基于智能結(jié)構(gòu)的BIA人體健康測評系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

（寶雞文理學(xué)院,寶雞,721016）

基于智能結(jié)構(gòu)的BIA人體健康測評系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

盧 虎

（寶雞文理學(xué)院,寶雞,721016）

建立人體健康測評系統(tǒng)，其涉及的人體數(shù)據(jù)指標(biāo)多、影響因素大。因此，運(yùn)用智能特征建模與專家系統(tǒng)相結(jié)合的方式，建立人體健康的評價(jià)系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)用生物 電阻抗技術(shù)，對相關(guān)指標(biāo)的成分進(jìn)行計(jì)算分析，從而得出人體的相關(guān)生理參數(shù)，在通過智能系統(tǒng)，分為決策和測評兩個(gè)不同的層次，在決策層則通過定義有限的狀態(tài)，從而最終確定系統(tǒng)所處的狀態(tài)。

智能結(jié)構(gòu)；健康測評系統(tǒng)；生物電阻抗

1 健康測評系統(tǒng)模型構(gòu)建

通過BIA技術(shù)，采用對人體進(jìn)行全段、分段測量相結(jié)合的方式，從而測定人體整體的無機(jī)鹽、脂肪和蛋白質(zhì)含量以及脂肪在不同部位的分布等指標(biāo)。

如圖1 所示，根據(jù)人群的不同的特征，按照性別分為男、女；按照年齡分為中、青、老。通過人體健康測評系統(tǒng)，測定不同人體蛋白質(zhì)、脂肪、無機(jī)鹽等的含量，從而得出人體的健康狀況和健康的趨勢。

因此，需對上述變量進(jìn)行定義:

①T代表人體健康評價(jià)的肥胖程度、人體健康狀態(tài)以及營養(yǎng)狀態(tài)。

T=(TT=(T1,T2,T3)

其中T1代表肥胖程度，

T2代表營養(yǎng)狀況，

T3代表健康變化趨勢。

②P代表 人體健康評價(jià)的子因素集

在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)測定因素的不同，設(shè)定不同的子因素集。而該系統(tǒng)子因素集主要包含人體BMI、脂肪分布、無機(jī)鹽含量、人體脂肪含量、蛋白質(zhì)含量、營養(yǎng)元素變化、脂肪含量變化。

P=（P1，P2，P3，P4，P5，P6，P7）

同時(shí)，人體的肥胖因素主要取決于BMI值、脂肪含量和脂肪的分布值；人的營養(yǎng)狀態(tài)主要與無機(jī)鹽和蛋白質(zhì)的含量有關(guān)；人體健康指標(biāo)主要與脂肪分布和營養(yǎng)元素的變化有關(guān)。

③對人群的特征進(jìn)行定義

B=（B1，B2）

B1代表年齡，B2代表性別

其中B1中的年齡又分為老、中、青。B2則分為男、女。

2 智能結(jié)構(gòu)健康測評模型構(gòu)建

圖2 智能測評模型結(jié)構(gòu)圖

基于人體健康測評系統(tǒng)基礎(chǔ)上，運(yùn)用專家系統(tǒng)進(jìn)行智能結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建。

構(gòu)造智能結(jié)構(gòu)的健康測評模型，主要是將模型分為功能層和運(yùn)行層。而作為系統(tǒng)基礎(chǔ)的知識庫、規(guī)則集以及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫我們則劃分為決策層和測評層進(jìn)行分層遞 階并行 耦合方式 。

通過對模型構(gòu)造圖，對決策層，主要通過MR A監(jiān)測器對基本信息元的輸入，通過知識庫K B A，推測得出測評所適合的測評方式，對模式進(jìn)行最后的選擇，如人群分類；對測評層則主要通過決策層的策略方案的選擇，對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行定性和定量的分析，從而提取出人體的多評價(jià)模式的特征，如人體脂肪變化等值。

3 基于智能結(jié)構(gòu)的BIA人體健康測評系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對整個(gè)系統(tǒng)采用整體法和分段測量的方式結(jié)合進(jìn)行，從而通過生物電阻測量技術(shù)，按照現(xiàn)階段的對人體健康的評價(jià)指標(biāo)建立上述模型。同時(shí)將整個(gè)系統(tǒng)分為五個(gè)步驟：

狀態(tài)1 ：等待檢測

狀態(tài)2 ：運(yùn)用生物電技術(shù)進(jìn)行測量，并計(jì)算出人體的成分、B MI值以及脂肪比例；

狀態(tài)3： 進(jìn)行分段的生物電阻抗實(shí)驗(yàn)測量，從而計(jì)算得出人體內(nèi)脂肪和皮下脂肪的比例。

狀態(tài)4：進(jìn)行時(shí)序分析，從而得出人體的成分的變化。

狀態(tài)5 ：結(jié)束測試

最后通過狀態(tài)的轉(zhuǎn)換從而實(shí)現(xiàn)決策層和測評層的耦合，而決策層和側(cè)評層每部分的構(gòu)建原理如下：

3.1決策層

（1）MRA監(jiān)測器功能定義

其主要的功能是通過對評價(jià)對象的定義，向系統(tǒng)輸入相關(guān)信息進(jìn)行測評適合的模式的選擇并將其投入到評價(jià)器中。其定義評價(jià)對象特征為：S=P*B (1)

