信息技術(shù)在老年人虛弱中應(yīng)用研究進展

姜茹鑫 王西鴿 李慧敏 曹琴琴 李 峰

(吉林大學護理學院，吉林 長春 130021)

據(jù)報道，2015年我國人均預(yù)期壽命已達76.34歲〔1〕。然而長壽不一定代表健康，因此，常用健康預(yù)期壽命表示人們能夠在健康狀態(tài)下生存的時間。目前，我國健康預(yù)期壽命與人均預(yù)期壽命之間仍存在一定的差距，這表明大部分老年人在生命的最后階段處于失能狀態(tài)，完全依賴于他人的照護〔2〕。老年人身體功能的下降是一個逐漸的過程，在最終發(fā)展為失能之前通常經(jīng)歷虛弱的過程。失能在導(dǎo)致老年人自身生活質(zhì)量下降的同時，也給家庭和社會造成了巨大的醫(yī)療照護負擔。因此，關(guān)注虛弱的老年人群，及早識別虛弱和進行有效干預(yù)是預(yù)防老年人失能，提高老年人健康壽命的關(guān)鍵。目前，我國的養(yǎng)老服務(wù)從業(yè)人員缺乏〔3〕，尚難以滿足失能老年人群的需求，而對于虛弱老年人群的關(guān)注更是處于空白狀態(tài)。本文將從評估、康復(fù)、跌倒預(yù)防三個方面對已經(jīng)應(yīng)用于老年人虛弱的信息技術(shù)現(xiàn)狀進行闡述。

1 老年人虛弱

虛弱被認為是健康和疾病處于危險且不穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。虛弱的老年人容易發(fā)生跌倒、殘疾、住院、死亡等不良事件〔4〕。目前，對虛弱的定義主要有兩種：認為一種定義虛弱是一種綜合征，是由多種原因?qū)е碌纳頇C能儲備及抗壓能力降低。虛弱包含一系列的臨床癥狀，主要有體重減輕、自我報告的疲勞感、握力下降、步行速度減慢、身體活動水平降低。當老年人滿足5項中的任意3項時，則提示存在虛弱，只滿足1～2項則表明處于虛弱前期。另一種是認為虛弱是個體健康赤字的累積，通過計算所有健康測量指標中不健康指標所占的比例構(gòu)建虛弱指數(shù)評價老年人的虛弱狀態(tài)〔5〕。由于年齡相同的老年人健康狀況有很大差異，所以，與實際年齡相比，虛弱程度更能真實地反映老年人健康狀態(tài)，更準確地預(yù)測老年人跌倒、殘疾、死亡等風險的發(fā)生〔6〕。此外，虛弱是一個可逆的動態(tài)過程，會隨時間不斷地變化。對處于虛弱前期和虛弱階段的老年人進行早期診斷和干預(yù)，能夠有效改善老年人的虛弱癥狀，減少不良事件的發(fā)生，延緩失能的發(fā)生，甚至重新達到健康狀態(tài)〔7〕。通過信息技術(shù)進行養(yǎng)老服務(wù)創(chuàng)新是指：憑借先進的技術(shù)即時收集、傳遞老年人的需求信息，同時預(yù)測風險，并進一步采取行動來解決問題。不僅降低了養(yǎng)老服務(wù)的人為風險，并且彌補了人力資源不足的缺陷〔8〕。信息技術(shù)的應(yīng)用不僅滿足老年人多元化需求，還為老年人提供更專業(yè)的服務(wù)。在老年人中，使用互聯(lián)網(wǎng)的人數(shù)逐年上升，這為信息技術(shù)在養(yǎng)老服務(wù)中的普及奠定了良好的基礎(chǔ)〔9〕。信息技術(shù)在虛弱老年人中有很大的應(yīng)用前景，通過客觀精確的評估、遠程的干預(yù)、跌倒檢測等來改善老年人的身體狀況，提高生活質(zhì)量，維持獨立性〔10〕。

2 信息技術(shù)在老年人虛弱中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1在老年人虛弱評估中的應(yīng)用

