慢性心力衰竭智能管理云平臺的設計與構建*

任曉宇，王琳，李林俸，毛靜遠

（1．山西醫科大學第一醫院，太原 030001；2．天津中醫藥大學第一附屬醫院，國家中醫針灸臨床醫學研究中心，天津 300381）

慢性心力衰竭（簡稱慢性心衰）是各種心臟疾病導致心功能不全的一種綜合征，其預后差，病情易反復，患者生活質量明顯下降[1]。慢性心衰患者在出院早期（2～3個月內）為心衰易損期，容易發生死亡或再住院等事件，國內有報道顯示約25%～30%的慢性心衰患者在易損期因心血管相關事件再次入院[2]，1年內的累積再住院率達34．3%[3]。美國相關研究顯示，慢性心衰患者出院后60～90 d的死亡率為15%、再住院率為30%[4]。有調查表明，患者回歸家庭及社會后，因自我管理能力較低，并且與醫療工作人員之間缺乏全面、連續、系統的互動機制，導致病情的延誤與惡化[5]。隨著信息互聯網技術和可穿戴設備的發展，可通過整合醫療監測及提示信息，為疾病管理提供新的技術方法和前進方向，但目前國內開展的相關研究規模較小，以模仿國外的模式為主，少有中醫藥因素的干預[6-8]。中醫學作為傳統醫學，“治未病”理論具有悠久的歷史和豐富的實踐經驗，與現代醫學慢病管理理論有很大的相似性，中醫的體質學說、情志致病理論、天人合一的養生理念以及藥膳食療在中國具有廣泛群眾基礎。因此，如果能在國外成功模式的基礎上，加入更多的中醫元素，探索具有中國特色的慢病管理模式，對于中國慢病的防治將起到極大的促進作用。本研究嘗試通過設計、構建慢性心衰智能管理云平臺，對慢性心衰患者進行長期、持續、有效的中西醫結合慢病管理，以期提高患者自我管理能力，改善其生活質量及預后，進而降低再住院率和病死率。

1 慢性心衰智能管理云平臺的設計

本研究主要以慢病自我管理模式為基礎，參考目前中醫慢病管理平臺的研究[9]，從提高慢性心衰患者的自我管理能力出發，依托信息網絡平臺，考慮需求及可行性，設計了適合中國慢性心衰患者管理的云平臺構建方案。

1.1 需求分析 平臺構建的需求分析是研究用戶對產品在功能、性能、可靠性、安全性、使用等技術規格方面的需求[10]，是平臺構建過程中必不可少的步驟。

1.1.1 功能需求分析 對慢性心衰患者進行長期規范的健康指標監測，記錄病情發展具有重要意義[11]，所記錄數據應具有精確化、多樣化、智能化、實時化特點，并適時預警提示病情波動情況，使患者及時準確地進行自我管理。同時，所記錄的健康數據應滿足規范化存儲、管理要求，以便進行數據挖掘分析、二次利用。

1.1.2 平臺性能分析 本平臺的目標用戶是慢性心衰患者，其生活質量普遍低下，發病人群以老年人為主，所以在平臺的設計和開發過程中應充分考慮到這一社會群體的特殊性，盡量提供便捷、友好的用戶界面和簡易的操作方式，如取消直接輸入文字或數據，代之以藍牙技術的自動傳輸功能，滿足實用性的需求。

1.2 技術可行性分析

1.2.1 藍牙數據傳輸技術 藍牙技術（Bluetooth）以其傳輸速率快、安全性高以及不受網絡限制等突出優勢，被廣泛應用于手機、平板電腦、媒體播放器等數字設備中，實現了數據交換與資源共享[12]。本研究擬選用藍牙技術作為監測設備與云平臺之間的無線接入。

1.2.2 數據庫存儲技術 數據庫是系統的基礎和核心，是使系統中的各個模塊緊密結合起來的關鍵[13]。它把數據按一定規律儲存起來，使得用戶可以從中方便、及時、準確地獲取有用信息，實現數據的存儲、維護以及檢索功能。關系型數據庫管理系統（MySQL）5．6是一種典型的客戶機/服務器體系架構型數據庫，支持多種場景下的數據庫自動遷移，無需手動遷移數據庫，采用單節點架構，底層數據采用云盤存儲，具備可伸縮性、操作簡單、數據可靠性、可管理性等特點，可以很好地滿足本平臺的要求。

