基于“互联网+”的老年人可穿戴设备健康管理服务平台探索

文/郑羽王玲王慧泉刘皓田磊

据《老龄蓝皮书：中国城乡老年人生活状况调查报告(2018)》显示：截至2017年底，中国60岁及以上老年人口已达2.41亿，占总人口的17.3%。慢性病老年人持续增多，2017 年底已经突破了 1 亿人。老年病、慢性病多发，白领青年人长期处于亚健康状态，引起死亡的主要慢病分别为心血管疾病、癌症、慢性呼吸系统疾病和糖尿病，上述四大类慢性病占慢病总死亡人数的82%[1]。《“健康中国2030”规划纲要》明确提出我国也面临着人口老龄化以及疾病谱，突出解决好老年人等重点人群的健康问题，实施慢性病综合防控战略。目前我国老龄人口的“五化”问题严重[2]，而这些疾病最佳的处理方法是长期的健康管理，防患于未然。智能可穿戴设备是通过可穿戴技术对日常穿戴品进行智能化设计，智能服装是将衣服、帽子、鞋及腰带等服装类产品与智能技术结合所形成的一种高科技产品[3]，如现有滑雪服具有了调温功能就是结合了相变纤维[4]，以及智能首饰品牌totwoo设计的世界上体积最小的磁吸充电可穿戴式首饰，可以随身对人进行基础监测[5]。随着目前医用纺织材料、传感器技术、生物医学工程和计算机技术的发展，可以针对老年人将可穿戴设备与服装设计在一起，如TONYA SMIYH-JACKSON 等人设计的可以帮助有视力缺陷的老年人进行物体定位和指路功能的老年社交型智能背心[6]和美国研究机构针对老年人发明的具有平衡传感监测器防跌倒智能裤[7]。设计出的产品对于身体较为脆弱、需要细心呵护的老年人具有重要的意义，设计出的服装可以用于老年人身体状况的长期监测，有效预防老年人身上的潜在危险。

基于“互联网+”的可穿戴设备（无线传感设备+生理信号检测设备+智能服装）在老年人健康管理中的广泛应用，如图1所示。传统的可穿戴检测设备对目前老年的健康管理还存在很大问题，由于老人和家属对医学知识的欠缺，他们对该产品的认知度不高，利用率也大大降低。如何将可穿戴设备与医院的医生进行紧密的结合，提高对老年人生理信息的长期监测是解决该问题的关键。而“互联网+”技术的出现，为单体信息与健康管理服务提供了一个重要的桥梁，将健康管理这一模块嵌入到远程的医疗服务系统和信息管理平台中，使远程医疗可以走入千家万户，实现家庭智能健康管理和养老服务系统[8]。随着大数据和人工智能的发展，结合监测到老年人的生理信息和环境信息，建立针对个人的健康管理方案，提高健康管理的效果。本文基于此提供了一种基于“互联网+”的老年人可穿戴智能设备健康管理系统的服务方案。

图1 基于“互联网+”的可穿戴设备的人体信号检测

1 基于“互联网+”的老年人可穿戴智能设备健康管理系统介绍

本系统主要由可穿戴人体生理信号智能终端采集生理信号和环境信号，通过设备上的网络通信模块将数据实时地发送到专用服务器，在服务器端可对数据进行自动存储和数据深度挖掘，提供生理参数健康管理服务建议，最终由医生等健康管理人员通过智能手机、平板或PC机进行数据查看和健康管理方案下达，该方案针对出行不便的老人，在家即可实现长期的生理监护。

2 可穿戴生理信号检测硬件设计

本部分研究由单片机处理器、信号采集电路和数据分析软件组成，可以完成运动过程中人体生理信号检测，同时目前已经开发了配套可穿戴蓝牙血压测试模块、可穿戴蓝牙血糖测试模块、可穿戴蓝牙心电测试模块，可以实现对人体生理信号的检测，如图2所示。

