馬順帥 代振魯 張亞茹 李 敏 張 冉 胡珊珊
(濟寧醫學院醫學信息工程學院 日照 276826)
隨著社會發展我國人口老齡化程度不斷加深,養老和醫療問題日益突出[1-2]。根據國家衛健委統計數據,我國超過70%的老年人患有至少一種慢性疾病,且一半的老年人同時患有兩種以上慢性病[3-4]。慢性病的高發病率不僅影響老年人生活質量,更加重家庭和社會的負擔[5]。養老和醫療是老年人最重要的兩大需求,推動養老與醫療結合成為我國老齡化社會發展的必然趨勢[6-7]。國家先后出臺多項政策,加強老年健康服務,推進醫養結合[8]。在該背景下加快建設醫養結合的養老服務體系,實現養老與醫療服務資源有機整合,探索滿足老年人多元化需求的新型養老模式成為社會關注的熱點[7,9]。隨著互聯網、物聯網和大數據技術的應用與發展,“互聯網+養老”的智慧養老服務模式成為解決傳統養老難題的重要途徑[10]。智慧養老是指以信息網絡技術為依托,綜合運用互聯網、物聯網和大數據等技術,構建面向老人、社區和養老機構的物聯網信息平臺,整合政府、社會、社區和家庭資源,對老年人日常生活、醫療健康、休閑娛樂等方面進行智能化管理,為其提供便捷、舒適、高效養老服務[1,11]。本文從老年人養老和醫療服務需求出發,提出構建醫養結合模式下的智慧養老服務平臺,為老年人提供生活照料、醫療保健、休閑娛樂等多元化的養老和醫療服務。同時將數據挖掘技術應用于該平臺,對老年人日常生活、醫療數據進行挖掘分析,探索其中規律,為老年人提供智能化健康管理。
2.1.1 概述 平臺架構分為3部分:數據采集組、數據傳輸、數據服務器。為確保音頻、視頻通訊順暢,采用支持公共交換電話網(Public Switched Telephone Network,PSTN)協議的IPPBX軟交換機。為保障Internet接入安全及網絡通暢,部署相應防火墻和交換機[12]。平臺總體架構,見圖1。

圖1 平臺架構
2.1.2 數據采集組 終端設備以智能手機為核心,通過穿戴式心率監測等設備采集老年人實時體征數據,通過藍牙等方式將數據傳送到智能手機,以智能手機作為中轉,將數據匯總、封裝上傳至服務器。用戶通過手機移動網絡訪問醫院、家政公司等有關官網,實現醫院在線掛號、家政服務、藥物查詢等功能。
2.1.3 數據傳輸 設備將原始測量信息封裝成幀,通過傳輸介質發送至路由器,路由器收到數據后先進行循環冗余碼校驗(Cyclic Redundancy Check,CRC),分析IP數據報后,重新封裝數據,根據路由器內存中的路由表將數據轉發至服務器,數據封裝詳細過程,見圖2。

圖2 數據封裝過程
2.1.4 數據服務器 服務器收到數據后首先對報文消息進行校驗,若消息不合法則將其拋棄,若消息合法則繼續下一步。獲取到正確封裝數據后,將數據寫入數據庫。
2.2.1 基本信息 對老年人基本情況信息進行登記,如年齡、性別、教育程度、職業、住址、聯系方式、經濟狀況、生活自理能力、緊急聯系人等。
2.2.2 服務需求 記錄老年人服務需求,包括家政、醫療保健、生活照料、精神慰藉等,針對不同服務需求提供個性化養老服務。
2.2.3 健康檔案 為老年人建立電子健康檔案,包括家族病史、既往病史、慢性病史、現病史、臨床診療及用藥情況、健康體檢結果以及生活方式、飲食習慣等健康相關信息。
2.2.4 社會養老資源 登記家政服務公司、醫院、養老機構、老年活動中心、超市等社會養老資源及服務人員信息,包括規模、地址、使用及閑置情況、服務人員數目、技能等級、聯系方式等,實現養老服務供給和需求有效對接。

圖3 智慧養老平臺功能布局