2.1.1目前在老年人虛弱研究中最常用的評估工具是Fried的五種軀體表現(xiàn)型〔11〕，但由于評估內(nèi)容繁瑣且部分指標受到老年人主觀性的影響，因此，臨床實用性較差且無法用于大量人群的篩查。研究證實，利用單一的客觀參數(shù)，如步速、握力，計時起立-走測試等也能準確進行虛弱的評估。傳感器技術(shù)在老年人的虛弱評估中是應(yīng)用較廣的信息技術(shù)。利用傳感器對老年人的步態(tài)、平衡，身體活動等進行分析，將復(fù)雜的動作量化，構(gòu)建虛弱評估參數(shù)，提供更多可靠的指標，具有客觀準確、快速便捷、長期穩(wěn)定的特點。

2.1.2步態(tài)、平衡及身體活動參數(shù)的測量 Schwenk等〔12〕的研究利用可穿戴傳感器對老年人的步態(tài)、平衡、身體活動進行監(jiān)測。其中步態(tài)和平衡監(jiān)測是通過將五個包含三軸加速度計，磁力計和陀螺儀的小型慣性傳感器的硬件連接到老年人兩側(cè)的脛、大腿和腰部，同時利用軟件提取老年人活動中的步態(tài)和平衡參數(shù)。步態(tài)評估是指參與者在家中以自己選擇的速度走過4.57 m的距離。平衡評估是指參與者閉上眼睛，雙腳并在一起站立15 s。結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，步速和髖關(guān)節(jié)擺動是鑒別老年人虛弱前期較敏感的參數(shù)，而步長和雙向支撐時間能夠區(qū)別老年人的虛弱程度。此外，將運動傳感器植入襯衫監(jiān)測老年人24 h的身體活動，主要為老年人每日躺、坐、站、走的持續(xù)時間。結(jié)果表明，與健康老年人相比，虛弱的老年人的身體活動復(fù)雜程度降低，更長時間處于靜坐狀態(tài)。因此，每日的步數(shù)可鑒別是否處于虛弱前期，而步行持續(xù)時間可區(qū)別虛弱程度。

2.1.3上肢動力學參數(shù)的測量 步態(tài)參數(shù)是常用診斷虛弱的指標，但是不適用于臥床老年人的評估。一項探討創(chuàng)新型上肢虛弱評估的研究將可佩戴式陀螺儀傳感器分別連接于老年人肱二頭肌和腕部，指導(dǎo)老年人分別進行左右上肢20 s的肘屈曲運動，中間休息10 s。結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同虛弱程度老年人肘屈曲運動的速度、力量和急動度參數(shù)有明顯差異。與Fried標準相比，基于肘屈曲動力學參數(shù)的上肢運動評估虛弱的靈敏度為94%，特異性為98%，不到一分鐘便可完成對老年人評估〔13〕。

2.1.4姿勢轉(zhuǎn)換參數(shù)的測量 Parvaneh等〔14〕的研究將可穿戴的PAMSys TM 傳感器置入老年人的襯衫的胸骨部位，對無人監(jiān)督下的社區(qū)老年人自發(fā)的日常身體活動姿勢(坐、走、站)之間的轉(zhuǎn)換進行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當老年人處于虛弱狀態(tài)時，身體開始出現(xiàn)活動減少，更傾向于久坐，每日姿勢轉(zhuǎn)換的數(shù)量和快速坐的次數(shù)明顯少于不虛弱的老年人，因此可將其作為評估虛弱的指標。此外，老年人每日姿勢轉(zhuǎn)換總數(shù)量及走轉(zhuǎn)坐，坐轉(zhuǎn)走的數(shù)量能夠用來識別老年人是否存在步速慢和疲乏的虛弱軀體表現(xiàn)型。

2.1.5計時起立-走(TUG)測試 老年人TUG測試的完成時間是常用的虛弱評估指標，而目前有研究將慣性傳感器與TUG測試相結(jié)合：將包含三軸加速度計和三軸陀螺儀的無線慣性傳感器安裝在老年人脛骨部位，獲得老年人完成TUG過程中的時間步態(tài)參數(shù)，空間步態(tài)參數(shù)，三軸角速度參數(shù)和轉(zhuǎn)彎參數(shù)，利用各參數(shù)進行虛弱的評估。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對老年人進行性別分層后使用傳感器數(shù)據(jù)評估虛弱的平均精確度為75.20%，高于以往利用TUG測試的完成時間〔15〕。

