移动互联网下的智能化下肢康复治疗仪控制系统设计

谢星宇，沈 阳，田晓会，陈凯阳

（南京中医药大学 信息技术学院，江苏 南京 210023）

抬高患肢可减少肢体远端浅静脉压力以利于静脉、淋巴液回流，防止和消除肿胀，减少筋膜间隔区综合征、肢体坏死等并发症，促进患肢功能恢复，且简便有效，已成为髋关节置换术后患者必不可少的治疗手段[1]。通过下肢治疗康复仪等设备，可以有效帮助患者的术后康复，在医疗领域具有很大的意义。

在互联网产业飞速发展的今天，人们越来越向往简单、快捷、高效的工作和生活方式，与此同时，伴随着移动终端（手机、平板电脑）的盛行，研究基于移动终端的远程控制系统是非常迫切必要的[2]。通过移动智能终端来实现对各种设备的控制，省却复杂的机器操纵，转而进行界面舒适的人机交互，可以大大便利人们对各种设备的使用。

1 下肢康复仪器现状

与此同时，市面上已有的布朗氏架等相关产品往往构造简单，功能有限，不能满足复杂的用户需求。目前相关医疗设备的状况如下。

软垫易于取材、成本低廉、较为舒适；但是稳定性差、无法随意抬高角度和高度、疗效差。

布朗氏架成本低廉、推广性强；但是稳定性差、抬高角度和高度难以控制、舒适性差、需要人员从旁协助、疗效较差。牵引时的体位需保持外展30°，但在临床护理中常见患者易卧向健侧而达不到外展角度，甚至患肢从布朗氏架上移落而影响牵引治疗效果[3]。

持续被动训练（Continuous Passive Motion，CPM）机可控性较强，相较于布郎氏架和软垫稳定性较好，相较于布郎氏架和软垫疗效好，据研究，术后早期应用CPM机，有效防止关节僵硬，加快恢复膝关节活动度，改善了关节功能[4]。但是微调性欠佳、需医务人员从旁协助、成本高，不宜推广、踝膝关节不可同时使用、舒适度欠佳。

由此可见，现有的下肢康复治疗仪仍需医务人员从旁协助，微调性、舒适性欠佳。因此，设计集下肢创伤康复与智能化调控于一体，拥有使用体验良好的人机界面的智能化下肢康复治疗仪的出现是必然的。同时基于移动互联网开发相对应的一套管理与控制系统可以实现更为强大的功能。

2 技术研究

智能化下肢康复治疗仪控制系统主要需要实现信息推送、远程控制康复仪等功能。基于Android进行开发，采用3层架构的体系结构，表现层主要用于提供康复仪参数输入、提供保健方案等；业务逻辑层主要是针对用户的访问请求，对数据进行操作；数据访问层主要用于放置用户信息数据库，健康文章数据库，使用记录数据库等数据。智能化下肢康复治疗仪控制系统体系结构如图1所示。

图1 智能化下肢康复治疗仪控制系统体系结构

系统以Tomcat作为服务器，Servlet作为处理请求响应的核心。Servlet技术较以前的动态网页制作技术有很大的不同，特别是对采用通用网关接口（Common Gateway Interface，CGI）技术的网站，在性能上的提高具有极大优势[5]。在服务器端建立数据库，并设置良好的网络环境。当用户需要使用数据时，向服务器发送请求并获取响应的反馈，在需要控制下肢康复治疗仪器的时候，服务器再来调用相关控制模块发送对应指令，使仪器做出对应调整。

在访问操作中，客户端发送请求至服务器端，服务器将请求信息发送至Servlet，Servlet生成响应内容并将其传给服务器。服务器端采用JTDS技术连接数据库，进行数据库查询，再将查询结果采用JS对象标记（JavaScript Object Notation，JSON）技术进行数据格式的转换，通过智能推荐引擎智能产生智能推荐结果，服务器将响应结果返回给客户端[6]。

通过以上技术，帮助患者通过智能手机设置康复仪参数，记录用户使用历史，方便用户复用，分析用户使用偏好，从而辅助智能化下肢康复治疗仪的使用。

3 智能化下肢康复治疗仪控制系统开发

为了满足系统正常运行和用户需求，智能化下肢康复治疗仪控制系统应当有远程控制模块、保健知识推荐模块、用户交流论坛模块、用户信息管理模块等功能模块（见图2）。

图2 智能化下肢康复治疗仪控制系统功能

3.1 远程控制模块

作为该系统的核心功能，本系统应当能够实现通过在智能终端输入使用参数远程控制仪器的功能，通过利用设备提供的通信接口接入康复治疗仪的控制。依据临床病患的下肢功能康复要求，实现2个长度可调、3个角度可调，即大腿、小腿调节杆长度可调，屈髋、屈膝转踝角度可调，角度精确到1°。用户可以调控以上几个参数，并提交使用参数供服务器处理。同时，向服务器发送一条使用记录。