主要用于緊急事件處理,可立即將求救電話撥打至120或親屬。實現該功能首先需要添加android.permission.CALL_PHONE撥打電話權限,編輯activity_main.xml增加Button按鈕,然后使用Uri.parse方法直接撥打120。通過獲取輸入框屬性可將緊急呼救電話設置為親屬電話。
主要用于老年人與家人的交流溝通,增加老年人幸福感。該功能主要借用FFmpeg開源跨平臺視頻和音頻流方案。使用會話初始化協議(Session Initiation Protocol,SIP)建立會話;實時傳輸協議(Real Time Protocol,RTP)/實時傳輸控制協議(Real Time Transport Control Protocol,RTCP)管理音視頻數據發送與接收;會話描述協議(Session Description Protocol,SDP)描述會話建立時的一些基本信息,如編解碼格式、會話創建者名字等信息。
主要為老年人提供綜合性生活服務,如定期保潔、日間照料等。點擊生活服務功能,顯示與本平臺合作且通過審核的家政服務公司。選擇某家政服務公司名稱,自動跳轉至其官網,根據需要選擇并提交相應服務。此外可進入社區服務專欄,使用在線物業繳費功能,在家中完成各項物業費用繳納。在線支付功能主要使用第3方支付平臺,對接其他網銀接口。通過初始化支付通道編碼列表、支付請求及結果參數實現信息傳遞。為保證數據安全,繳費信息使用MD5加密算法和密鑰封裝為hmac碼,易寶支付平臺將傳遞數據再次加密,對比兩次數據是否相同,相同即為有效并對接網銀接口進行付款。
3.4.1 預約掛號 老年人在家中便可完成預約掛號。該功能主要通過發送顯式Intent來啟動指定瀏覽器打開對應醫院官網,選擇相應科室進行掛號。
3.4.2 遠程醫療 通過手機APP與醫生進行遠程交互式醫療咨詢和問診,使老年人足不出戶即可獲得所需醫療咨詢服務。該功能主要以視頻形式進行,實現方法與通訊功能類似。顯示合作醫院專家醫生,選擇并視頻對話,進行遠程醫療咨詢。
3.4.3 用藥指導 提供個性化用藥指導與服務。每天按時推送用藥提醒,包括用藥時間、用量與藥品不良反應等消息,在提高老年人服藥依從性的同時減少藥品不良反應發生。用藥提醒利用長輪詢實現,前端設置PNS接口(pnsUrl),負責推送消息至前端;pnsErrorInterval設置重新調整接口的時間間隔;msgTypes設置推送消息類型等。醫生設置用藥提醒后,長輪詢會在設置的時間點查詢老年人是否有用藥提醒業務,然后以消息推送形式將用藥提醒每隔5分鐘發送1次。此外可通過國藥準字號查詢等服務查詢藥品相關信息,通過發送顯式Intent啟動指定瀏覽器打開國藥準字查詢網站,輸入需要查詢的信息點擊查詢即可。
3.4.4 健康管理 通過采集老年人身體狀況、用藥情況和生活習慣等健康數據,利用智慧養老平臺數據挖掘功能分析老年人健康情況,實現對老年人健康監測、疾病預警、藥品推薦和生活指導等健康管理,使其建立健康生活方式,促進慢性病預防、治療和康復。
3.4.5 醫療知識推廣 主要是普及醫療保健和慢性病防控知識,提高老年人健康素養和自我保健能力。醫療知識通過第3方平臺推送,以語音形式播報,推送者為管理員指定的專業醫生。
為社區組織休閑娛樂活動提供輔助通知功能,通知消息通過第3方平臺推送。考慮到老年人視力問題,引入科大訊飛平臺語音框架,增加語音播報功能。
3.6.1 定位 通過平臺移動定位技術獲取老年人位置信息,當發生突發緊急狀況時及時掌握具體位置,提高救援效率。百度定位提供GPS、基站、WIFI等多種定位方式,性能優越,該模塊使用百度地圖的集成定位軟件開發工具包(Software Development Kit,SDK),設置相應參數實現定位功能。