2.1.6虛弱信息自動管理系統(tǒng) 通過傳感器對老年人進行長期的監(jiān)測有助于醫(yī)務(wù)人員預(yù)測老年人早期的虛弱風險并制定針對性的康復(fù)措施。Chang等〔16〕研究應(yīng)用無線傳感器和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了一套老年人個體化的虛弱信息自動管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)首先將多種電子測量儀器整合到家用燈、椅子、地毯，衣架等家具中，監(jiān)測老年人的反應(yīng)時間和緩慢程度、體重、平衡、伸展能力等參數(shù)。之后，通過家庭信息門戶收集、記錄和分析數(shù)據(jù)。最后，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的退化趨勢分析模型，評估老年人的健康退化水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與專家評估相比，該系統(tǒng)預(yù)測老年人虛弱的敏感性和特異性分別可達79.71%和86.25%。

2.2在老年人虛弱康復(fù)治療中的應(yīng)用

2.2.1運動和營養(yǎng)相結(jié)合是治療虛弱的最佳康復(fù)方案 雖然體能訓練能夠增強老年人身體機能，改善虛弱癥狀，降低跌倒、死亡等不良事件的發(fā)生風險〔7〕，但是單純的體能訓練對改善老年人力量、平衡能力、靈活性的平均效果較小，且并不適用于所有老年人。有研究表明，攝取優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)、維生素D類的營養(yǎng)飲食不僅能夠提高老年人的營養(yǎng)狀況，還能改善肌力增強體能訓練的效果〔17〕。因此，當前虛弱的最佳康復(fù)治療方案是運動和營養(yǎng)結(jié)合，主要包括耐力訓練及攝取富含亮氨酸和維生素D類食物的營養(yǎng)支持〔18〕?，F(xiàn)在的老年人更喜歡居住在自己熟悉的家庭環(huán)境中，因此，和統(tǒng)一標準的團體訓練相比，個體化的居家身體活動計劃更適合于老年人。然而由于缺乏專業(yè)的指導(dǎo)和適當?shù)募?，老年人依從性的不足往往使訓練的效果大打折扣?9〕。當前，針對老年人虛弱康復(fù)治療的信息技術(shù)主要有居家康復(fù)平臺及輔助老年人進行運動的機器人康復(fù)輔具。

2.2.2信息技術(shù)提高了康復(fù)訓練的依從性 信息技術(shù)打破了面對面指導(dǎo)的空間限制，提高老年人的依從性。傳感技術(shù)監(jiān)測有利于針對性的反饋和指導(dǎo)，提高老年人的訓練效果。在一項旨在提高老年人訓練依從性的研究設(shè)計中，利用傳感器和平板電腦技術(shù)，憑借微型混合的項鏈式運動傳感器記錄老年人的日?；顒铀?。該傳感器主要包含三維微電子機械系統(tǒng)(3D-MEMS)加速度計，大氣壓力傳感器及存儲交換數(shù)據(jù)的微型SD卡。用平板電腦向老年人提供鍛煉內(nèi)容的視頻，并將傳感器記錄的老年人當日活動數(shù)據(jù)與既往或健康人群的表現(xiàn)相比較，以圖表的形式反饋每日的活動。專業(yè)人員通過平板電腦進行遠程的鍛煉指導(dǎo)〔18〕。同樣的，另一項有關(guān)老年人虛弱的康復(fù)治療研究設(shè)計中，為了提高老年人對身體活動干預(yù)的依從性，利用先進的活動觀測儀activPALTM記錄老年人每日的身體活動，便于研究人員及時提供個性化的建議和反饋〔20〕。

