狀況數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建包括運(yùn)動處方、營養(yǎng)處方、心理調(diào)控和生活方式調(diào)控4塊主要內(nèi)容的公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)。案例研究結(jié)果顯示：該系統(tǒng)為公務(wù)員人群提供運(yùn)動健康促進(jìn)科學(xué)支持平臺，有效地指導(dǎo)公務(wù)員進(jìn)行科學(xué)運(yùn)動鍛煉，從而提升其體質(zhì)健康水平。

公務(wù)員；體質(zhì)運(yùn)動決策支持系統(tǒng)；研發(fā)；應(yīng)用

Author’s address1.School of Kinesiology，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China；2.School of Network Education，Tongji University，Shanghai200092，China

作為國家機(jī)關(guān)的人才資源和政府管理社會事務(wù)者，公務(wù)員的健康狀況直接影響著政府的工作效能。近年研究資料顯示，由于工作壓力大、工作時間長、久坐、運(yùn)動不足等，導(dǎo)致公務(wù)員較易患如高血壓、高血脂、糖尿病等一些慢性病，其健康狀況不容樂觀［1-4］。最近，由中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會主辦的第3屆中國健康管理論壇發(fā)布的《2012中國公務(wù)員健康綠皮書》稱：超過70%的公務(wù)員存在健康問題。基于此，本研究根據(jù)公務(wù)員人群特征和體質(zhì)健康狀況，研發(fā)了公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)，對于科學(xué)、有效地指導(dǎo)公務(wù)員運(yùn)動鍛煉，提高公務(wù)員身體健康素質(zhì)有著重要意義。

1 公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)框架

1.1 系統(tǒng)功能框架 該系統(tǒng)由以下4個子系統(tǒng)組成：運(yùn)動處方子系統(tǒng)、營養(yǎng)處方子系統(tǒng)、心理調(diào)控子系統(tǒng)、生活方式調(diào)控子系統(tǒng)（圖1）。

圖1 公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)功能框架Figure 1. Functional Frame of Decision Support System on Exercise Health Promotion of Civil Servants’Fitness

1.2 系統(tǒng)組成部分

1.2.1 運(yùn)動處方子系統(tǒng) 測試身體形態(tài)、身體機(jī)能、身體素質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；分析與評價體質(zhì)測試數(shù)據(jù)，重點分析和評價公務(wù)員骨密度、血糖、血脂、心肺耐力和下肢爆發(fā)力；根據(jù)對公務(wù)員的體質(zhì)測試、分析與評價，研究并制訂公務(wù)員體質(zhì)健康促進(jìn)個性化的運(yùn)動處方。

1.2.2 營養(yǎng)處方子系統(tǒng) 采用三維食物模型，應(yīng)用24 h回顧法記錄3～5 d膳食，通過膳食營養(yǎng)分析軟件進(jìn)行營養(yǎng)分析；評價3餐總熱量的攝取，與該類人群的推薦量比較，制訂合理的調(diào)整方案；研究相應(yīng)能量的膳食配餐，評估干預(yù)前后營養(yǎng)改善的程度。具體評價通過體成分、血紅蛋白及血清相關(guān)營養(yǎng)指標(biāo)，評價蛋白質(zhì)營養(yǎng)狀況，維生素A、D及鐵、鋅等指標(biāo)。

1.2.3 心理調(diào)控子系統(tǒng) 通過公務(wù)員心理壓力特征診斷問卷，調(diào)查和分析不同性別、級別、年齡的公務(wù)員的心理壓力特征；應(yīng)用公務(wù)員心理壓力狀態(tài)評價量表，分析公務(wù)員心理狀態(tài)特點，并建立公務(wù)員心理壓力狀態(tài)評價常模；根據(jù)心理壓力狀態(tài)分類的不同級別，選取適宜的心理調(diào)控方法和手段，建立公務(wù)員心理個性化調(diào)控方案。

