虞麗娟, 考書健, 王繼紅, 凌培亮, 陳佩杰, 吳衛(wèi)兵, 孟憲明
(1.上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院,上海200438;2.同濟(jì)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院,上海200092)
·運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)·
公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用
虞麗娟1, 考書健1, 王繼紅1, 凌培亮2, 陳佩杰1, 吳衛(wèi)兵1, 孟憲明2
(1.上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院,上海200438;2.同濟(jì)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院,上海200092)
從公務(wù)員人群運(yùn)動(dòng)鍛煉科學(xué)指導(dǎo)的需求出發(fā),基于體質(zhì)測試指標(biāo)、基本醫(yī)學(xué)指標(biāo)和日常行為方式等建立公務(wù)員個(gè)體體質(zhì)狀況數(shù)據(jù)庫,構(gòu)建包括運(yùn)動(dòng)處方、營養(yǎng)處方、心理調(diào)控和生活方式調(diào)控4塊主要內(nèi)容的公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)。案例研究結(jié)果顯示:該系統(tǒng)為公務(wù)員人群提供運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)科學(xué)支持平臺(tái),有效地指導(dǎo)公務(wù)員進(jìn)行科學(xué)運(yùn)動(dòng)鍛煉,從而提升其體質(zhì)健康水平。
公務(wù)員;體質(zhì)運(yùn)動(dòng)決策支持系統(tǒng);研發(fā);應(yīng)用
Author’s address1.School of Kinesiology,Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China;2.School of Network Education,Tongji University,Shanghai200092,China
作為國家機(jī)關(guān)的人才資源和政府管理社會(huì)事務(wù)者,公務(wù)員的健康狀況直接影響著政府的工作效能。近年研究資料顯示,由于工作壓力大、工作時(shí)間長、久坐、運(yùn)動(dòng)不足等,導(dǎo)致公務(wù)員較易患如高血壓、高血脂、糖尿病等一些慢性病,其健康狀況不容樂觀[1-4]。最近,由中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)主辦的第3屆中國健康管理論壇發(fā)布的《2012中國公務(wù)員健康綠皮書》稱:超過70%的公務(wù)員存在健康問題?;诖耍狙芯扛鶕?jù)公務(wù)員人群特征和體質(zhì)健康狀況,研發(fā)了公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng),對于科學(xué)、有效地指導(dǎo)公務(wù)員運(yùn)動(dòng)鍛煉,提高公務(wù)員身體健康素質(zhì)有著重要意義。
1.1 系統(tǒng)功能框架 該系統(tǒng)由以下4個(gè)子系統(tǒng)組成:運(yùn)動(dòng)處方子系統(tǒng)、營養(yǎng)處方子系統(tǒng)、心理調(diào)控子系統(tǒng)、生活方式調(diào)控子系統(tǒng)(圖1)。
圖1 公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)功能框架Figure 1. Functional Frame of Decision Support System on Exercise Health Promotion of Civil Servants’Fitness
1.2 系統(tǒng)組成部分
1.2.1 運(yùn)動(dòng)處方子系統(tǒng) 測試身體形態(tài)、身體機(jī)能、身體素質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù);分析與評價(jià)體質(zhì)測試數(shù)據(jù),重點(diǎn)分析和評價(jià)公務(wù)員骨密度、血糖、血脂、心肺耐力和下肢爆發(fā)力;根據(jù)對公務(wù)員的體質(zhì)測試、分析與評價(jià),研究并制訂公務(wù)員體質(zhì)健康促進(jìn)個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)處方。
1.2.2 營養(yǎng)處方子系統(tǒng) 采用三維食物模型,應(yīng)用24 h回顧法記錄3~5 d膳食,通過膳食營養(yǎng)分析軟件進(jìn)行營養(yǎng)分析;評價(jià)3餐總熱量的攝取,與該類人群的推薦量比較,制訂合理的調(diào)整方案;研究相應(yīng)能量的膳食配餐,評估干預(yù)前后營養(yǎng)改善的程度。具體評價(jià)通過體成分、血紅蛋白及血清相關(guān)營養(yǎng)指標(biāo),評價(jià)蛋白質(zhì)營養(yǎng)狀況,維生素A、D及鐵、鋅等指標(biāo)。
