信息技术在老年人虚弱中应用研究进展

姜茹鑫 王西鸽 李慧敏 曹琴琴 李 峰

(吉林大学护理学院，吉林 长春 130021)

据报道，2015年我国人均预期寿命已达76.34岁〔1〕。然而长寿不一定代表健康，因此，常用健康预期寿命表示人们能够在健康状态下生存的时间。目前，我国健康预期寿命与人均预期寿命之间仍存在一定的差距，这表明大部分老年人在生命的最后阶段处于失能状态，完全依赖于他人的照护〔2〕。老年人身体功能的下降是一个逐渐的过程，在最终发展为失能之前通常经历虚弱的过程。失能在导致老年人自身生活质量下降的同时，也给家庭和社会造成了巨大的医疗照护负担。因此，关注虚弱的老年人群，及早识别虚弱和进行有效干预是预防老年人失能，提高老年人健康寿命的关键。目前，我国的养老服务从业人员缺乏〔3〕，尚难以满足失能老年人群的需求，而对于虚弱老年人群的关注更是处于空白状态。本文将从评估、康复、跌倒预防三个方面对已经应用于老年人虚弱的信息技术现状进行阐述。

1 老年人虚弱

虚弱被认为是健康和疾病处于危险且不稳定的平衡状态。虚弱的老年人容易发生跌倒、残疾、住院、死亡等不良事件〔4〕。目前，对虚弱的定义主要有两种：认为一种定义虚弱是一种综合征，是由多种原因导致的生理机能储备及抗压能力降低。虚弱包含一系列的临床症状，主要有体重减轻、自我报告的疲劳感、握力下降、步行速度减慢、身体活动水平降低。当老年人满足5项中的任意3项时，则提示存在虚弱，只满足1～2项则表明处于虚弱前期。另一种是认为虚弱是个体健康赤字的累积，通过计算所有健康测量指标中不健康指标所占的比例构建虚弱指数评价老年人的虚弱状态〔5〕。由于年龄相同的老年人健康状况有很大差异，所以，与实际年龄相比，虚弱程度更能真实地反映老年人健康状态，更准确地预测老年人跌倒、残疾、死亡等风险的发生〔6〕。此外，虚弱是一个可逆的动态过程，会随时间不断地变化。对处于虚弱前期和虚弱阶段的老年人进行早期诊断和干预，能够有效改善老年人的虚弱症状，减少不良事件的发生，延缓失能的发生，甚至重新达到健康状态〔7〕。通过信息技术进行养老服务创新是指：凭借先进的技术即时收集、传递老年人的需求信息，同时预测风险，并进一步采取行动来解决问题。不仅降低了养老服务的人为风险，并且弥补了人力资源不足的缺陷〔8〕。信息技术的应用不仅满足老年人多元化需求，还为老年人提供更专业的服务。在老年人中，使用互联网的人数逐年上升，这为信息技术在养老服务中的普及奠定了良好的基础〔9〕。信息技术在虚弱老年人中有很大的应用前景，通过客观精确的评估、远程的干预、跌倒检测等来改善老年人的身体状况，提高生活质量，维持独立性〔10〕。

2 信息技术在老年人虚弱中的应用现状

2.1在老年人虚弱评估中的应用

2.1.1目前在老年人虚弱研究中最常用的评估工具是Fried的五种躯体表现型〔11〕，但由于评估内容繁琐且部分指标受到老年人主观性的影响，因此，临床实用性较差且无法用于大量人群的筛查。研究证实，利用单一的客观参数，如步速、握力，计时起立-走测试等也能准确进行虚弱的评估。传感器技术在老年人的虚弱评估中是应用较广的信息技术。利用传感器对老年人的步态、平衡，身体活动等进行分析，将复杂的动作量化，构建虚弱评估参数，提供更多可靠的指标，具有客观准确、快速便捷、长期稳定的特点。

2.1.2步态、平衡及身体活动参数的测量 Schwenk等〔12〕的研究利用可穿戴传感器对老年人的步态、平衡、身体活动进行监测。其中步态和平衡监测是通过将五个包含三轴加速度计，磁力计和陀螺仪的小型惯性传感器的硬件连接到老年人两侧的胫、大腿和腰部，同时利用软件提取老年人活动中的步态和平衡参数。步态评估是指参与者在家中以自己选择的速度走过4.57 m的距离。平衡评估是指参与者闭上眼睛，双脚并在一起站立15 s。结果分析发现，步速和髋关节摆动是鉴别老年人虚弱前期较敏感的参数，而步长和双向支撑时间能够区别老年人的虚弱程度。此外，将运动传感器植入衬衫监测老年人24 h的身体活动，主要为老年人每日躺、坐、站、走的持续时间。结果表明，与健康老年人相比，虚弱的老年人的身体活动复杂程度降低，更长时间处于静坐状态。因此，每日的步数可鉴别是否处于虚弱前期，而步行持续时间可区别虚弱程度。

