基于普適計算的中醫(yī)髖關節(jié)個性化康復服務的研究

曹紅珍 駱曉艷

(廣州中醫(yī)藥大學,廣東廣州 510000)

基于普適計算的中醫(yī)髖關節(jié)個性化康復服務的研究

曹紅珍 駱曉艷

(廣州中醫(yī)藥大學,廣東廣州 510000)

基于普適計算的中醫(yī)髖關節(jié)個性化康復服務研究的總體目標,設定具有情境感知意義的重點參數(shù)之一角度數(shù)據作為中醫(yī)髖關節(jié)康復療效判定指標,研究一種基于嵌入式和傳感器監(jiān)測的腳踏轉過的角度實時顯示系統(tǒng),根據相關設備的情境感知,識別髖關節(jié)患者的多個體征和行動模式,提供一種個性化康復輔助服務。

普適計算 髖關節(jié)康復 個性化

1 研究意義

醫(yī)療衛(wèi)生服務關系千家萬戶的幸福，是重大的民生問題。近年來，國家醫(yī)療體制改革的重點是建立以社區(qū)衛(wèi)生服務為基礎的新型城市衛(wèi)生服務體系，推行“小病進社區(qū)，大病進醫(yī)院，康復回社區(qū)”的衛(wèi)生保健模式和就醫(yī)格局，為居民提供安全、便捷、經濟的公共衛(wèi)生和基本醫(yī)療服務，解決群眾看病難、看病貴的問題。但在社區(qū)開展相應的中醫(yī)康復服務發(fā)展并不順暢，為緩解資金短缺造成服務機構數(shù)量較少、人手緊缺等服務量低、服務面窄的問題，最大程度地體現(xiàn)中醫(yī)康復醫(yī)療服務的人性化、個性化、及時性和交互性，使更多的居民充分地享受社區(qū)醫(yī)療康復服務，進行社區(qū)康復服務的信息化和智能化建設勢在必行。

本文是根據中醫(yī)髖關節(jié)康復療效指標，提出一種個性化康復輔助服務，即通過相關設備的情境感知，識別髖關節(jié)患者的多種體征和行動模式，進行中醫(yī)康復服務的個性化主動推薦、推送和交互的研究。該研究有利于中醫(yī)康復學、無線傳感技術等多學科的交叉融合，并形成獨特的中醫(yī)特色學科體系；有利于有效合理地利用醫(yī)療衛(wèi)生資源，解決醫(yī)療資源與需求沖突的問題，為提高社區(qū)診療手段和水平提供借鑒；同時也符合中醫(yī)藥強省建設、“智慧廣東”建設的要求，及中醫(yī)藥進社區(qū)、進農村、進家庭的目標。

2 總體研究目標

根據社區(qū)中髖關節(jié)康復的特點和需求，對髖關節(jié)康復治療和療效判定的數(shù)據，設定6個具有情境感知意義的重點參數(shù)，通過情境感知識別髖關節(jié)患者的多個體征和行動模式，進行中醫(yī)康復服務主動推薦、推送和交互服務的研究。

總體設計系統(tǒng)框圖如圖1。

圖1

圖2

在應用層歸類分析髖關節(jié)中醫(yī)康復智能社區(qū)提供的主動推薦服務；在情境感知分析層確定服務所需的傳感信息；在傳感器數(shù)據層，解決傳感器的參數(shù)獲取和傳遞。重點探索髖關節(jié)康復療效判定參數(shù)的選取，康復設備傳感數(shù)據互聯(lián)感知處理和觸發(fā)模型，推薦機制的設計，康復服務的主動推薦和推送的實驗設計、測試，以及優(yōu)化以及實現(xiàn)數(shù)據的云存儲。