（2）KBA功能定義

該功能主要是通過構(gòu)造有限狀態(tài)機(jī)，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測器和評價(jià)器的結(jié)果的輸出，從而實(shí)現(xiàn)健康測評系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移以及策略的選擇。按照定義，可以將其定義一個(gè)五元組：

M=(Q,Σ,δ,q,F)

其中Q表示橫坐標(biāo)中的①-⑤ 的全部過程，包括信號開始到測評結(jié)束；Σ表示縱坐標(biāo)中的全部過程，包括測評信號開始到人體營養(yǎng)狀態(tài)趨勢再到測評結(jié)果輸出；δ表示狀 態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)；q 表示等待測評 ；F表示測評結(jié)束。

（3）ERA功能定義

該模塊主要是將決策層和測評進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而獲得測評層需要輸出的相關(guān)的狀態(tài)機(jī)輸入的信息，其中一個(gè)則將人群的基本信息映射到測評層中的知識庫，用于專家?guī)斓淖詈筮x擇；另外的則映射到評價(jià)層中的監(jiān)測器中，用于測定人體的成分的模式選擇。

3.2測評層功能定義

根據(jù)上述的測評層其所處的不同的五個(gè)狀態(tài)，進(jìn)行具體的執(zhí)行，通過測量分析，將信息反饋到?jīng)Q策層，同時(shí)輸出測評的結(jié)果，并根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的評價(jià)的指標(biāo)進(jìn)行健康的評價(jià)。

(1) 監(jiān)測器MBB：

該模塊主要是根據(jù)決策層的信息，對基本信息進(jìn)行測量分析，從而將結(jié)果輸入到KBB中。

(2)知識層KBB

該模塊主要是運(yùn)用模糊的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，同時(shí)運(yùn)用定性和定量的方式將其結(jié)果進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的人體健康評價(jià)問題提供最簡便的方式。

（3） 評價(jià)器 E RB

該模塊主要是通過反饋測評層在整個(gè)的測評過程中的信息到?jīng)Q策層，同時(shí)在測評結(jié)束后，輸出相關(guān)的測評的結(jié)果。

圖1 人體健 康測評體系層次分析結(jié)構(gòu)

4 健康評價(jià)專家?guī)旖⑴e例

根據(jù)上述的模型，結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)關(guān)于健康指標(biāo)，需要制定不同的健康評價(jià)的專家?guī)欤瑥亩欣跊Q策測的判斷和輸出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。以現(xiàn)階段的青年男性的健康指標(biāo)為例子，制定健康、不健康和亞健康的指標(biāo)。

5 結(jié)論

通過以智能結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的建模方法方面入手，同時(shí)結(jié)合專家系統(tǒng)，建立了一種針對人體不同生理指標(biāo)的人體健康測評系統(tǒng)。同時(shí)針對在評價(jià)中出現(xiàn)的多因素、龐大數(shù)據(jù)的等問題，通過建立決策和測評兩個(gè)層次進(jìn)行處理，并針對系統(tǒng)中出現(xiàn)的參數(shù)，進(jìn)行定性和定量的分析，解決了人體建模中出現(xiàn)的不容易建立模型的問題。在通過運(yùn)用BIA技術(shù)，進(jìn)行整體和分段的測量，并結(jié)合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)指標(biāo)，進(jìn)行評測，具有很大的實(shí)用性。

[1] 賀杰，漆正堂．生物電阻抗技術(shù)建立運(yùn)動(dòng)人體特征性參數(shù)相關(guān)模型的價(jià)值[J]_中國組織工程研究與臨床康復(fù)，2008，12(26)：5127—5130

[2] 羅仕強(qiáng)，田華，黃華．基于單片機(jī)的生物電阻抗頻譜測量系統(tǒng)[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，32(12)：146—148，151．

BIA human health research and design evaluation system based on smart structures

Lu Hu
(Baoji University of Arts and Sciences，Baoji，721016)

A human health assessment system,which involves human data indicators,large factors. Therefore,the use of intelligent features of modeling and expert system combination,establish human health evaluation system,while the use of bioelectrical impedance technology,the composition of the relevant index calculation and analysis,to arrive at the relevant physiological parameters of the human body,through intelligent system,divided into decision-making and evaluation of two different levels,in decision-making through a limited definition of the state,which ultimately determine the status of the system.

smart structures；human health research；impedance technology