基于“互聯網+”的老年人可穿戴設備健康管理服務平臺探索

文/鄭羽王玲王慧泉劉皓田磊

據《老齡藍皮書：中國城鄉老年人生活狀況調查報告(2018)》顯示：截至2017年底，中國60歲及以上老年人口已達2.41億，占總人口的17.3%。慢性病老年人持續增多，2017 年底已經突破了 1 億人。老年病、慢性病多發，白領青年人長期處于亞健康狀態，引起死亡的主要慢病分別為心血管疾病、癌癥、慢性呼吸系統疾病和糖尿病，上述四大類慢性病占慢病總死亡人數的82%[1]。《“健康中國2030”規劃綱要》明確提出我國也面臨著人口老齡化以及疾病譜，突出解決好老年人等重點人群的健康問題，實施慢性病綜合防控戰略。目前我國老齡人口的“五化”問題嚴重[2]，而這些疾病最佳的處理方法是長期的健康管理，防患于未然。智能可穿戴設備是通過可穿戴技術對日常穿戴品進行智能化設計，智能服裝是將衣服、帽子、鞋及腰帶等服裝類產品與智能技術結合所形成的一種高科技產品[3]，如現有滑雪服具有了調溫功能就是結合了相變纖維[4]，以及智能首飾品牌totwoo設計的世界上體積最小的磁吸充電可穿戴式首飾，可以隨身對人進行基礎監測[5]。隨著目前醫用紡織材料、傳感器技術、生物醫學工程和計算機技術的發展，可以針對老年人將可穿戴設備與服裝設計在一起，如TONYA SMIYH-JACKSON 等人設計的可以幫助有視力缺陷的老年人進行物體定位和指路功能的老年社交型智能背心[6]和美國研究機構針對老年人發明的具有平衡傳感監測器防跌倒智能褲[7]。設計出的產品對于身體較為脆弱、需要細心呵護的老年人具有重要的意義，設計出的服裝可以用于老年人身體狀況的長期監測，有效預防老年人身上的潛在危險。

基于“互聯網+”的可穿戴設備（無線傳感設備+生理信號檢測設備+智能服裝）在老年人健康管理中的廣泛應用，如圖1所示。傳統的可穿戴檢測設備對目前老年的健康管理還存在很大問題，由于老人和家屬對醫學知識的欠缺，他們對該產品的認知度不高，利用率也大大降低。如何將可穿戴設備與醫院的醫生進行緊密的結合，提高對老年人生理信息的長期監測是解決該問題的關鍵。而“互聯網+”技術的出現，為單體信息與健康管理服務提供了一個重要的橋梁，將健康管理這一模塊嵌入到遠程的醫療服務系統和信息管理平臺中，使遠程醫療可以走入千家萬戶，實現家庭智能健康管理和養老服務系統[8]。隨著大數據和人工智能的發展，結合監測到老年人的生理信息和環境信息，建立針對個人的健康管理方案，提高健康管理的效果。本文基于此提供了一種基于“互聯網+”的老年人可穿戴智能設備健康管理系統的服務方案。

圖1 基于“互聯網+”的可穿戴設備的人體信號檢測

1 基于“互聯網+”的老年人可穿戴智能設備健康管理系統介紹

本系統主要由可穿戴人體生理信號智能終端采集生理信號和環境信號，通過設備上的網絡通信模塊將數據實時地發送到專用服務器，在服務器端可對數據進行自動存儲和數據深度挖掘，提供生理參數健康管理服務建議，最終由醫生等健康管理人員通過智能手機、平板或PC機進行數據查看和健康管理方案下達，該方案針對出行不便的老人，在家即可實現長期的生理監護。

2 可穿戴生理信號檢測硬件設計

本部分研究由單片機處理器、信號采集電路和數據分析軟件組成，可以完成運動過程中人體生理信號檢測，同時目前已經開發了配套可穿戴藍牙血壓測試模塊、可穿戴藍牙血糖測試模塊、可穿戴藍牙心電測試模塊，可以實現對人體生理信號的檢測，如圖2所示。