2.1.3上肢动力学参数的测量 步态参数是常用诊断虚弱的指标，但是不适用于卧床老年人的评估。一项探讨创新型上肢虚弱评估的研究将可佩戴式陀螺仪传感器分别连接于老年人肱二头肌和腕部，指导老年人分别进行左右上肢20 s的肘屈曲运动，中间休息10 s。结果发现不同虚弱程度老年人肘屈曲运动的速度、力量和急动度参数有明显差异。与Fried标准相比，基于肘屈曲动力学参数的上肢运动评估虚弱的灵敏度为94%，特异性为98%，不到一分钟便可完成对老年人评估〔13〕。

2.1.4姿势转换参数的测量 Parvaneh等〔14〕的研究将可穿戴的PAMSys TM 传感器置入老年人的衬衫的胸骨部位，对无人监督下的社区老年人自发的日常身体活动姿势(坐、走、站)之间的转换进行检测，结果发现当老年人处于虚弱状态时，身体开始出现活动减少，更倾向于久坐，每日姿势转换的数量和快速坐的次数明显少于不虚弱的老年人，因此可将其作为评估虚弱的指标。此外，老年人每日姿势转换总数量及走转坐，坐转走的数量能够用来识别老年人是否存在步速慢和疲乏的虚弱躯体表现型。

2.1.5计时起立-走(TUG)测试 老年人TUG测试的完成时间是常用的虚弱评估指标，而目前有研究将惯性传感器与TUG测试相结合：将包含三轴加速度计和三轴陀螺仪的无线惯性传感器安装在老年人胫骨部位，获得老年人完成TUG过程中的时间步态参数，空间步态参数，三轴角速度参数和转弯参数，利用各参数进行虚弱的评估。结果发现，对老年人进行性别分层后使用传感器数据评估虚弱的平均精确度为75.20%，高于以往利用TUG测试的完成时间〔15〕。

2.1.6虚弱信息自动管理系统 通过传感器对老年人进行长期的监测有助于医务人员预测老年人早期的虚弱风险并制定针对性的康复措施。Chang等〔16〕研究应用无线传感器和人工神经网络技术建立了一套老年人个体化的虚弱信息自动管理系统。该系统首先将多种电子测量仪器整合到家用灯、椅子、地毯，衣架等家具中，监测老年人的反应时间和缓慢程度、体重、平衡、伸展能力等参数。之后，通过家庭信息门户收集、记录和分析数据。最后，利用人工神经网络的退化趋势分析模型，评估老年人的健康退化水平。结果发现，与专家评估相比，该系统预测老年人虚弱的敏感性和特异性分别可达79.71%和86.25%。

2.2在老年人虚弱康复治疗中的应用

2.2.1运动和营养相结合是治疗虚弱的最佳康复方案 虽然体能训练能够增强老年人身体机能，改善虚弱症状，降低跌倒、死亡等不良事件的发生风险〔7〕，但是单纯的体能训练对改善老年人力量、平衡能力、灵活性的平均效果较小，且并不适用于所有老年人。有研究表明，摄取优质蛋白质、维生素D类的营养饮食不仅能够提高老年人的营养状况，还能改善肌力增强体能训练的效果〔17〕。因此，当前虚弱的最佳康复治疗方案是运动和营养结合，主要包括耐力训练及摄取富含亮氨酸和维生素D类食物的营养支持〔18〕。现在的老年人更喜欢居住在自己熟悉的家庭环境中，因此，和统一标准的团体训练相比，个体化的居家身体活动计划更适合于老年人。然而由于缺乏专业的指导和适当的激励，老年人依从性的不足往往使训练的效果大打折扣〔19〕。当前，针对老年人虚弱康复治疗的信息技术主要有居家康复平台及辅助老年人进行运动的机器人康复辅具。

2.2.2信息技术提高了康复训练的依从性 信息技术打破了面对面指导的空间限制，提高老年人的依从性。传感技术监测有利于针对性的反馈和指导，提高老年人的训练效果。在一项旨在提高老年人训练依从性的研究设计中，利用传感器和平板电脑技术，凭借微型混合的项链式运动传感器记录老年人的日常活动水平。该传感器主要包含三维微电子机械系统(3D-MEMS)加速度计，大气压力传感器及存储交换数据的微型SD卡。用平板电脑向老年人提供锻炼内容的视频，并将传感器记录的老年人当日活动数据与既往或健康人群的表现相比较，以图表的形式反馈每日的活动。专业人员通过平板电脑进行远程的锻炼指导〔18〕。同样的，另一项有关老年人虚弱的康复治疗研究设计中，为了提高老年人对身体活动干预的依从性，利用先进的活动观测仪activPALTM记录老年人每日的身体活动，便于研究人员及时提供个性化的建议和反馈〔20〕。

