基于普適計算的中醫(yī)髖關(guān)節(jié)個性化康復(fù)服務(wù)的研究

曹紅珍 駱曉艷

(廣州中醫(yī)藥大學(xué),廣東廣州 510000)

基于普適計算的中醫(yī)髖關(guān)節(jié)個性化康復(fù)服務(wù)的研究

曹紅珍 駱曉艷

(廣州中醫(yī)藥大學(xué),廣東廣州 510000)

基于普適計算的中醫(yī)髖關(guān)節(jié)個性化康復(fù)服務(wù)研究的總體目標(biāo),設(shè)定具有情境感知意義的重點(diǎn)參數(shù)之一角度數(shù)據(jù)作為中醫(yī)髖關(guān)節(jié)康復(fù)療效判定指標(biāo),研究一種基于嵌入式和傳感器監(jiān)測的腳踏轉(zhuǎn)過的角度實時顯示系統(tǒng),根據(jù)相關(guān)設(shè)備的情境感知,識別髖關(guān)節(jié)患者的多個體征和行動模式,提供一種個性化康復(fù)輔助服務(wù)。

普適計算 髖關(guān)節(jié)康復(fù) 個性化

1 研究意義

醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)關(guān)系千家萬戶的幸福，是重大的民生問題。近年來，國家醫(yī)療體制改革的重點(diǎn)是建立以社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)為基礎(chǔ)的新型城市衛(wèi)生服務(wù)體系，推行“小病進(jìn)社區(qū)，大病進(jìn)醫(yī)院，康復(fù)回社區(qū)”的衛(wèi)生保健模式和就醫(yī)格局，為居民提供安全、便捷、經(jīng)濟(jì)的公共衛(wèi)生和基本醫(yī)療服務(wù)，解決群眾看病難、看病貴的問題。但在社區(qū)開展相應(yīng)的中醫(yī)康復(fù)服務(wù)發(fā)展并不順暢，為緩解資金短缺造成服務(wù)機(jī)構(gòu)數(shù)量較少、人手緊缺等服務(wù)量低、服務(wù)面窄的問題，最大程度地體現(xiàn)中醫(yī)康復(fù)醫(yī)療服務(wù)的人性化、個性化、及時性和交互性，使更多的居民充分地享受社區(qū)醫(yī)療康復(fù)服務(wù)，進(jìn)行社區(qū)康復(fù)服務(wù)的信息化和智能化建設(shè)勢在必行。

本文是根據(jù)中醫(yī)髖關(guān)節(jié)康復(fù)療效指標(biāo)，提出一種個性化康復(fù)輔助服務(wù)，即通過相關(guān)設(shè)備的情境感知，識別髖關(guān)節(jié)患者的多種體征和行動模式，進(jìn)行中醫(yī)康復(fù)服務(wù)的個性化主動推薦、推送和交互的研究。該研究有利于中醫(yī)康復(fù)學(xué)、無線傳感技術(shù)等多學(xué)科的交叉融合，并形成獨(dú)特的中醫(yī)特色學(xué)科體系；有利于有效合理地利用醫(yī)療衛(wèi)生資源，解決醫(yī)療資源與需求沖突的問題，為提高社區(qū)診療手段和水平提供借鑒；同時也符合中醫(yī)藥強(qiáng)省建設(shè)、“智慧廣東”建設(shè)的要求，及中醫(yī)藥進(jìn)社區(qū)、進(jìn)農(nóng)村、進(jìn)家庭的目標(biāo)。

2 總體研究目標(biāo)

根據(jù)社區(qū)中髖關(guān)節(jié)康復(fù)的特點(diǎn)和需求，對髖關(guān)節(jié)康復(fù)治療和療效判定的數(shù)據(jù)，設(shè)定6個具有情境感知意義的重點(diǎn)參數(shù)，通過情境感知識別髖關(guān)節(jié)患者的多個體征和行動模式，進(jìn)行中醫(yī)康復(fù)服務(wù)主動推薦、推送和交互服務(wù)的研究。

總體設(shè)計系統(tǒng)框圖如圖1。

圖1

圖2

在應(yīng)用層歸類分析髖關(guān)節(jié)中醫(yī)康復(fù)智能社區(qū)提供的主動推薦服務(wù)；在情境感知分析層確定服務(wù)所需的傳感信息；在傳感器數(shù)據(jù)層，解決傳感器的參數(shù)獲取和傳遞。重點(diǎn)探索髖關(guān)節(jié)康復(fù)療效判定參數(shù)的選取，康復(fù)設(shè)備傳感數(shù)據(jù)互聯(lián)感知處理和觸發(fā)模型，推薦機(jī)制的設(shè)計，康復(fù)服務(wù)的主動推薦和推送的實驗設(shè)計、測試，以及優(yōu)化以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)的云存儲。