各個模塊的主要功能如下：（1）動態血壓實時監護系統，本研究為基于示波法獲得個人收縮壓、舒張壓等數值，系統具備無線傳輸方式和語音報告功能，通過智能手機或者遠程可對系統進行參數設定，從而實現24小時動態血壓測量和預警。（2）反射式血氧飽和度檢測終端研發反射式血氧飽和度采集終端，實現佩戴者長期檢測，信息實時發送至服務器，用于心肺功能評估和慢阻肺、呼吸暫停等睡眠呼吸疾病分析。（3）心電實時監護診斷系統設計便攜式心電設備，實現單導聯的便攜式心電監護診斷，可對心律不齊、心率異常等疾病進行實時自動分析，針對重要疾病具有預警功能，心電數據實時傳輸至遠端服務器，患者和醫生可以根據權限隨時記錄并查看歷史心電圖。（4）便攜式微創血糖物聯網模塊，基于現有成熟微創血糖檢測技術，開發物聯網模塊。這些模塊可以實現可穿戴的測量，實現老年人的生理信息的監測和分析，同時隨著紡織材料和傳感器的發展，其最終植入到服裝上成為可能。該模塊實現人體生理參數的實時監測，并通過數據自動采集，實時分析監護對象的生理健康狀況，若出現異常情況及時預警以獲得及時的醫療救助。

圖2 目前搭建的可穿戴人體信號檢測平臺及模塊

3 健康管理服務平臺的設計

此部分主要由移動終端的數據交互平臺和人體生理健康管理服務中心平臺組成。運行于患者終端的數據交互平臺應用程序APP。本APP依托于終端設備（老年人的手機）的無線通信模塊與各種智能終端設備（生理監測設備）進行數據交互。用戶可以通過APP查看各個智能終端基本信息與工作狀態，對智能終端測量參數進行設置并發出指令控制終端設備的測量。在測量開始時，智能終端實時將測量結果數據傳輸給APP程序，并在患者終端上進行顯示，如圖3所示。患者可以通過設置參數，來調節顯示狀態。該平臺可以進行簡單的數據處理算法輔助測量與診斷，單次測量結束后，患者可以參照本次測量的有效性，選擇性地將暫時存儲于患者終端的測量數據通過手機的移動網絡或者家庭寬帶上傳到服務器端。另外，針對測量結果，患者可以將特定樣本發送給健康管理員，實現在線提問。同時也可以通過與醫院數據中心的連接，實現遠程預約掛號。同時對于緊急的健康狀況，可以對健康管理員或醫院的急診中心展開一鍵式的緊急呼叫。

圖3 用戶端APP顯示界面

人體生理健康管理服務中心在第一次使用時，患者在后臺數據庫中建立健康檔案。當患者終端APP完成測量，選擇樣本數據進行上傳時，終端平臺基于Web Service技術調用運行于服務器端的網絡服務后臺程序，將測量樣本存放于對應的健康檔案中。患者和健康管理員均可以通過自己的終端APP訪問相應權限的健康檔案，此時，服務器向終端APP提供數據服務。所有的數據交互工作都依托于運行于服務器上的后臺網絡服務程序與SQL Server數據庫實現。監護終端所采集的數據被整合進入到信息平臺中，作為基礎數據用于疾病風險預測和臨床診療、醫療行為監管指導業務等工作。實時監護數據實現系統的應用和反饋，產生數據和業務雙向流動及運行，如圖4所示。

圖4 居民健康管理Web平臺界面

4 基于大數據挖掘的生理參數健康管理系統

首先通過大數據數據庫集群將部分特征數據上報給醫院數據服務器中，由醫院醫生通過專家系統對數據進行人工識別并對其打上判別標簽，獲取分類標簽數據集，然后將分類標簽數據集內數據通過深度學習方式對模型進行訓練，實現半監督學習過程。然后將訓練結果作為識別模型對終端子設備進行數據分析并獲取其可能癥狀原因概率等分析結果；然后將分析結果與數據上報給節點數據服務器，根據數據特性將數據分為特征數據與非特征數據上報給大數據數據庫集群；周而復始實現對深度學習模型的一個完善的訓練，最終得到一套完善的生理信號健康預警系統，為用戶與醫生提供更為完備的參考信息。

5 結束語

科技的發展促進了智能可穿戴設備的研發和多樣性發展，為人們提供了多樣化的數字化生活體驗，而老年引起慢性病高發的原因主要在于慢性病危險因素的高發生率，因此，控制慢性病重點在慢性病的預防，我國政府對互聯網技術應用于醫療領域的具體措施非常重視，在“十二五”規劃中明確提出了智能醫療這一概念，并明確指出以人體的生理、醫學參數的采集以及分析作為基本切入點，而且遠程健康管理服務要面向家庭，這就推動了互聯網科技、健康管理和養老服務這三個行業的整合[9]。本文提出和設計了基于“互聯網+”的老年人可穿戴智能設備健康管理系統方案，有助于控制和掌握老年人的生理參數，提高其對健康狀況的掌握，如果可以得到有效的采用可以獲得患者及家屬的高度好評。但是因該平臺剛剛起步，醫生、患者和服務機構對其的認可度不高，同時該服務模式還受醫保制度和經濟水平的影響，所以為促進該服務模式的發展，還需政府的支持。