1.3 方案設計 經過需求和可行性分析，初步完成云平臺構建的方案設計。模塊設計從硬件（云服務器數據收集、存儲與計算，智能可穿戴設備進行健康監測，無線接入技術實現數據交換）和軟件（醫生端、患者端、管理端進行健康數據記錄、監測與評估管理）兩方面出發，功能上涵蓋檔案管理、自我管理、健康教育以及預警提示等，強調該平臺的可行性，具體框架見圖1。

圖1 慢性心衰智能管理云平臺框架Fig.1 Intelligent management cloud platform framework for chronic heart failure

2 慢性心衰智能管理云平臺的構建

根據設計方案，與天津市電子計算機研究所協作完成慢性心衰智能管理云平臺的構建。

2.1 硬件平臺 基于慢性心衰智能管理云平臺的配置需求，完成數據的收集、存儲、云計算及管理需要配備云服務器、智能可穿戴設備及無線接入技術。

2.1.1 云服務器的選擇 該平臺用于慢病患者的管理，訪問量較小，采用主機租用的成本低；目前國內阿里云服務器具有品牌大、產品線全、自動化程度高、售后服務質量穩定等優點，故選用阿里云作為該平臺的云服務器。

2.1.2 智能可穿戴設備的選擇 智能可穿戴設備的選擇，取決于需要監測的健康指標，常用于慢性心衰遠程監測管理的指標有血壓、心率、體質量、血氧飽和度和心電圖等[14]。臨床證據顯示，通過控制慢性心衰危險因素有助于延緩或預防心衰的發生，而慢性心衰的病因復雜多樣，其中：1）高血壓病是慢性心衰最常見、最重要的危險因素，積極有效的控制血壓可使慢性心衰風險降低50%，病死率亦明顯降低[15]。2）心率變化既是判斷慢性心衰是否控制的指標，也可反映預后改善情況。通過對慢性心衰患者靜息心率的嚴格控制，可改善其心功能情況，提高患者的生活質量[16-17]。3）容量超負荷是慢性心衰發生發展的重要病理因素，體質量監測是容量管理的便捷指標。4）睡眠呼吸暫停在慢性心衰患者中常見，并與其嚴重程度和預后相關[18]，臨床常用睡眠時間、匹茲堡睡眠質量指數量表（PSQI）和明尼蘇達心衰生活質量量表（MLWHFQ）來描述慢性心衰患者的睡眠質量。5）心臟康復作為慢性心衰重要的二級預防內容日益受到重視，有學者認為，在以藥物治療為主的前提下，輔以運動處方對慢性心衰的臨床結局有重要意義[19]。

本研究選擇血壓、心率、體質量、睡眠時間和運動步數作為慢性心衰慢病管理的監測指標。對比各種智能可穿戴設備的功能、優缺點和性價比，最終選擇魚躍血壓計（YE650A）監測血壓，華米健康手環（黃山1號版，Amazfit）監測實時心率、運動步數和睡眠時間，小米體質量秤（XMTZC04HM）監測體質量。

2.2 軟件平臺 為搭建醫生和患者之間穩定的信息橋梁，實現信息的流轉，軟件平臺由醫生端、患者端和管理端3個部分構成。

2.2.1 醫生端 1）添加患者模塊：為患者進行賬號分配；添加患者姓名、性別、出生日期等基本信息；進行慢性心衰病史以及高血壓、糖尿病、冠心病等其他合并病史的采集。2）患者管理模塊：根據實際需求篩查患者，對基本信息、健康數據和健康量表等信息進行管理；并通過預警提示功能，提醒患者數據缺失、預警及隨訪進度等。