圖2

圖3

具體研究方法如下：

(1)髖關節(jié)康復療效判定參數(shù)的選取。根據常用的髖關節(jié)中醫(yī)康復療效的癥候體征，結合Harris評分標準等判定方法，根據對附屬醫(yī)院的近年來髖關節(jié)康復治療和療效數(shù)據進行深度挖掘的結果，設立6個具有情境感知意義的重點參數(shù)，即角度數(shù)據、速度數(shù)據、脈搏數(shù)據、壓力數(shù)據、溫度數(shù)據集影像數(shù)據。

(2)康復服務主動推薦機制。通過患者身份的上下文感知、行為時間的上下文感知、活動范圍的上下文感知、個性化需求的上下文感知的定義和判斷，設定相應的程序，實現(xiàn)相關參數(shù)的存儲、傳遞、接收和轉換。

(3)設備情境感知原理和模型設計。通過嵌入式編程控制智能空間中分布的各類傳感器，將數(shù)據發(fā)送給管理模塊，一個傳感器節(jié)點可以控制獲取一類或多類上下文感知數(shù)據，并有進行數(shù)據通信的能力，同時能進行一定程度的數(shù)據封裝。

(4)云存儲數(shù)據。建立一個集成平臺，把所有文檔傳送至平臺，當醫(yī)院、社區(qū)、個人在需要文檔時再從平臺上獲取文檔，協(xié)同完成醫(yī)療服務流程，醫(yī)療機構及病人通過基于標準的電子健康檔案來共享和交換信息。實現(xiàn)“無縫覆蓋、彈性應用、快速部署、降低投資”，充分滿足不同機構的差異化需求。

(5)個性化康復信息的自動發(fā)送。定時將髖關節(jié)患者在社區(qū)的康復療效數(shù)據，結合病人的個性化需求，通過電子郵件和信息發(fā)布等方式，發(fā)送髖關節(jié)康復知識和最新服務機構和康復服務信息，對病人進行指引和服務。

3 角度實時顯示系統(tǒng)的研究

3.1 研究內容

基于普適計算的中醫(yī)髖關節(jié)個性化康復服務的研究的總體研究目標，選擇6個具有情境感知意義的重點參數(shù)之一 “角度數(shù)據”作為主要研究對象。

以嵌入式和傳感器監(jiān)測的腳踏轉過的角度為目標，根據中醫(yī)髖關節(jié)康復的特點和需求，研究一種實時顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)整合下肢康復訓練器的腳踏角度監(jiān)測模塊、嵌入式終端和手機實時顯示腳踏轉過的角度兩大部分，涉及電子信息、無線通信、計算機技術、醫(yī)療健康等多個領域。(如圖2)

(1)腳踏角度監(jiān)測模塊的研究。由STC89C52處理器、三軸加速度傳感器以及NRF905無線傳輸模塊組成腳踏角度監(jiān)測模塊，主要實現(xiàn)：三軸加速度傳感器檢測與采集角度，采集角度信息經過單片機處理之后再通過NRF905無線模塊傳輸?shù)角度胧浇K端系統(tǒng)。主要研究內容包括加速度傳感器數(shù)據采集、物理角度計算、按鍵清零角度處理。

(2)嵌入式終端的研究。采用GEC2440開發(fā)板作為核心，外圍分接NRF905無線傳輸模塊以及無線路由，主要是用于接收腳踏角度監(jiān)測模塊發(fā)送的角度信息。研究內容主要包括：嵌入式操作系統(tǒng)在S3C2440上移植過程、驅動程序的設計、應用程序的設計。

3.2 研究結果

實現(xiàn)一種基于嵌入式和傳感器監(jiān)測的腳踏轉過的角度實時顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)：