圖2

圖3

具體研究方法如下：

(1)髖關(guān)節(jié)康復(fù)療效判定參數(shù)的選取。根據(jù)常用的髖關(guān)節(jié)中醫(yī)康復(fù)療效的癥候體征，結(jié)合Harris評分標(biāo)準(zhǔn)等判定方法，根據(jù)對附屬醫(yī)院的近年來髖關(guān)節(jié)康復(fù)治療和療效數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘的結(jié)果，設(shè)立6個具有情境感知意義的重點(diǎn)參數(shù)，即角度數(shù)據(jù)、速度數(shù)據(jù)、脈搏數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)集影像數(shù)據(jù)。

(2)康復(fù)服務(wù)主動推薦機(jī)制。通過患者身份的上下文感知、行為時間的上下文感知、活動范圍的上下文感知、個性化需求的上下文感知的定義和判斷，設(shè)定相應(yīng)的程序，實現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的存儲、傳遞、接收和轉(zhuǎn)換。

(3)設(shè)備情境感知原理和模型設(shè)計。通過嵌入式編程控制智能空間中分布的各類傳感器，將數(shù)據(jù)發(fā)送給管理模塊，一個傳感器節(jié)點(diǎn)可以控制獲取一類或多類上下文感知數(shù)據(jù)，并有進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的能力，同時能進(jìn)行一定程度的數(shù)據(jù)封裝。

(4)云存儲數(shù)據(jù)。建立一個集成平臺，把所有文檔傳送至平臺，當(dāng)醫(yī)院、社區(qū)、個人在需要文檔時再從平臺上獲取文檔，協(xié)同完成醫(yī)療服務(wù)流程，醫(yī)療機(jī)構(gòu)及病人通過基于標(biāo)準(zhǔn)的電子健康檔案來共享和交換信息。實現(xiàn)“無縫覆蓋、彈性應(yīng)用、快速部署、降低投資”，充分滿足不同機(jī)構(gòu)的差異化需求。

(5)個性化康復(fù)信息的自動發(fā)送。定時將髖關(guān)節(jié)患者在社區(qū)的康復(fù)療效數(shù)據(jù)，結(jié)合病人的個性化需求，通過電子郵件和信息發(fā)布等方式，發(fā)送髖關(guān)節(jié)康復(fù)知識和最新服務(wù)機(jī)構(gòu)和康復(fù)服務(wù)信息，對病人進(jìn)行指引和服務(wù)。

3 角度實時顯示系統(tǒng)的研究

3.1 研究內(nèi)容

基于普適計算的中醫(yī)髖關(guān)節(jié)個性化康復(fù)服務(wù)的研究的總體研究目標(biāo)，選擇6個具有情境感知意義的重點(diǎn)參數(shù)之一 “角度數(shù)據(jù)”作為主要研究對象。

以嵌入式和傳感器監(jiān)測的腳踏轉(zhuǎn)過的角度為目標(biāo)，根據(jù)中醫(yī)髖關(guān)節(jié)康復(fù)的特點(diǎn)和需求，研究一種實時顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)整合下肢康復(fù)訓(xùn)練器的腳踏角度監(jiān)測模塊、嵌入式終端和手機(jī)實時顯示腳踏轉(zhuǎn)過的角度兩大部分，涉及電子信息、無線通信、計算機(jī)技術(shù)、醫(yī)療健康等多個領(lǐng)域。(如圖2)

(1)腳踏角度監(jiān)測模塊的研究。由STC89C52處理器、三軸加速度傳感器以及NRF905無線傳輸模塊組成腳踏角度監(jiān)測模塊，主要實現(xiàn)：三軸加速度傳感器檢測與采集角度，采集角度信息經(jīng)過單片機(jī)處理之后再通過NRF905無線模塊傳輸?shù)角度胧浇K端系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括加速度傳感器數(shù)據(jù)采集、物理角度計算、按鍵清零角度處理。

(2)嵌入式終端的研究。采用GEC2440開發(fā)板作為核心，外圍分接NRF905無線傳輸模塊以及無線路由，主要是用于接收腳踏角度監(jiān)測模塊發(fā)送的角度信息。研究內(nèi)容主要包括：嵌入式操作系統(tǒng)在S3C2440上移植過程、驅(qū)動程序的設(shè)計、應(yīng)用程序的設(shè)計。

3.2 研究結(jié)果

實現(xiàn)一種基于嵌入式和傳感器監(jiān)測的腳踏轉(zhuǎn)過的角度實時顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)：