2.2.2 患者端

2.2.2.1 個人中心模塊 填寫姓名、性別、出生日期等基本信息和病史資料作為個人慢病健康檔案，并可在個人中心修改初始密碼。

2.2.2.2 健康數據模塊 患者通過智能可穿戴設備測量的健康數據經藍牙技術自動上傳至云平臺，并以當日數據、歷史數據及曲線圖等形式展示在個人界面。

2.2.2.3 慢病管理模塊 1）中醫癥狀：中醫癥狀可反映患者病情波動與變化，通過辨證施治、整體調理，對患者進行動態的風險評估及慢病管理[20]。慢性心衰中醫診療專家共識[21]提出心衰的中醫證型可概括為氣虛血瘀、氣陰兩虛血瘀、陽氣虧虛血瘀3種基本證型，均可兼見痰飲證，見表1。基于辨證的準確性，本研究選用氣短、喘息、乏力、心悸、水腫、自汗、盜汗、口渴或咽干、手足心熱、胃脘/腹/腰/肢體冷感、怕冷、口唇紫暗、咳嗽咯痰、小便不利、大便無力來評價患者中醫癥狀的變化。2）日常習慣：各種因素導致的心臟損傷均可能引起慢性心衰，目前已知的危險因素約有300余種，大致分為兩類：遺傳因素和環境因素[22]，前者包括年齡、種族、家族遺傳史等，一般不可逆。后者如代謝性疾病（糖尿病、肥胖、血脂異常等）、吸煙、飲酒、缺乏體育運動、精神壓力等。研究顯示控制危險因素，可有效控制疾病進程[23]。參考2018年中國心衰診斷和治療指南[1]，本研究選擇低鹽飲食、控制飲水量、控制吸煙、控制飲酒、適當運動、合理作息、按時服藥、控制情緒、預防感冒來評價患者的日常習慣。3）生活質量：生活質量常用于評估慢性心衰患者的病情。生活質量量表可分為普適性量表和疾病特異性量表，前者最常使用的是36條簡明健康問卷（SF-36）及簡版SF-12、歐洲五維健康量表（EQ-5D）[24]，慢性心衰特異性生活質量評估工具較常使用的是MLWHFQ[1]。慢性心衰患者多數為老年人，考慮到量表的可行性、適用性以及操作的簡便性，本研究選用歐洲五維健康量表來評價患者的生活質量。4）自我管理：慢性心衰是一個慢性病程，大多數時間患者處于穩定期、在家休養，此階段需要患者對自我身體情況有較好的認識及管理，良好的自我管理可使心衰患者全因再住院率降低12%，住院及死亡聯合終點事件下降18%[25]。目前評價慢性心衰患者自我管理能力的測評工具主要包括心衰自我管理量表、歐洲心衰自我護理行為量表（EHFScBS）和心衰患者自我護理行為量表。其中，Jaarsma等[26]于2003年根據Orem自我護理理論設計完成，該量表包括12個條目，強調自我護理維持和管理，在臨床中應用具有良好的信效度，本研究選用了EHFScBS評價患者自我管理能力。5）舌象采集模塊：舌診是望診的重要內容，是中醫特色的診法之一。舌象的變化能較客觀準確地反映病情，可作為診斷疾病、了解病情的發展變化和辨證的重要依據。隨著舌象研究的不斷深入和現代醫學設備的發展，傳統中醫舌象的客觀化、定量化、標準化得到了廣泛的研究[27-28]，中醫可以利用數字化舌圖像獲取辨證信息，根據這些信息進行辨證，從而提出符合患者情況的中醫指導建議。

表1 慢性心衰各證型的癥狀特點Tab.1 Chinese medicine syndrome characteristics of chronic heart failure