1.2.4 生活方式調(diào)控子系統(tǒng) 對公務(wù)員生活方式進(jìn)行調(diào)查，分析公務(wù)員生活方式特征及不同性別、不同年齡、不同級別公務(wù)員生活方式的差異；從生物—心理—社會醫(yī)學(xué)模式角度，建立公務(wù)員健康生活方式模式；運(yùn)用公務(wù)員健康生活方式模式及評價系統(tǒng)，研究并制訂公務(wù)員個性化生活方式調(diào)控方案。

2 公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)的研發(fā)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按3個層次構(gòu)建，包括資源層、資源管理層、人機(jī)交互層（圖2）。

就層次結(jié)構(gòu)而言：資源層主要由數(shù)據(jù)庫、知識庫、規(guī)則庫和模型庫構(gòu)成；資源管理層由4個庫的管理系統(tǒng)構(gòu)成，各管理系統(tǒng)之間是相互關(guān)聯(lián)的，便于準(zhǔn)確、合理、便捷地調(diào)用資源；人機(jī)交互層實現(xiàn)系統(tǒng)與用戶的直接對話。就構(gòu)成系統(tǒng)的要素而言，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、知識庫子系統(tǒng)、規(guī)則庫子系統(tǒng)、模型庫子系統(tǒng)4大子系統(tǒng)構(gòu)成［5-7］。

圖2 公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Figure 2. Structure of Decision Support System on Exercise Health Promotion of Civil Servants’Fitness

2.2 系統(tǒng)處方 處方是本系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容，本系統(tǒng)輸出的處方可直接指導(dǎo)公務(wù)員。系統(tǒng)處方包括定量處方和定性處方，定量處方分為運(yùn)動處方和營養(yǎng)處方，定性處方包括心理處方和生活方式處方。

運(yùn)動處方最大的特點就是有針對性地增強(qiáng)個體體質(zhì)。在運(yùn)動處方研發(fā)過程中，首先要了解公務(wù)員個體的體質(zhì)狀況，然后進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)動能力測試，最后根據(jù)運(yùn)動能力測試評價結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動項目以及適宜運(yùn)動強(qiáng)度、持續(xù)時間、運(yùn)動頻率、處方持續(xù)時間。需要注意的是，運(yùn)動是某些疾病的誘發(fā)因素，設(shè)計運(yùn)動處方時需要考慮對象相關(guān)的醫(yī)學(xué)檢查結(jié)果，排除運(yùn)動誘發(fā)疾病的危險。

2.2.1 指標(biāo)體系及信息處理

2.2.1.1 確定指標(biāo)體系 根據(jù)對公務(wù)員體質(zhì)狀況、醫(yī)學(xué)健康檢查、慢性疾病調(diào)查等相關(guān)文獻(xiàn)的研究，從體質(zhì)測試、醫(yī)學(xué)檢查和慢性病調(diào)查3個方面研究和采集相關(guān)數(shù)據(jù)，這是生成運(yùn)動處方的信息基礎(chǔ)。

體質(zhì)測試信息：在《國民體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)上，針對公務(wù)員工作性質(zhì)和體質(zhì)健康狀況，有針對性地增加相應(yīng)的體質(zhì)指標(biāo)（表1）。

表1 公務(wù)員體質(zhì)測試指標(biāo)Table 1 The Indicator of Civil Servants’Fitness

醫(yī)學(xué)監(jiān)測信息：公務(wù)員是心血管類、代謝類慢性病的高危人群，故將血糖、血脂（總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白）、骨密度納入健康評價體系，作為運(yùn)動處方的依據(jù)。

慢性病問卷調(diào)查信息：高血壓、動脈硬化、骨質(zhì)疏松、糖尿病、冠心病、高血脂、呼吸道疾病和痛風(fēng)史。

2.2.1.2 采集指標(biāo)數(shù)據(jù) 通過自主研發(fā)的公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)知識獲取系統(tǒng)采集各指標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)有可能存在大量“臟”數(shù)據(jù)，缺失值、語法錯誤、重復(fù)記錄、歧義值等都是“臟”數(shù)據(jù)的來源。“臟”數(shù)據(jù)將嚴(yán)重影響決策分析系統(tǒng)提供的信息支持，因此，應(yīng)對“臟”數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，并進(jìn)行數(shù)據(jù)加載。數(shù)據(jù)加載是將清洗過的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)庫中的過程，數(shù)據(jù)加載的方式與原始數(shù)據(jù)的提取即轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲方式有關(guān)。