1.2.3 心理調(diào)控子系統(tǒng) 通過公務(wù)員心理壓力特征診斷問卷,調(diào)查和分析不同性別、級別、年齡的公務(wù)員的心理壓力特征;應(yīng)用公務(wù)員心理壓力狀態(tài)評價(jià)量表,分析公務(wù)員心理狀態(tài)特點(diǎn),并建立公務(wù)員心理壓力狀態(tài)評價(jià)常模;根據(jù)心理壓力狀態(tài)分類的不同級別,選取適宜的心理調(diào)控方法和手段,建立公務(wù)員心理個(gè)性化調(diào)控方案。
1.2.4 生活方式調(diào)控子系統(tǒng) 對公務(wù)員生活方式進(jìn)行調(diào)查,分析公務(wù)員生活方式特征及不同性別、不同年齡、不同級別公務(wù)員生活方式的差異;從生物—心理—社會(huì)醫(yī)學(xué)模式角度,建立公務(wù)員健康生活方式模式;運(yùn)用公務(wù)員健康生活方式模式及評價(jià)系統(tǒng),研究并制訂公務(wù)員個(gè)性化生活方式調(diào)控方案。
2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按3個(gè)層次構(gòu)建,包括資源層、資源管理層、人機(jī)交互層(圖2)。
就層次結(jié)構(gòu)而言:資源層主要由數(shù)據(jù)庫、知識庫、規(guī)則庫和模型庫構(gòu)成;資源管理層由4個(gè)庫的管理系統(tǒng)構(gòu)成,各管理系統(tǒng)之間是相互關(guān)聯(lián)的,便于準(zhǔn)確、合理、便捷地調(diào)用資源;人機(jī)交互層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與用戶的直接對話。就構(gòu)成系統(tǒng)的要素而言,系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)、知識庫子系統(tǒng)、規(guī)則庫子系統(tǒng)、模型庫子系統(tǒng)4大子系統(tǒng)構(gòu)成[5-7]。
圖2 公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Figure 2. Structure of Decision Support System on Exercise Health Promotion of Civil Servants’Fitness
2.2 系統(tǒng)處方 處方是本系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容,本系統(tǒng)輸出的處方可直接指導(dǎo)公務(wù)員。系統(tǒng)處方包括定量處方和定性處方,定量處方分為運(yùn)動(dòng)處方和營養(yǎng)處方,定性處方包括心理處方和生活方式處方。
運(yùn)動(dòng)處方最大的特點(diǎn)就是有針對性地增強(qiáng)個(gè)體體質(zhì)。在運(yùn)動(dòng)處方研發(fā)過程中,首先要了解公務(wù)員個(gè)體的體質(zhì)狀況,然后進(jìn)行相關(guān)的運(yùn)動(dòng)能力測試,最后根據(jù)運(yùn)動(dòng)能力測試評價(jià)結(jié)果選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)項(xiàng)目以及適宜運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)頻率、處方持續(xù)時(shí)間。需要注意的是,運(yùn)動(dòng)是某些疾病的誘發(fā)因素,設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)處方時(shí)需要考慮對象相關(guān)的醫(yī)學(xué)檢查結(jié)果,排除運(yùn)動(dòng)誘發(fā)疾病的危險(xiǎn)。
2.2.1 指標(biāo)體系及信息處理
2.2.1.1 確定指標(biāo)體系 根據(jù)對公務(wù)員體質(zhì)狀況、醫(yī)學(xué)健康檢查、慢性疾病調(diào)查等相關(guān)文獻(xiàn)的研究,從體質(zhì)測試、醫(yī)學(xué)檢查和慢性病調(diào)查3個(gè)方面研究和采集相關(guān)數(shù)據(jù),這是生成運(yùn)動(dòng)處方的信息基礎(chǔ)。
體質(zhì)測試信息:在《國民體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)上,針對公務(wù)員工作性質(zhì)和體質(zhì)健康狀況,有針對性地增加相應(yīng)的體質(zhì)指標(biāo)(表1)。
表1 公務(wù)員體質(zhì)測試指標(biāo)Table 1 The Indicator of Civil Servants’Fitness
醫(yī)學(xué)監(jiān)測信息:公務(wù)員是心血管類、代謝類慢性病的高危人群,故將血糖、血脂(總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白、高密度脂蛋白)、骨密度納入健康評價(jià)體系,作為運(yùn)動(dòng)處方的依據(jù)。
慢性病問卷調(diào)查信息:高血壓、動(dòng)脈硬化、骨質(zhì)疏松、糖尿病、冠心病、高血脂、呼吸道疾病和痛風(fēng)史。