2.2.3信息技術(shù)提高了康復(fù)訓練的趣味性和質(zhì)量 輔助型的設(shè)備不僅提高訓練的趣味性，而且保證了訓練的質(zhì)量。在一項針對老年人虛弱運動訓練的研究中，應(yīng)用了高科技的平衡運動輔助機器人BEAR。老年人由倒立擺系統(tǒng)控制，呈站立姿態(tài)。通過兩個輪轂電機移動老年人的重心，完成模擬網(wǎng)球比賽運動。將個人計算機與BEAR連接，控制機器人，提供適合老年人的運動任務(wù)，并由感測裝置檢測老年人的運動速度和身體梯度數(shù)據(jù)來調(diào)整運動難度。在針對老年人姿勢策略和肌肉力量改善的有效性研究中，將BEAR輔助性運動與常規(guī)的強化肌肉和站立姿勢訓練方式相比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，BEAR對老年人的步態(tài)速度及髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)周圍的肌肉力量改善要明顯優(yōu)于后者。此外，和一對一的常規(guī)訓練指導(dǎo)相比，老年人對BEAR的接受程度更高〔21〕。

2.3在虛弱老年人跌倒的檢測和預(yù)防中的應(yīng)用

2.3.1虛弱老年人跌倒的危害 研究發(fā)現(xiàn)，虛弱是老年人發(fā)生跌倒的獨立風險因素，虛弱老年人發(fā)生跌倒的風險是正常老年人的1.16～3.6倍〔22〕。除了內(nèi)在的虛弱外，外在環(huán)境因素在老年人跌倒風險因素中所占比例高達41%，如，不夠充足的燈光，濕滑的地板，浴室缺少門把手等〔23〕。虛弱的老年人外出活動減少，在家中的時間較長，因而住宅環(huán)境可能是影響跌倒的主要因素。老年人跌倒后常發(fā)生骨折、腦損傷等，造成活動能力下降，嚴重影響生活質(zhì)量〔24〕。其次，有跌倒史的老年人常出現(xiàn)心理方面的跌倒恐懼，由于害怕再次跌倒而主觀的限制了日常活動的范圍，減少社交活動，出現(xiàn)自信心下降等心理問題〔24〕。即使跌倒未造成直接的身體損傷，如果未獲得及時救助，長時間的平躺也會導(dǎo)致老年人出現(xiàn)低體溫癥、脫水、支氣管肺炎、壓力性潰瘍等〔25，26〕。因此，通過建立居家跌倒檢測系統(tǒng)及健全住宅環(huán)境安全輔助設(shè)施來預(yù)防虛弱老年人跌倒，確保老年人獲得及時的救助及增強老年人的安全感十分必要。目前，老年人跌倒檢測和預(yù)防的相關(guān)信息技術(shù)已有了很多研究。Igual等〔25〕將跌倒檢測技術(shù)分為基于環(huán)境的情境感知系統(tǒng)和可佩戴設(shè)備。前者最常見的是攝像機、地板傳感器、紅外傳感器和壓力傳感器等，后者分為體佩或置于智能手機中的微型傳感器(主要為加速度計和陀螺儀)。

2.3.2基于環(huán)境的情境感知系統(tǒng)的跌倒檢測技術(shù) 一項研究通過室內(nèi)設(shè)備及遠程輔助中心相結(jié)合的方式檢測、預(yù)防虛弱老年人的跌倒，其中，室內(nèi)設(shè)備主要為光路。光路是安裝在老年人床旁的設(shè)備，在感知老年人夜間起床后自動開啟，為老年人提供適應(yīng)性燈光預(yù)防老年人夜間跌倒。遠程輔助包括遠程對講系統(tǒng)和電子手鐲。在發(fā)生跌倒時老年人可以利用電子手鐲來向遠程輔助中心報告危險情況或請求援助，中心根據(jù)老年人狀況組織和實施必要的行動或利用遠程對講提供遠程協(xié)助。時長一年的隊列研究結(jié)果表明，與沒有安裝該技術(shù)的對照組相比，干預(yù)組老年人的跌倒發(fā)生率及跌倒后住院的風險明顯降低，大大減少了醫(yī)療花費。此外，老年人對該設(shè)備的接受程度達97.3%〔27〕。