2.2.1.3 處理指標(biāo)數(shù)據(jù) 進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的原始數(shù)據(jù)，在不同需求時須作相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，以不同的形式顯示。本系統(tǒng)根據(jù)不同功能的需要，通過以下3種形式顯示數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)的原始顯示：主要是體質(zhì)指標(biāo)測試數(shù)據(jù)、醫(yī)學(xué)指標(biāo)錄入信息。

數(shù)據(jù)的等級顯示：對于體質(zhì)測試指標(biāo)，按不同性別、年齡段，以A、B、C、D、E劃分為5個等級，分別對應(yīng)優(yōu)、良、中、及格、差。對于醫(yī)學(xué)指標(biāo)，按不同的年齡、性別分為A、B、C 3個等級，對應(yīng)正常、偏低、偏高。

評價的得分顯示：為了對用戶整體體質(zhì)狀況進(jìn)行評價，需要將指標(biāo)原始結(jié)果進(jìn)行模糊處理、量化、模糊評價。指標(biāo)結(jié)果優(yōu)、良、中、及格、差分別對應(yīng)得分5、4、3、2、1分，分值越高說明該項指標(biāo)所代表的體質(zhì)狀況越好。

2.2.2 決策推理技術(shù) 公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)的決策方案是：根據(jù)公務(wù)員體質(zhì)指標(biāo)信息及體質(zhì)評估結(jié)果，需要從各類數(shù)據(jù)庫、知識庫中獲取研究對象的各種體質(zhì)信息進(jìn)行決策推理，根據(jù)公務(wù)員體質(zhì)健康狀態(tài)，不斷地搜索、匹配相應(yīng)的運(yùn)動項目，確定所應(yīng)采取的處方。下文以運(yùn)動處方為例進(jìn)行分析。

2.2.2.1 知識表示與決策推理 指標(biāo)信息用S表示，體質(zhì)評估結(jié)果用H表示，運(yùn)動處方用F表示，則F=（F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，…，F(xiàn)7）T。其中，F(xiàn)1、F2、F3、F4、F5、F6、F7分別表示運(yùn)動目的、運(yùn)動項目、運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動時間、運(yùn)動頻率、運(yùn)動周期、運(yùn)動注意事項。

運(yùn)動目的是運(yùn)動處方首先要確定的要素，其余的要素是達(dá)到此目的的必要條件。確定運(yùn)動目的之依據(jù)為國民體質(zhì)測定標(biāo)準(zhǔn)：凡某項指標(biāo)評分≤2分，該指標(biāo)對應(yīng)的形態(tài)、機(jī)能、素質(zhì)應(yīng)被納入鍛煉目標(biāo)。

F是根據(jù)S、H的狀態(tài)，通過知識獲取，選擇合適的模型進(jìn)行推理，并對結(jié)果進(jìn)行分析，得出科學(xué)、合理的決策方案。即F=f（S，H）。其中，S表示公務(wù)員指標(biāo)信息，H表示體質(zhì)評估結(jié)果。

在決策推理過程中，決策推理機(jī)是整個決策模型的關(guān)鍵部分，它不僅依賴于推理方式，更依賴于推理的控制策略。推理方式即運(yùn)用知識的模式，推理控制即合理的知識選擇。推理控制直接決定著推理的效果與效率，而推理的控制策略是推理控制的核心。推理的控制策略是為了防止無窮的推理過程，或者說為了防止推理過程太長導(dǎo)致時間及空間的復(fù)雜性增加，而對推理的深度、寬度、時間、空間等進(jìn)行了限制［8-9］。本系統(tǒng)主要采用產(chǎn)生式知識表示和框架式知識表示，采用的推理主要為正向推理，其推理控制策略見圖3。