2.2.1.2 采集指標(biāo)數(shù)據(jù) 通過自主研發(fā)的公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)知識獲取系統(tǒng)采集各指標(biāo)數(shù)據(jù),進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)有可能存在大量“臟”數(shù)據(jù),缺失值、語法錯(cuò)誤、重復(fù)記錄、歧義值等都是“臟”數(shù)據(jù)的來源?!芭K”數(shù)據(jù)將嚴(yán)重影響決策分析系統(tǒng)提供的信息支持,因此,應(yīng)對“臟”數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗,并進(jìn)行數(shù)據(jù)加載。數(shù)據(jù)加載是將清洗過的數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)庫中的過程,數(shù)據(jù)加載的方式與原始數(shù)據(jù)的提取即轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式有關(guān)。
2.2.1.3 處理指標(biāo)數(shù)據(jù) 進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的原始數(shù)據(jù),在不同需求時(shí)須作相應(yīng)的轉(zhuǎn)換,以不同的形式顯示。本系統(tǒng)根據(jù)不同功能的需要,通過以下3種形式顯示數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)的原始顯示:主要是體質(zhì)指標(biāo)測試數(shù)據(jù)、醫(yī)學(xué)指標(biāo)錄入信息。
數(shù)據(jù)的等級顯示:對于體質(zhì)測試指標(biāo),按不同性別、年齡段,以A、B、C、D、E劃分為5個(gè)等級,分別對應(yīng)優(yōu)、良、中、及格、差。對于醫(yī)學(xué)指標(biāo),按不同的年齡、性別分為A、B、C 3個(gè)等級,對應(yīng)正常、偏低、偏高。
評價(jià)的得分顯示:為了對用戶整體體質(zhì)狀況進(jìn)行評價(jià),需要將指標(biāo)原始結(jié)果進(jìn)行模糊處理、量化、模糊評價(jià)。指標(biāo)結(jié)果優(yōu)、良、中、及格、差分別對應(yīng)得分5、4、3、2、1分,分值越高說明該項(xiàng)指標(biāo)所代表的體質(zhì)狀況越好。
2.2.2 決策推理技術(shù) 公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)的決策方案是:根據(jù)公務(wù)員體質(zhì)指標(biāo)信息及體質(zhì)評估結(jié)果,需要從各類數(shù)據(jù)庫、知識庫中獲取研究對象的各種體質(zhì)信息進(jìn)行決策推理,根據(jù)公務(wù)員體質(zhì)健康狀態(tài),不斷地搜索、匹配相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目,確定所應(yīng)采取的處方。下文以運(yùn)動(dòng)處方為例進(jìn)行分析。
2.2.2.1 知識表示與決策推理 指標(biāo)信息用S表示,體質(zhì)評估結(jié)果用H表示,運(yùn)動(dòng)處方用F表示,則F=(F1,F(xiàn)2,F(xiàn)3,…,F(xiàn)7)T。其中,F(xiàn)1、F2、F3、F4、F5、F6、F7分別表示運(yùn)動(dòng)目的、運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)頻率、運(yùn)動(dòng)周期、運(yùn)動(dòng)注意事項(xiàng)。
運(yùn)動(dòng)目的是運(yùn)動(dòng)處方首先要確定的要素,其余的要素是達(dá)到此目的的必要條件。確定運(yùn)動(dòng)目的之依據(jù)為國民體質(zhì)測定標(biāo)準(zhǔn):凡某項(xiàng)指標(biāo)評分≤2分,該指標(biāo)對應(yīng)的形態(tài)、機(jī)能、素質(zhì)應(yīng)被納入鍛煉目標(biāo)。
F是根據(jù)S、H的狀態(tài),通過知識獲取,選擇合適的模型進(jìn)行推理,并對結(jié)果進(jìn)行分析,得出科學(xué)、合理的決策方案。即F=f(S,H)。其中,S表示公務(wù)員指標(biāo)信息,H表示體質(zhì)評估結(jié)果。
在決策推理過程中,決策推理機(jī)是整個(gè)決策模型的關(guān)鍵部分,它不僅依賴于推理方式,更依賴于推理的控制策略。推理方式即運(yùn)用知識的模式,推理控制即合理的知識選擇。推理控制直接決定著推理的效果與效率,而推理的控制策略是推理控制的核心。推理的控制策略是為了防止無窮的推理過程,或者說為了防止推理過程太長導(dǎo)致時(shí)間及空間的復(fù)雜性增加,而對推理的深度、寬度、時(shí)間、空間等進(jìn)行了限制[8-9]。本系統(tǒng)主要采用產(chǎn)生式知識表示和框架式知識表示,采用的推理主要為正向推理,其推理控制策略見圖3。
圖3 系統(tǒng)知識推理控制策略Figure 3. Inferential Controlled Strategy of System Know ledge
2.2.2.2 處方生成 運(yùn)用面向?qū)ο蟮目蚣苤R表示建模方法,構(gòu)建了針對不同體質(zhì)狀況的運(yùn)動(dòng)處方模型庫,具體包括提高心肺機(jī)能模型、減體重模型、骨健康模型、增體重模型、軀干力量模型、四肢力量模型、反應(yīng)時(shí)模型、柔韌性模型和平衡性模型[10-11]。以心肺功能運(yùn)動(dòng)處方模型為例進(jìn)行分析,心肺功能運(yùn)動(dòng)處方組成如表2所示。