2.2.2.4 預警提示功能 患者健康指標超出所設閾值或規定時間內沒有數據記錄，管理端及云平臺自動發送健康提示或就診建議。1）心率預警：慢性心衰患者運動具有一定危險性，掌握合適的運動強度是為慢性心衰患者制定運動處方的關鍵，傳統運動強度以心率來確定，傳統運動目標心率是最大預測心率（HRmax）[HRmax=220-年齡（歲）]的 65%～75%，即65%～75%HRmax。指南建議慢性心衰患者的運動目標心率從50%～60%HRmax開始[19]，運動強度的指標測定方法是平板運動試驗，在臨床中得到了廣泛的應用，但在慢病管理中局限于定期的隨訪和個性化的運動處方制定，尚未運用到慢病管理的遠程監測中。故對于慢性心衰患者，實時心率≥50%[220-年齡（歲）]次/min，本平臺發出預警提示。2）體質量預警：若患者3 d內體質量突然增加＞2 kg時，應考慮患者已有鈉、水潴留（隱性水腫），需要利尿或加大利尿劑的劑量，提示病情加重[1]，此時平臺發出預警提示。3）無數據提醒：中國高血壓防治指南2018年修訂版[29]建議血壓不穩定高血壓患者每周連續測量血壓7 d，血壓控制平穩且達標者可每周自測1～2 d血壓，結合患者3 d內體質量突然增加＞2 kg時提示病情加重，本平臺決定患者連續3 d無佩戴設備記錄數據時自動發送提醒消息。

2.2.3 管理端 管理端負責平臺的總體管理，具有管理醫生端和患者端、平臺維護和數據管理的最高權限，包括為醫生分配賬號，統一管理（編輯、刪除、凍結等）；按照實際需求篩查、編輯患者信息，并為患者分配負責醫生。同時維護平臺穩定性和可靠性、運行過程中資源的消耗、運行失效頻率、出現故障的恢復能力等。平臺構建具體示意圖，見圖2。

3 討論

慢病智能管理平臺的建立，可實現異構系統的互聯互通和信息共享，實現醫療機構對居民健康和慢病管理的實時高效和對康復患者的隨訪跟蹤與健康指導，使居民享受方便、快捷的醫療服務，提升居民整體健康水平。田海銀[30]應用基于互聯網平臺的健康管理模式對2型糖尿病患者進行管理，可以改善患者的血糖水平，并提高患者自我管理能力。王力等[31]對高血壓病患者進行“互聯網+”慢病管理及干預，結果顯示高血壓病慢病患者的各項指標改善、收縮壓和舒張壓降低、患者的并發癥發生率降低。

慢性心衰是中醫的優勢病種，中醫的治未病思想是中醫防治慢病的核心理念，《難經·七十七難》中“上工治未病，中工治己病者”最早提出了治未病思想，包括未病先防、既病防變、瘥后防復等多個方面的內容，其中瘥后防復是治未病理論的重要組成部分，主要特點是控制復發，注重病后調理，符合當今重大疾病防治重心戰略轉移的要求。國家大力支持利用“互聯網+中醫”實現慢病管理，鼓勵衛生服務機構結合中醫治未病思想，利用云計算、大數據等技術搭建具有長期跟蹤、預測預警等個性化健康管理服務功能的公共信息平臺[32]。研究顯示運用互聯網+中醫特色延續性護理模式治療首發中青年腦卒中患者，可以促進患者康復，提高腦卒中治療效果及患者生存質量[33]。本研究通過加入中醫癥狀、舌象采集和中醫科普等中醫元素，為“互聯網+中醫”慢病管理的實現提供了參考。

4 小結

本研究針對慢性心衰患者的健康管理現狀，結合目前理論和觀點，初步構建了慢性心衰智能管理云平臺。硬件包括云服務器和智能可穿戴設備，其中云服務器選擇阿里云服務器，智能可穿戴設備選擇魚躍血壓計（YE650A）、華米健康手環（黃山1號版，Amazfit）和小米體質量秤（XMTZC04HM）；軟件分為醫生端、患者端和管理端3個部分，醫生端包括添加患者和管理患者兩個模塊，患者端包括個人中心、健康指標、慢病管理和科普宣教4個模塊，其中健康指標和慢病管理模塊具有預警提示的功能，管理端具有管理醫生端、患者端和平臺維護的功能，本研究設計并構建的慢性心衰智能管理云平臺為慢性心衰患者從醫院到家庭和社會護理的延伸提供了可能，具有良好的推廣價值及市場空間。