(1)提供專業(yè)的康復(fù)恢復(fù)訓(xùn)練。髖關(guān)節(jié)康復(fù)練習(xí)，由于需要掌握專業(yè)知識，一般要求護(hù)理人員按照遵循循序漸進(jìn)、被動加主動的原則，對患者的康復(fù)練習(xí)進(jìn)行專業(yè)的指導(dǎo)，保持關(guān)節(jié)穩(wěn)定性，恢復(fù)關(guān)節(jié)活動度，進(jìn)一步提高肌力。通過該角度實時顯示系統(tǒng)，患者可以在醫(yī)院、社區(qū)甚至家里遵醫(yī)囑進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，護(hù)理人員根據(jù)系統(tǒng)顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行康復(fù)療效的判定。 因此，該系統(tǒng)以全新的理論方法和技術(shù)手段協(xié)助髖關(guān)節(jié)康復(fù)患者進(jìn)行康復(fù)恢復(fù)訓(xùn)練。同時，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景，顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

(2)體現(xiàn)醫(yī)療服務(wù)的人性化和個性化。該項目有利于有效合理地利用醫(yī)療衛(wèi)生資源，解決醫(yī)療資源與需求沖突的問題；有利于低成本開展更多更好的社區(qū)中醫(yī)康復(fù)服務(wù)，最大程度地體現(xiàn)中醫(yī)康復(fù)醫(yī)療服務(wù)的人性化、個性化、及時性、隨時性、交互性，使更多的居民充分地享受社區(qū)醫(yī)療服務(wù)，對社區(qū)和諧發(fā)展、緩解醫(yī)患關(guān)系、構(gòu)筑和諧社會具有重要促進(jìn)作用。

(3)投入的成本低。該研究屬于國家政策優(yōu)先支持的范圍，也是廣東省政策優(yōu)先支持的領(lǐng)域。目前的技術(shù)使得移動終端、傳感器等硬件成本非常低，而社區(qū)室內(nèi)、家庭都可以借助的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、傳輸容量大、通信費(fèi)用低、實時在線等特性，設(shè)備和人員可以隨時隨地互聯(lián)互通，為項目的繼續(xù)開展，實現(xiàn)總體目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。

3.3 系統(tǒng)的使用

(1)啟動開發(fā)板電源，打開下位機(jī)角度測量模塊電源。啟動后開發(fā)板LCD出現(xiàn)如下界面(如圖2)。

(2)根據(jù)臨床數(shù)據(jù)，為不同身高、不同體型的患者設(shè)定與訓(xùn)練器對應(yīng)的距離以及不同的座位，按下“開始”按鍵，通過對膝關(guān)節(jié)屈15°～30°，髖關(guān)節(jié)屈45°～60°活動，即可顯示腳踏運(yùn)動器轉(zhuǎn)動實時物理角度，在任何位置按下“清零”按鍵后，開發(fā)板LCD顯示將變成0°，重新顯示腳踏運(yùn)動器所轉(zhuǎn)過的角度；當(dāng)按下“復(fù)位”按鍵時，將會恢復(fù)顯示腳踏運(yùn)動器轉(zhuǎn)動物理角度；“停止”按鍵可以停止角度的動態(tài)顯示。

(3)手機(jī)上安裝wifiAngle.apk應(yīng)用軟件，同時打開wifi連接，連接上與開發(fā)板連接的無線路由器。打開wifiAngle應(yīng)用軟件，設(shè)定Ip地址，點(diǎn)擊進(jìn)入按鈕，出現(xiàn)如下界面(如圖3)。

界面顯示腳踏運(yùn)動器轉(zhuǎn)動實時物理角度，同時有兩按鍵，兩個按鍵的功能與開發(fā)板界面的“清零”與“復(fù)位”按鍵功能一樣。

[1]劉德吉.國外社區(qū)醫(yī)療服務(wù)模式比較及對我國的啟示[J].中國衛(wèi)生事業(yè)管理,2009,9(596-599).

[2]岳瑋寧等.基于上下文感知的智能交互系統(tǒng)模型[J].計算機(jī)工程,2007,1(816-818).

[3]劉景福,陳松生.普適計算環(huán)境下遠(yuǎn)程教育情感交互的設(shè)計模型[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2009,4(90-93).

[4]施競成.面向智能空間的上下文感知系統(tǒng)研究[D].浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文,2010.

[5]李自強(qiáng),蘇佳燦,張春才.人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后早期康復(fù)訓(xùn)練及功能評價[J].中國臨床康復(fù),2004,17(3238-3239)》.

[6]黃征宇.“智慧廣東”引領(lǐng)轉(zhuǎn)型升級[EB/OL]中國信息網(wǎng).http://www.ichina.net.cn/Html/2010/TheInternetofthings/10765.html,2010-07-14.

廣東省中醫(yī)藥局科研課題“基于云應(yīng)用的中醫(yī)髖關(guān)節(jié)康復(fù)普適醫(yī)療服務(wù)的研究”(編號20121233)。

曹紅珍(1981-),女,漢族,江西九江,副研究員,碩士,研究方向:醫(yī)學(xué)信息。