運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的選擇:提高心肺功能的運(yùn)動(dòng)主要采用低強(qiáng)度、長時(shí)間、周期性、全身大肌群參加的有氧運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目,將運(yùn)動(dòng)中心率提高到靶心率區(qū)間并較好地持續(xù),能有效提高心肺功能。發(fā)展心肺功能的運(yùn)動(dòng)處方運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目選擇的知識推理偽代碼為:
表2 心肺功能運(yùn)動(dòng)處方組成Table 2 Constitutes of Cardiopulmonary Exercise Prescription
運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的控制:以心率儲(chǔ)備表示運(yùn)動(dòng)處方的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,根據(jù)運(yùn)動(dòng)者的體質(zhì)狀況,運(yùn)動(dòng)中的靶心率區(qū)間為(40%~80%)HRs+HRr/(次/min)。確定發(fā)展心肺功能的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的知識推理偽代碼為:
運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定:一般要求20~60 min,達(dá)到靶心率的時(shí)間至少為15 min。運(yùn)動(dòng)時(shí)間與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度是密切相關(guān)的:強(qiáng)度大、時(shí)間短;強(qiáng)度小、時(shí)間長。運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間根據(jù)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度而定,其知識推理偽代碼為:
本系統(tǒng)在經(jīng)過多次測試和升級后,于2011年9月開始在上海市民體質(zhì)研究中心應(yīng)用。結(jié)果表明,系統(tǒng)功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定,能滿足測試人群的需要,實(shí)現(xiàn)了科學(xué)指導(dǎo)公務(wù)員運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)的目的。下面以公務(wù)員人群心肺功能低下的體質(zhì)狀況制訂運(yùn)動(dòng)處方為案例,分析本系統(tǒng)的操作流程和功能實(shí)現(xiàn)情況。
3.1 錄入數(shù)據(jù) 用戶體質(zhì)測試數(shù)據(jù)經(jīng)讀卡器導(dǎo)入系統(tǒng)后,系統(tǒng)自動(dòng)生成體質(zhì)測試記錄。本案例數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用ID為ad12的56歲女性。
3.2 診斷體質(zhì)狀況 體質(zhì)測試數(shù)據(jù)生成后,用戶可以選擇體質(zhì)評價(jià)及診斷界面,了解自己的體質(zhì)狀況。圖4為體質(zhì)評價(jià)結(jié)果,圖5為體質(zhì)單項(xiàng)指標(biāo)詳細(xì)評價(jià)結(jié)果。通過對比測試結(jié)果,明確自身體質(zhì)存在的問題,為用戶改善體質(zhì)提供明確的目標(biāo)。
由圖4可知,該用戶體質(zhì)測試結(jié)果評價(jià)得分小于3分的項(xiàng)目為:握力得1分,閉眼單腳站立和坐位體前屈得2分,下肢爆發(fā)力和心肺耐力得1分。最后從圖6綜合評價(jià)報(bào)告中發(fā)現(xiàn),該用戶雷達(dá)圖面積很小,說明體質(zhì)狀況差,需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)處方鍛煉,增強(qiáng)體質(zhì)。
圖4 體質(zhì)狀況評價(jià)Figure 4. Assessment of Civil Servants’Fitness
圖5 心肺機(jī)能評定Figure 5. Assessment of Civil Servants’Cardiopulmonary Function
圖6 體質(zhì)綜合評價(jià)報(bào)告Figure 6. Report of Comprehensive Assessment on Civil Servants’Fitness
3.3 設(shè)置運(yùn)動(dòng)處方 用戶根據(jù)自身工作、生活實(shí)際狀況確定運(yùn)動(dòng)頻率即可,一般不建議修改默認(rèn)的運(yùn)動(dòng)周期。然后確定開始運(yùn)動(dòng)日期,系統(tǒng)將提示下次體檢和體質(zhì)測試的日期。