2.3.3基于可佩戴設(shè)備的跌倒檢測技術(shù) 可佩戴設(shè)備簡單易安裝，隨身佩戴的特點克服了情境感知系統(tǒng)的空間局限性，保證了隨時隨地的跌倒檢測。作為獨立且硬件軟件皆成熟的設(shè)備，內(nèi)置微型傳感器的智能手機可操作性強，具有較廣的普及性。然而由于類似跌倒的日?；顒?如坐在沙發(fā)或躺在床上)常造成虛假警報，且部分老年人排斥將智能手機放于固定的位置。為解決以上問題，有研究針對識別產(chǎn)生虛假警報的活動加速度信號，設(shè)計新型的濾波技術(shù)，通過固定安裝外部傳感器，從而允許老年人將智能手機隨意放置。其在志愿者中的測試結(jié)果顯示該系統(tǒng)區(qū)分跌倒和類似跌倒活動的特異性達100%〔28〕。另有研究發(fā)現(xiàn)，安裝于腰部的跌倒探測器在老年人跌倒發(fā)生時能夠自動聯(lián)系社區(qū)報警控制中心，這樣的跌倒自動檢測報警系統(tǒng)能夠提高虛弱老年人的獨立性和安全感〔29〕。

3 小 結(jié)

如今，各種慢性疾病、骨骼肌減少癥、抑郁等都會導(dǎo)致老年人出現(xiàn)虛弱。虛弱是老年人失能的前期階段，也是提高老年人身體狀況，延長健康壽命，減少照護依賴的關(guān)鍵階段。將信息技術(shù)應(yīng)用于老年人虛弱的評估和康復(fù)治療等不僅能夠提供個體化、準確性、實時性的服務(wù)，提高老年人健康狀況，保障老年人的生命安全，利用信息技術(shù)向照護者提供相關(guān)的支持教育，能夠有效降低照護者的抑郁和焦慮〔30〕，提高照護者的生活質(zhì)量，因此信息技術(shù)在關(guān)注老年人虛弱，提高老年人的晚年生活質(zhì)量方面有很大的應(yīng)用前景。

4 參考文獻

1中華人民共和國國家統(tǒng)計局.中華人民共和國2015年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報〔R〕.

2杜 鵬，董亭月.促進健康老齡化：理念變革與政策創(chuàng)新——對世界衛(wèi)生組織《關(guān)于老齡化與健康的全球報告》的解讀〔J〕.老齡科學研究，2015；3(12)：3-10.

3肖 云，楊光輝.我國社區(qū)居家養(yǎng)老服務(wù)人員隊伍結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究——以564名社區(qū)居家養(yǎng)老服務(wù)人員為例〔J〕.西北人口，2013；33(6)：95-9，105.

4梁蔭基.虛弱指數(shù)在老年人健康評估中的應(yīng)用及研究進展〔J〕.中華護理雜志，2010；45(12)：1144-6.

5段子才，徐 琪.老年人虛弱的測評和干預(yù)研究進展〔J〕.中國康復(fù)理論與實踐，2015；23(11)：1282-6.

6張 麗，黎春華，甕長水.老年人虛弱狀態(tài)評估及其在康復(fù)醫(yī)學中的應(yīng)用價值〔J〕.中國康復(fù)理論與實踐，2012；20(7)：601-4.

7Labra CD，Guimaraes-Pinheiro C，Maseda A，etal.Effects of physical exercise interventions in frail older adults：a systematic review of randomized controlled trials〔J〕.BMC Geriatr，2015；15(1)：154.

8席 恒，任 行，翟紹果.智慧養(yǎng)老：以信息化技術(shù)創(chuàng)新養(yǎng)老服務(wù)〔J〕.老齡科學研究，2014；2(7)：12-20.

9Rodeschini G.Gerotechnology：A new kind of care for aging? An analysis of the relationship between older people and technology〔J〕.Nurs Health Sci，2011；13(4)：521-8.

10Keijser W，De ME，D′Angelantonio M，etal.DG Connect funded projects on information and communication technologies (ICT) for old age people：Beyond Silos，CareWell and SmartCare〔J〕.J Nut Health Aging，2016;20(10)：1-10.

11蒲麗輝，胡秀英.老年虛弱綜合征評估工具的研究進展〔J〕.中國實用護理雜志，2015;31(6)：465-8.