3.6.2 監測 實時測量心率信息,隨時了解個人健康情況。使用目前較為普遍的BMD101心電采集模塊,對收集到的信號依次進行擴大峰值、濾波降噪、轉換數字信號等處理后暫存于緩存器中。由于安卓版本不同和設備兼容性的問題,本平臺使用較普遍的BK3231芯片。通過View的繼承類SurfaceView來繪制波形,提供最直觀的體驗。
4.1.1 概述 針對老年人慢性病高發現狀,利用數據挖掘技術對收集到的老年人身體狀況、用藥情況和生活習慣等健康數據進行挖掘分析,發現其中規律,提供藥品推薦、疾病風險預測、危險因素分析等健康管理服務,幫助其預防和治療慢性病。
4.1.2 藥品推薦 在醫療大數據時代,慢性病患者處方用藥數據大量積累,利用數據挖掘技術發現其中的頻繁項集和關聯規則,從而找出治療某種慢性病最常用的藥品、藥品組合以及多種藥品之間的關聯規則,為指導老年人慢性病用藥提供偱證醫學支持,最終完成藥品推薦。
4.1.3 疾病風險預測 利用數據挖掘技術分析慢性病患者體征數據,如血壓、血糖、血脂和可穿戴設備監測的數據等,分析這些體征數據與某種慢性病的關聯。基于老年人體征數據預測其患慢性病的風險,對潛在患者提供早期預警。此外還可挖掘不同慢性病之間關聯,如高血壓與冠心病、糖尿病之間的關聯性,根據數據挖掘產生的關聯結果,對強關聯慢性病做好預防和干預工作。
4.1.4 危險因素分析 通過監測慢性病患者生活習慣和行為方式,挖掘慢性病影響因素,對老年人生活行為方式進行科學干預。監測因素包括年齡、性別、體檢頻率、吸煙情況、飲酒情況、飲食口味、運動情況、體型、情緒等。通過對這些因素進行數據挖掘,找出影響慢性病發生的主要危險因素,如吸煙、飲酒、不經常參加鍛煉、高鹽高油飲食、肥胖等不良生活方式和行為,指導老年人養成正確合理的生活習慣,預防慢性病發生。
4.2.1 數據離散化 老年人健康數據中有許多連續的數值型數據,在進行數據挖掘之前需要將這些連續型數據離散化。在參考醫學書籍并咨詢醫學專家的基礎上,確定健康數據離散化的臨界值。如收縮壓≥140mmHg或舒張壓≥90mmHg判定為血壓異常,記為1,否則記為0;空腹血糖≥6.1mmoL/L判定為血糖異常;每日平均酒精攝入量≥25g(男性)或≥15g(女性)判定為飲酒過量;每周運動≥3次、每次運動時間≥30分鐘判定為經常運動;飲食方面,每日攝入食鹽超過6g判定為高鹽飲食,每日攝入食用油超過25g判定為高油飲食。
4.2.2 數據挖掘 指從大量有噪聲、不完全、模糊且隨機的數據中發現隱含其中、事先未知但潛在有價值的信息或知識[14-15],常用方法主要有關聯規則、決策樹、神經網絡、聚類、回歸分析等[16],本平臺使用關聯規則算法對老年人健康數據進行挖掘。健康數據經過預處理后,利用關聯規則Apriori算法挖掘其中的頻繁項集和關聯規則,通過設置不同支持度、置信度和提升度參數,發現老年人用藥規律,體征數據、行為因素等與慢性病的關聯規則以及不同慢性病之間的關聯規則。
隨著老齡化社會到來,養老問題成為我國社會熱點問題之一。面對老年人養老需求和醫療需求的雙重壓力,基于醫養結合的智慧養老模式成為新思路。本文基于智慧養老理念,以互聯網、物聯網、大數據等技術為支撐,構建醫養結合的智慧養老服務平臺,對平臺架構設計、模塊布局和實現技術等進行詳細闡述。該平臺從老年人實際需求出發,確定智慧養老服務內容,為老年人提供多元化養老服務。同時針對老年人慢性病管理需要,將數據挖掘技術應用于智慧養老平臺,通過挖掘老年人健康數據發現其中規律,為老年人提供智慧化、個性化健康管理服務。