为了充分利用该功能，可以建立使用记录数据分析功能，长期关心不同用户、不同地区的使用规律，向用户提供数据分析结果，方便用户复用，向用户推荐适合的参数范围。同时建立在线提供健康知识咨询服务以及智能化下肢治疗康复仪使用指导的功能。便于使用者的操作以及对日常使用的了解。

3.2 保健知识推荐模块

保健知识推荐模块的主要设计是向使用的用户提供健康保健知识的推送，利用协同过滤等算法产生推荐。协同过滤推荐算法是业界应用最为广泛的推荐算法，该推荐算法能够根据用户在系统中已经产生的行为数据来分析用户的兴趣特征，为用户产生个性化推荐结果[7]。

个性化推荐系统面临的难题是推荐的准确性、多样性以及新颖性，同时其数据集存在稀疏、信息缺失（如用户描述、项目属性以及明确的评分）等问题[8]。为了产生符合用户客观特征的用户画像，记录用户使用记录，浏览偏好，根据用户的订阅、收藏、喜好等记录推送适合的健康知识。

3.3 用户交流论坛模块

建立用户交流论坛，供使用智能化下肢康复治疗仪的用户进行交流，分享下肢保健经验，用户在论坛中可以使用浏览帖子、评论、发布新话题等功能。用户在论坛中可以发帖讨论智能化下肢康复治疗仪的使用体验以及其他健康话题。

3.4 用户信息管理模块

在用户信息管理模块中，用户可以修改基本信息，查看订阅记录，查看智能化下肢康复治疗仪使用记录，填写自己的健康信息等功能，进行中医体质测试，本测试是根据《中医体质量表》[9]以及《中医体质分类与判定》[10]的体质判定标准研发而成，用户完成问卷填写之后提交，后台自动计算得分，分析用户体质，从而得出用户偏好，为之后的服务提供指导。

4 结语

本文研究了当前市面上下肢康复治疗仪器的现状，提出了移动互联网下的智能化下肢康复治疗仪控制系统的研究与开发策略，阐述了实现该系统的技术策略、系统架构，设计了其在Android端软件的功能。通过开发基于移动互联网的智能化下肢康复治疗仪控制系统，可以配合智能化下肢康复治疗仪的使用，将一部分业务转移到线上，区别于传统的嵌入式程序，用户只要通过智能手机就可以接受高质量的下肢康复治疗服务，简化用户操作。同时开发新颖有趣的功能，提升用户使用体验，对用户使用记录与健康状况进行数字化管理。同时记录下的数据也具有一定的科研价值，对今后产品的进一步开发具有一定的指导意义。

[参考文献]

[1]钱超.“智能可调式下肢抬高系统”在髋关节置换术后康复的应用研究[D].南京：南京中医药大学，2015.

[2]沈炜，吴徐彬，张云龙.基于移动终端的远程控制系统的研究与实现[J].工业控制计算机，2015（10）：70-71.

[3]李银花.布朗氏架的改造与应用[J].护理学杂志，2011（16）：12.

[4]徐萍.CPM机在膝关节周围骨折术后早期康复中的应用[J].护理实践与研究，2016（5）：152-153.

[5]赵东.利用Apache和Tomcat构建支持Servlet的动态网站[J].计算机应用究，2000（11）：47-49.

[6]盛晴晴，谢星宇，王珍，等.移动互联网下的中医智能养生平台开发[J].无线互联科技，2018（1）：48-50.

[7]王群.基于协同过滤的健康知识推荐系统的研究与应用[D].成都：电子科技大学，2016.

[8]李瑞敏，林鸿飞，闫俊.基于用户-标签-项目语义挖掘的个性化音乐推荐[J].计算机研究与发展，2014（10）：2270-2276.

[9]朱燕波，王琦，折笠秀树.中医体质量表的信度和效率评价[J].中国行为医学科学，2007（7）：651-654.

[10]中国中医药学会.中医体质分类与判定[M].北京：中国中医药出版社，2009.