圖3 系統(tǒng)知識推理控制策略Figure 3. Inferential Controlled Strategy of System Know ledge

2.2.2.2 處方生成 運(yùn)用面向?qū)ο蟮目蚣苤R表示建模方法，構(gòu)建了針對不同體質(zhì)狀況的運(yùn)動處方模型庫，具體包括提高心肺機(jī)能模型、減體重模型、骨健康模型、增體重模型、軀干力量模型、四肢力量模型、反應(yīng)時模型、柔韌性模型和平衡性模型［10-11］。以心肺功能運(yùn)動處方模型為例進(jìn)行分析，心肺功能運(yùn)動處方組成如表2所示。

運(yùn)動項目的選擇：提高心肺功能的運(yùn)動主要采用低強(qiáng)度、長時間、周期性、全身大肌群參加的有氧運(yùn)動項目，將運(yùn)動中心率提高到靶心率區(qū)間并較好地持續(xù)，能有效提高心肺功能。發(fā)展心肺功能的運(yùn)動處方運(yùn)動項目選擇的知識推理偽代碼為：

表2 心肺功能運(yùn)動處方組成Table 2 Constitutes of Cardiopulmonary Exercise Prescription

運(yùn)動強(qiáng)度的控制：以心率儲備表示運(yùn)動處方的運(yùn)動強(qiáng)度，根據(jù)運(yùn)動者的體質(zhì)狀況，運(yùn)動中的靶心率區(qū)間為（40%～80%）HRs+HRr/（次/min）。確定發(fā)展心肺功能的運(yùn)動強(qiáng)度的知識推理偽代碼為：

運(yùn)動時間的確定：一般要求20～60 min，達(dá)到靶心率的時間至少為15 min。運(yùn)動時間與運(yùn)動強(qiáng)度是密切相關(guān)的：強(qiáng)度大、時間短；強(qiáng)度小、時間長。運(yùn)動持續(xù)時間根據(jù)運(yùn)動強(qiáng)度而定，其知識推理偽代碼為：

3 公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)應(yīng)用案例

本系統(tǒng)在經(jīng)過多次測試和升級后，于2011年9月開始在上海市民體質(zhì)研究中心應(yīng)用。結(jié)果表明，系統(tǒng)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定，能滿足測試人群的需要，實現(xiàn)了科學(xué)指導(dǎo)公務(wù)員運(yùn)動健康促進(jìn)的目的。下面以公務(wù)員人群心肺功能低下的體質(zhì)狀況制訂運(yùn)動處方為案例，分析本系統(tǒng)的操作流程和功能實現(xiàn)情況。

3.1 錄入數(shù)據(jù) 用戶體質(zhì)測試數(shù)據(jù)經(jīng)讀卡器導(dǎo)入系統(tǒng)后，系統(tǒng)自動生成體質(zhì)測試記錄。本案例數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用ID為ad12的56歲女性。

3.2 診斷體質(zhì)狀況 體質(zhì)測試數(shù)據(jù)生成后，用戶可以選擇體質(zhì)評價及診斷界面，了解自己的體質(zhì)狀況。圖4為體質(zhì)評價結(jié)果，圖5為體質(zhì)單項指標(biāo)詳細(xì)評價結(jié)果。通過對比測試結(jié)果，明確自身體質(zhì)存在的問題，為用戶改善體質(zhì)提供明確的目標(biāo)。

由圖4可知，該用戶體質(zhì)測試結(jié)果評價得分小于3分的項目為：握力得1分，閉眼單腳站立和坐位體前屈得2分，下肢爆發(fā)力和心肺耐力得1分。最后從圖6綜合評價報告中發(fā)現(xiàn)，該用戶雷達(dá)圖面積很小，說明體質(zhì)狀況差，需要進(jìn)行運(yùn)動處方鍛煉，增強(qiáng)體質(zhì)。