各个模块的主要功能如下：（1）动态血压实时监护系统，本研究为基于示波法获得个人收缩压、舒张压等数值，系统具备无线传输方式和语音报告功能，通过智能手机或者远程可对系统进行参数设定，从而实现24小时动态血压测量和预警。（2）反射式血氧饱和度检测终端研发反射式血氧饱和度采集终端，实现佩戴者长期检测，信息实时发送至服务器，用于心肺功能评估和慢阻肺、呼吸暂停等睡眠呼吸疾病分析。（3）心电实时监护诊断系统设计便携式心电设备，实现单导联的便携式心电监护诊断，可对心律不齐、心率异常等疾病进行实时自动分析，针对重要疾病具有预警功能，心电数据实时传输至远端服务器，患者和医生可以根据权限随时记录并查看历史心电图。（4）便携式微创血糖物联网模块，基于现有成熟微创血糖检测技术，开发物联网模块。这些模块可以实现可穿戴的测量，实现老年人的生理信息的监测和分析，同时随着纺织材料和传感器的发展，其最终植入到服装上成为可能。该模块实现人体生理参数的实时监测，并通过数据自动采集，实时分析监护对象的生理健康状况，若出现异常情况及时预警以获得及时的医疗救助。

图2 目前搭建的可穿戴人体信号检测平台及模块

3 健康管理服务平台的设计

此部分主要由移动终端的数据交互平台和人体生理健康管理服务中心平台组成。运行于患者终端的数据交互平台应用程序APP。本APP依托于终端设备（老年人的手机）的无线通信模块与各种智能终端设备（生理监测设备）进行数据交互。用户可以通过APP查看各个智能终端基本信息与工作状态，对智能终端测量参数进行设置并发出指令控制终端设备的测量。在测量开始时，智能终端实时将测量结果数据传输给APP程序，并在患者终端上进行显示，如图3所示。患者可以通过设置参数，来调节显示状态。该平台可以进行简单的数据处理算法辅助测量与诊断，单次测量结束后，患者可以参照本次测量的有效性，选择性地将暂时存储于患者终端的测量数据通过手机的移动网络或者家庭宽带上传到服务器端。另外，针对测量结果，患者可以将特定样本发送给健康管理员，实现在线提问。同时也可以通过与医院数据中心的连接，实现远程预约挂号。同时对于紧急的健康状况，可以对健康管理员或医院的急诊中心展开一键式的紧急呼叫。

图3 用户端APP显示界面

人体生理健康管理服务中心在第一次使用时，患者在后台数据库中建立健康档案。当患者终端APP完成测量，选择样本数据进行上传时，终端平台基于Web Service技术调用运行于服务器端的网络服务后台程序，将测量样本存放于对应的健康档案中。患者和健康管理员均可以通过自己的终端APP访问相应权限的健康档案，此时，服务器向终端APP提供数据服务。所有的数据交互工作都依托于运行于服务器上的后台网络服务程序与SQL Server数据库实现。监护终端所采集的数据被整合进入到信息平台中，作为基础数据用于疾病风险预测和临床诊疗、医疗行为监管指导业务等工作。实时监护数据实现系统的应用和反馈，产生数据和业务双向流动及运行，如图4所示。

图4 居民健康管理Web平台界面

4 基于大数据挖掘的生理参数健康管理系统

首先通过大数据数据库集群将部分特征数据上报给医院数据服务器中，由医院医生通过专家系统对数据进行人工识别并对其打上判别标签，获取分类标签数据集，然后将分类标签数据集内数据通过深度学习方式对模型进行训练，实现半监督学习过程。然后将训练结果作为识别模型对终端子设备进行数据分析并获取其可能症状原因概率等分析结果；然后将分析结果与数据上报给节点数据服务器，根据数据特性将数据分为特征数据与非特征数据上报给大数据数据库集群；周而复始实现对深度学习模型的一个完善的训练，最终得到一套完善的生理信号健康预警系统，为用户与医生提供更为完备的参考信息。

5 结束语

科技的发展促进了智能可穿戴设备的研发和多样性发展，为人们提供了多样化的数字化生活体验，而老年引起慢性病高发的原因主要在于慢性病危险因素的高发生率，因此，控制慢性病重点在慢性病的预防，我国政府对互联网技术应用于医疗领域的具体措施非常重视，在“十二五”规划中明确提出了智能医疗这一概念，并明确指出以人体的生理、医学参数的采集以及分析作为基本切入点，而且远程健康管理服务要面向家庭，这就推动了互联网科技、健康管理和养老服务这三个行业的整合[9]。本文提出和设计了基于“互联网+”的老年人可穿戴智能设备健康管理系统方案，有助于控制和掌握老年人的生理参数，提高其对健康状况的掌握，如果可以得到有效的采用可以获得患者及家属的高度好评。但是因该平台刚刚起步，医生、患者和服务机构对其的认可度不高，同时该服务模式还受医保制度和经济水平的影响，所以为促进该服务模式的发展，还需政府的支持。