12Schwenk M，Mohler J，Wendel C，etal.Wearable sensor-based in-home assessment of gait，balance，and physical activity for discrimination of frailty status：baseline results of the Arizona frailty cohort study〔J〕.J Med Internet Res，2015;61(3)：258-67.

13Toosizadeh N，Mohler J，Najafi B.Assessing upper extremity motion：an innovative method to identify frailty〔J〕.J Am Geriatr Soc，2015;63(6)：1181-6.

14Parvaneh S，Mohler J，Toosizadeh N，etal.Postural transitions during activities of daily living could identify frailty status：application of wearable technology to identify frailty during unsupervised condition〔J〕.Gerontology，2017;63(5):479-87.

15Greene BR，Doheny EP，O′Halloran A，etal.Frailty status can be accurately assessed using inertial sensors and the TUG test〔J〕.Age Ageing，2014;43(3)：406-11.

16Chang YC，Lin CC，Lin PH，etal.Furniture for home-based frailty detection using artificial neural networks and wireless sensors〔J〕.Med Eng Phys，2013;35(2)：263-8.

17Abizanda P，Diez Lopez M，Perez Garcia V，etal.Effects of an oral nutritional supplementation plus physical exercise intervention on the physical function，nutritional status，and quality of life in frail institutionalized older adults：The Activnes Study〔J〕.J Am Med Dir Associa，2015;16(5):439,e9-16.

18Morley JE.Frailty and sarcopenia in elderly〔J〕.Wiener Klinische Wochenschrift，2016;128：439-45.

19Geraedts HA，Zijlstra W，Zhang W，etal.Adherence to and effectiveness of an individually tailored home-based exercise program for frail older adults，driven by mobility monitoring：design of a prospective cohort study〔J〕.BMC Public Health，2014;14：570.

20Landi F,Cesari M,Calvani R,etal.The "Sarcopenia and physical frailty in older people：multicomponent treatment strategies"(SPRINTT) randomized controlled trial：design and methods〔J〕.Aging Clin Exper Res，2017;29(1):89.

21Ozaki K，Kondo I，Hirano S，etal.Training with a balance exercise assist robot is more effective than conventional training for frail older adults〔J〕.Geriatr Gerontol Int，2017;17(11):1982-90.

22Fairhall N，Sherrington C，Lord SR，etal.Effect of a multifactorial，interdisciplinary intervention on risk factors for falls and fall rate in frail older people：a randomised controlled trial〔J〕.Age Ageing，2014;43(5)：616-22.

23Yoo JS，Kim CG，Yim J，etal.Factors influencing falls in the frail elderly individuals in urban and rural areas〔J〕.Aging Clin Exp Res，2016;28(4)：687-97.

24Imaoka M，Higuchi Y，Todo E，etal.Low-frequency exercise and vitamin D supplementation reduce falls among institutionalized frail elderly〔J〕.Int J Gerontol，2016;10(4)：202-6.

25Igual R，Medrano C，Plaza I.Challenges，issues and trends in fall detection systems〔J〕.Biomed Eng Online，2013:12(1):66.

26Habib MA，Mohktar MS，Kamaruzzaman SB，etal.Smartphone-based solutions for fall detection and prevention：challenges and open issues〔J〕.Sensors，2014;14(4)：7181-208.

27Tchalla AE，Lachal F，Cardinaud N，etal.Efficacy of simple home-based technologies combined with a monitoring assistive center in decreasing falls in a frail elderly population (results of the Esoppe study)〔J〕.Arch Gerontol Geriat，2012;55(3)：683-9.

28Abbate S，Avvenuti M，Bonatesta F，etal.A smartphone-based fall detection system〔J〕.Pervasive Mobile Computing，2012;8(6)：883-99.

29Brownsell S，Hawley MS.Automatic fall detectors and the fear of failing〔J〕.J Telemed Telecare，2004;10(5)：262-6.

30Lopez-Hartmann M，Wens J，Verhoeven V，etal.The effect of caregiver support interventions for informal caregivers of community-dwelling frail elderly：a systematic review〔J〕.Int J Integr Care，2012;12(5)：e133.