設(shè)置好運(yùn)動(dòng)頻率之后,用戶需要根據(jù)自身的運(yùn)動(dòng)史和興趣愛好,選擇適合自己的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。在選擇運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的同時(shí),還要結(jié)合自身的工作、生活習(xí)慣、興趣、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等因素綜合考量。
如果有用戶比較滿意建議的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目,那么該運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目即可作為處方運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的選擇涉及用戶的體質(zhì)狀況、慢性病狀況、生活習(xí)慣、運(yùn)動(dòng)愛好等因素。選擇好運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目之后,系統(tǒng)流程將進(jìn)入生成運(yùn)動(dòng)處方報(bào)告階段。
3.4 生成運(yùn)動(dòng)處方 最終生成的運(yùn)動(dòng)處方報(bào)告包括:體質(zhì)測試的結(jié)果及其評價(jià)(制訂運(yùn)動(dòng)處方的依據(jù));運(yùn)動(dòng)周期一般為默認(rèn);建議運(yùn)動(dòng)頻率不少于3次/周,用戶須結(jié)合自己的生活、工作狀況靈活確定;運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度須結(jié)合用戶的年齡、性別、安靜心率、心率儲(chǔ)備等因素綜合確定,也是降低運(yùn)動(dòng)危險(xiǎn)因素的重要措施,用戶在運(yùn)動(dòng)中須嚴(yán)格將心率控制在指定范圍;運(yùn)動(dòng)處方的效果和注意事項(xiàng)。
從公務(wù)員人群運(yùn)動(dòng)鍛煉科學(xué)指導(dǎo)需求出發(fā),構(gòu)建公務(wù)員體質(zhì)運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了公務(wù)員運(yùn)動(dòng)健康指導(dǎo)的數(shù)據(jù)庫、知識庫、模型庫和規(guī)則庫,為不同年齡、性別、體質(zhì)狀況的公務(wù)員人群提供了一個(gè)科學(xué)的運(yùn)動(dòng)健康促進(jìn)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)處方、營養(yǎng)處方、心理調(diào)控和生活方式調(diào)控為一體的公務(wù)員健康促進(jìn)決策支持系統(tǒng),為提升公務(wù)員人群體質(zhì)健康水平提供指導(dǎo)和決策支持。
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The Development and Application of Decision Support System for Civil Servants’Physique and Exercise Health Promotion
∥YU Lijuan1,KAO Shujian1,WANG Jihong1,LING Peiliang2,CHEN Peijie1,WU Weibing1,MENG Xianming2
The study,from the needs of scientific guidance for public servants’exercise,establishes the Decision Support System for Civil Servants’Physique and Exercise Health Promotion,where a database of civil servants’individual constitution in terms of their fitness index,medical index and daily behaviors has been built.The decision support system covers 4 sections,that is,exercise prescription,nutrition prescription,psychological control and lifestyle.A case study shows that the system provides a scientific support platform for exercise health promotion of civil servants.Moreover,it can effectively guide them to exercise scientifically and thus improve their physical fitness.
civil servant;decision support system for physique and exercise;development;application
G804
A
1000 -5498(2013)03 -0051 -05
2013 -01 -16;
2013 -03 -01
上海市科委創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃建設(shè)資助項(xiàng)目(10490503500)
虞麗娟(1963 -),女,浙江義烏人,上海體育學(xué)院教授,博士,博士生導(dǎo)師;Tel:(021)61900521,E- mail:ljyu@shou.edu.cn