(1)提供專業(yè)的康復恢復訓練。髖關節(jié)康復練習，由于需要掌握專業(yè)知識，一般要求護理人員按照遵循循序漸進、被動加主動的原則，對患者的康復練習進行專業(yè)的指導，保持關節(jié)穩(wěn)定性，恢復關節(jié)活動度，進一步提高肌力。通過該角度實時顯示系統(tǒng)，患者可以在醫(yī)院、社區(qū)甚至家里遵醫(yī)囑進行康復訓練，護理人員根據系統(tǒng)顯示數(shù)據進行康復療效的判定。 因此，該系統(tǒng)以全新的理論方法和技術手段協(xié)助髖關節(jié)康復患者進行康復恢復訓練。同時，具有廣闊的推廣應用前景，顯著的經濟效益和社會效益。

(2)體現(xiàn)醫(yī)療服務的人性化和個性化。該項目有利于有效合理地利用醫(yī)療衛(wèi)生資源，解決醫(yī)療資源與需求沖突的問題；有利于低成本開展更多更好的社區(qū)中醫(yī)康復服務，最大程度地體現(xiàn)中醫(yī)康復醫(yī)療服務的人性化、個性化、及時性、隨時性、交互性，使更多的居民充分地享受社區(qū)醫(yī)療服務，對社區(qū)和諧發(fā)展、緩解醫(yī)患關系、構筑和諧社會具有重要促進作用。

(3)投入的成本低。該研究屬于國家政策優(yōu)先支持的范圍，也是廣東省政策優(yōu)先支持的領域。目前的技術使得移動終端、傳感器等硬件成本非常低，而社區(qū)室內、家庭都可以借助的網絡環(huán)境具有數(shù)據傳輸速率高、傳輸容量大、通信費用低、實時在線等特性，設備和人員可以隨時隨地互聯(lián)互通，為項目的繼續(xù)開展，實現(xiàn)總體目標奠定了基礎。

3.3 系統(tǒng)的使用

(1)啟動開發(fā)板電源，打開下位機角度測量模塊電源。啟動后開發(fā)板LCD出現(xiàn)如下界面(如圖2)。

(2)根據臨床數(shù)據，為不同身高、不同體型的患者設定與訓練器對應的距離以及不同的座位，按下“開始”按鍵，通過對膝關節(jié)屈15°～30°，髖關節(jié)屈45°～60°活動，即可顯示腳踏運動器轉動實時物理角度，在任何位置按下“清零”按鍵后，開發(fā)板LCD顯示將變成0°，重新顯示腳踏運動器所轉過的角度；當按下“復位”按鍵時，將會恢復顯示腳踏運動器轉動物理角度；“停止”按鍵可以停止角度的動態(tài)顯示。

(3)手機上安裝wifiAngle.apk應用軟件，同時打開wifi連接，連接上與開發(fā)板連接的無線路由器。打開wifiAngle應用軟件，設定Ip地址，點擊進入按鈕，出現(xiàn)如下界面(如圖3)。

界面顯示腳踏運動器轉動實時物理角度，同時有兩按鍵，兩個按鍵的功能與開發(fā)板界面的“清零”與“復位”按鍵功能一樣。

[1]劉德吉.國外社區(qū)醫(yī)療服務模式比較及對我國的啟示[J].中國衛(wèi)生事業(yè)管理,2009,9(596-599).

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[3]劉景福,陳松生.普適計算環(huán)境下遠程教育情感交互的設計模型[J].現(xiàn)代教育技術,2009,4(90-93).

[4]施競成.面向智能空間的上下文感知系統(tǒng)研究[D].浙江大學碩士學位論文,2010.

[5]李自強,蘇佳燦,張春才.人工全髖關節(jié)置換術后早期康復訓練及功能評價[J].中國臨床康復,2004,17(3238-3239)》.

[6]黃征宇.“智慧廣東”引領轉型升級[EB/OL]中國信息網.http://www.ichina.net.cn/Html/2010/TheInternetofthings/10765.html,2010-07-14.

廣東省中醫(yī)藥局科研課題“基于云應用的中醫(yī)髖關節(jié)康復普適醫(yī)療服務的研究”(編號20121233)。

曹紅珍(1981-),女,漢族,江西九江,副研究員,碩士,研究方向:醫(yī)學信息。