圖4 體質(zhì)狀況評價Figure 4. Assessment of Civil Servants’Fitness

圖5 心肺機(jī)能評定Figure 5. Assessment of Civil Servants’Cardiopulmonary Function

圖6 體質(zhì)綜合評價報告Figure 6. Report of Comprehensive Assessment on Civil Servants’Fitness

3.3 設(shè)置運(yùn)動處方 用戶根據(jù)自身工作、生活實際狀況確定運(yùn)動頻率即可，一般不建議修改默認(rèn)的運(yùn)動周期。然后確定開始運(yùn)動日期，系統(tǒng)將提示下次體檢和體質(zhì)測試的日期。

設(shè)置好運(yùn)動頻率之后，用戶需要根據(jù)自身的運(yùn)動史和興趣愛好，選擇適合自己的運(yùn)動項目。在選擇運(yùn)動項目的同時，還要結(jié)合自身的工作、生活習(xí)慣、興趣、運(yùn)動時間等因素綜合考量。

如果有用戶比較滿意建議的運(yùn)動項目，那么該運(yùn)動項目即可作為處方運(yùn)動項目。運(yùn)動項目的選擇涉及用戶的體質(zhì)狀況、慢性病狀況、生活習(xí)慣、運(yùn)動愛好等因素。選擇好運(yùn)動項目之后，系統(tǒng)流程將進(jìn)入生成運(yùn)動處方報告階段。

3.4 生成運(yùn)動處方 最終生成的運(yùn)動處方報告包括：體質(zhì)測試的結(jié)果及其評價（制訂運(yùn)動處方的依據(jù)）；運(yùn)動周期一般為默認(rèn)；建議運(yùn)動頻率不少于3次/周，用戶須結(jié)合自己的生活、工作狀況靈活確定；運(yùn)動強(qiáng)度須結(jié)合用戶的年齡、性別、安靜心率、心率儲備等因素綜合確定，也是降低運(yùn)動危險因素的重要措施，用戶在運(yùn)動中須嚴(yán)格將心率控制在指定范圍；運(yùn)動處方的效果和注意事項。

4 小結(jié)

從公務(wù)員人群運(yùn)動鍛煉科學(xué)指導(dǎo)需求出發(fā)，構(gòu)建公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了公務(wù)員運(yùn)動健康指導(dǎo)的數(shù)據(jù)庫、知識庫、模型庫和規(guī)則庫，為不同年齡、性別、體質(zhì)狀況的公務(wù)員人群提供了一個科學(xué)的運(yùn)動健康促進(jìn)平臺，實現(xiàn)運(yùn)動處方、營養(yǎng)處方、心理調(diào)控和生活方式調(diào)控為一體的公務(wù)員健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)，為提升公務(wù)員人群體質(zhì)健康水平提供指導(dǎo)和決策支持。

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The Development and Application of Decision Support System for Civil Servants’Physique and Exercise Health Promotion

∥YU Lijuan1，KAO Shujian1，WANG Jihong1，LING Peiliang2，CHEN Peijie1，WU Weibing1，MENG Xianming2

The study，from the needs of scientific guidance for public servants’exercise，establishes the Decision Support System for Civil Servants’Physique and Exercise Health Promotion，where a database of civil servants’individual constitution in terms of their fitness index，medical index and daily behaviors has been built.The decision support system covers 4 sections，that is，exercise prescription，nutrition prescription，psychological control and lifestyle.A case study shows that the system provides a scientific support platform for exercise health promotion of civil servants.Moreover，it can effectively guide them to exercise scientifically and thus improve their physical fitness.

civil servant；decision support system for physique and exercise；development；application

G804

A

1000 -5498（2013）03 -0051 -05

2013 -01 -16；

2013 -03 -01

上海市科委創(chuàng)新行動計劃建設(shè)資助項目（10490503500）

虞麗娟（1963 -），女，浙江義烏人，上海體育學(xué)院教授，博士，博士生導(dǎo)師；Tel：（021）61900521，E- mail：ljyu@shou.edu.cn