2.2.3信息技术提高了康复训练的趣味性和质量 辅助型的设备不仅提高训练的趣味性，而且保证了训练的质量。在一项针对老年人虚弱运动训练的研究中，应用了高科技的平衡运动辅助机器人BEAR。老年人由倒立摆系统控制，呈站立姿态。通过两个轮毂电机移动老年人的重心，完成模拟网球比赛运动。将个人计算机与BEAR连接，控制机器人，提供适合老年人的运动任务，并由感测装置检测老年人的运动速度和身体梯度数据来调整运动难度。在针对老年人姿势策略和肌肉力量改善的有效性研究中，将BEAR辅助性运动与常规的强化肌肉和站立姿势训练方式相比较，结果发现，BEAR对老年人的步态速度及髋关节和踝关节周围的肌肉力量改善要明显优于后者。此外，和一对一的常规训练指导相比，老年人对BEAR的接受程度更高〔21〕。

2.3在虚弱老年人跌倒的检测和预防中的应用

2.3.1虚弱老年人跌倒的危害 研究发现，虚弱是老年人发生跌倒的独立风险因素，虚弱老年人发生跌倒的风险是正常老年人的1.16～3.6倍〔22〕。除了内在的虚弱外，外在环境因素在老年人跌倒风险因素中所占比例高达41%，如，不够充足的灯光，湿滑的地板，浴室缺少门把手等〔23〕。虚弱的老年人外出活动减少，在家中的时间较长，因而住宅环境可能是影响跌倒的主要因素。老年人跌倒后常发生骨折、脑损伤等，造成活动能力下降，严重影响生活质量〔24〕。其次，有跌倒史的老年人常出现心理方面的跌倒恐惧，由于害怕再次跌倒而主观的限制了日常活动的范围，减少社交活动，出现自信心下降等心理问题〔24〕。即使跌倒未造成直接的身体损伤，如果未获得及时救助，长时间的平躺也会导致老年人出现低体温症、脱水、支气管肺炎、压力性溃疡等〔25，26〕。因此，通过建立居家跌倒检测系统及健全住宅环境安全辅助设施来预防虚弱老年人跌倒，确保老年人获得及时的救助及增强老年人的安全感十分必要。目前，老年人跌倒检测和预防的相关信息技术已有了很多研究。Igual等〔25〕将跌倒检测技术分为基于环境的情境感知系统和可佩戴设备。前者最常见的是摄像机、地板传感器、红外传感器和压力传感器等，后者分为体佩或置于智能手机中的微型传感器(主要为加速度计和陀螺仪)。

2.3.2基于环境的情境感知系统的跌倒检测技术 一项研究通过室内设备及远程辅助中心相结合的方式检测、预防虚弱老年人的跌倒，其中，室内设备主要为光路。光路是安装在老年人床旁的设备，在感知老年人夜间起床后自动开启，为老年人提供适应性灯光预防老年人夜间跌倒。远程辅助包括远程对讲系统和电子手镯。在发生跌倒时老年人可以利用电子手镯来向远程辅助中心报告危险情况或请求援助，中心根据老年人状况组织和实施必要的行动或利用远程对讲提供远程协助。时长一年的队列研究结果表明，与没有安装该技术的对照组相比，干预组老年人的跌倒发生率及跌倒后住院的风险明显降低，大大减少了医疗花费。此外，老年人对该设备的接受程度达97.3%〔27〕。

2.3.3基于可佩戴设备的跌倒检测技术 可佩戴设备简单易安装，随身佩戴的特点克服了情境感知系统的空间局限性，保证了随时随地的跌倒检测。作为独立且硬件软件皆成熟的设备，内置微型传感器的智能手机可操作性强，具有较广的普及性。然而由于类似跌倒的日常活动(如坐在沙发或躺在床上)常造成虚假警报，且部分老年人排斥将智能手机放于固定的位置。为解决以上问题，有研究针对识别产生虚假警报的活动加速度信号，设计新型的滤波技术，通过固定安装外部传感器，从而允许老年人将智能手机随意放置。其在志愿者中的测试结果显示该系统区分跌倒和类似跌倒活动的特异性达100%〔28〕。另有研究发现，安装于腰部的跌倒探测器在老年人跌倒发生时能够自动联系社区报警控制中心，这样的跌倒自动检测报警系统能够提高虚弱老年人的独立性和安全感〔29〕。

3 小 结

如今，各种慢性疾病、骨骼肌减少症、抑郁等都会导致老年人出现虚弱。虚弱是老年人失能的前期阶段，也是提高老年人身体状况，延长健康寿命，减少照护依赖的关键阶段。将信息技术应用于老年人虚弱的评估和康复治疗等不仅能够提供个体化、准确性、实时性的服务，提高老年人健康状况，保障老年人的生命安全，利用信息技术向照护者提供相关的支持教育，能够有效降低照护者的抑郁和焦虑〔30〕，提高照护者的生活质量，因此信息技术在关注老年人虚弱，提高老年人的晚年生活质量方面有很大的应用前景。

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